【摘 要】
:
异质无线传感网,是无线传感网的一种,也是由大量传感器节点组成的一个多跳自组织智能网络。相比无线传感网,异质无线传感网的异质性主要体现在三个方面:传感器节点配置的资源不同,异质无线传感网的网络拓扑结构和传感器节点之间通讯的链路结构不同。因此,异质无线传感网结构更灵活,稳定性和可靠性也更高,更适合实际场景应用。所谓恶意程序,是对网络、系统、数据等具有恶意攻击性和严重破坏力的程序。由于异质无线传感网中的
【基金项目】
:
国家自然科学基金(面上项目):面向恶意程序传播的异质传感网可用度评估和主动防御策略研究(61772018); 国家自然科学基金(面上项目):认证密码算法的新型故障分析研究(61772129); 浙江省自然科学基金(重点项目):面向边缘计算架构物联网的恶意程序传播关键问题研究(LZ22F020002);
论文部分内容阅读
异质无线传感网,是无线传感网的一种,也是由大量传感器节点组成的一个多跳自组织智能网络。相比无线传感网,异质无线传感网的异质性主要体现在三个方面:传感器节点配置的资源不同,异质无线传感网的网络拓扑结构和传感器节点之间通讯的链路结构不同。因此,异质无线传感网结构更灵活,稳定性和可靠性也更高,更适合实际场景应用。所谓恶意程序,是对网络、系统、数据等具有恶意攻击性和严重破坏力的程序。由于异质无线传感网中的传感器节点通过无线网络进行通讯,而且资源配置有限,无法配置强的安全防御措施,它非常容易遭受恶意程序攻击。恶意程序一旦利用网络漏洞、传感器节点的系统及软硬件漏洞入侵异质无线传感网,会在其中快速传播,并通过窃取或者破坏传输数据、阻塞网络等手段破坏其正常工作,甚至采用耗尽传感器节点能量的方式使其处于死亡状态,使整个异质无线传感网瘫痪。本学位论文致力探索异质无线传感网中恶意程序的传播规律,控制恶意程序传播的策略。研究工作取得了下列成果。(1)基于元胞自动机和静态贝叶斯博弈预测了恶意程序在HWSNs中的传播规律。首先,根据元胞自动机的离散特性,将异质无线传感网的元素与元胞自动机的特性进行了映射。其次,根据元胞状态之间的转换规则建立了传感器节点状态转换的微分动力方程,构建了基于元胞自动机的恶意程序传播模型。然后,基于静态贝叶斯博弈预测了传感器节点系统和恶意程序的行为,计算得到了博弈双方的贝叶斯纳什均衡,确定了它们的最优行动策略,并将其应用到该模型,准确描述了恶意程序在异质无线传感网中的传播规律。最后,通过实验对该模型的有效性进行了验证,得到各种状态的传感器节点随时间变化的动态演化趋势。(2)考虑恶意程序潜伏期的异质性,基于元胞自动机理论提出了一个异质无线传感网恶意程序传播模型,分析了模型的稳定性。首先,考虑恶意程序潜伏期的异质性,传感器节点具有易感、潜伏、感染、免疫和死亡等状态,提出了一个基于元胞自动机理论恶意程序传播模型。其次,根据元胞状态转换规则函数建立了传感器节点状态之间转换的微分动力学方程,准确描述了传感器节点的状态随时间的动态演化趋势。然后,先计算出该模型的平衡点,再采用下一代矩阵法计算出该模型的基本再生数。进而证明了该模型的无病平衡点具有局部稳定性,得到了恶意程序继续传播或消亡的条件。最后,通过实验分析,验证了当基本再生数小于1时,模型收敛于无病平衡点,恶意程序将消亡。(3)利用最优控制理论,建立了抑制恶意程序在异质无线传感网中传播的最优控制系统。首先,考虑传感器节点的度的异质性和恶意程序潜伏期的异质性,扩展经典传染病模型,建立了一种描述异质无线传感网中恶意程序传播的模型。其次,利用最优控制理论,基于该模型证明了对已感染恶意程序的传感器节点打补丁时,存在最优控制问题。在规定时间内,如何以最小的成本加固已感染的传感器节点,可将累计感染恶意程序的传感器节点的概率控制到最小。然后,利用庞特里亚金极小值原理,将基于该模型的最优控制问题转化为相应的哈密顿函数,计算得到相应的最优控制系统。最后,通过实验分析,验证了求解的最优控制系统有助于抑制恶意程序传播。(4)考虑恶意程序攻击相关性,基于半马尔科夫链理论评估了异质无线传感网的稳态可用度。首先,考虑恶意程序攻击相关性,通过添加传感器节点的危险状态和激活状态,扩展经典传染病模型,建立了一种描述异质无线传感网中恶意程序传播的模型。其次,提出了一个描述恶意程序和传感器节点的入侵检测系统之间博弈的斯坦伯格攻防博弈,获得了恶意程序的最优传播概率。然后,基于半马尔可夫链理论得到了描述传感器节点状态转换的微分动力学方程,计算得到了异质无线传感网中单个传感器节点以及星型、簇型和Mesh型异质无线传感网的稳态可用度的计算公式。最后,通过实验分析,得到了提升异质无线传感网的稳态可多用度的一些重要因素。
其他文献
随着文化输出的全球化趋势日益加剧和国际文化形态竞争的日益激烈,彰显创意内核、创新价值的创意产业集群的发展程度已成为衡量国家地区综合竞争力的重要指标,对拉动地区经济,传播国家意识形态具有重要作用。以好莱坞影视产业为例,其不仅位列美国三大经济支柱之一,而且在全世界范围内塑造美国价值,彰显美国影响。广泛的协同创新是创意产业集群的重要特点,集群企业的协同发展模式,如知识共享、上下游产业化合作等则是国内外学
碳碳键构成了有机化合物的基本骨架,因此如何高效地构建碳碳键是合成化学的核心科学问题之一。目前,过渡金属催化碳碳键偶联反应是有机化学的一个研究热点。近些年来过渡金属催化不饱和烃的碳官能团化反应是构建碳碳键的有效手段之一。该反应可以从简单原料出发高效地构建一个或者多个新的碳碳键,从而得到取代的烷基或烯基化合物。尽管该领域取得了重要进展,但这类反应仍面临反应活性以及选择性调控等许多方面的挑战。因此发展新
大气压辉光放电(APGD)产生的低温等离子体已经广泛应用于表面改性,生物医学和薄膜沉积等研究方向。其放电过程不需要真空系统,适合于工业中的连续处理,然而大气压下的辉光放电相较于低气压放电需要较高的击穿电压,放电稳定性和均匀性不易控制,这限制了大气压辉光放电的应用范围,因此大气压等离子体源开发和特性的研究成为当前低温等离子体的研究热点之一。大气压辉光放电激励源的重复频率在千赫兹到兆赫兹的范围,当其在
移动机器人定位问题一直是控制和信号处理领域中的一个具有挑战性的研究方向。在移动机器人定位系统中,一些新的由传感器不同特性导致的现象(主要有测量异常值和由传感器能量不足引起的测量丢失现象)的出现和不同类型通信协议的使用使现有的移动机器人定位算法已经不再适用,给移动机器人定位问题带来了新的挑战。因此,针对传感器不同特性约束和不同类型的通信协议,需要为移动机器人定位问题设计新的解决方案,这不仅可以丰富和
全球每年肌腱损伤数量高达3000多万,手术是该类疾病主要的治疗方式,缝合线是手术治疗中不可或缺的医疗器械,用于肌腱固定和皮肤缝合。稳定的肌腱断端固定和功能重建是肌腱修复的目标。鉴于可吸收材料降解过程中力学性能大幅衰减而无法满足肌腱修复的高强度要求,不可吸收缝合线仍是肌腱修复的主体材料,以新一代超高分子量聚乙烯(UHMWPE)缝合线为代表,但其临床使用效果并不理想,主要表现为结点安全性差、再撕裂率高
癌症由于其高发病率和致死率,已经成为全球性的医学难题。“早发现,早治疗”是降低其发病率和致死率的有效策略。近年来,纳米医学作为纳米科技和药物科学相结合的产物,为癌症的精准诊断与高效治疗带来了新的契机。例如,可将诊断和治疗两个分离的过程/功能集成,构建诊疗一体化的纳米平台,用于实时、精准诊断病情并同步治疗。其关键技术是构建一个合适的纳米载体平台整合治疗剂和/或造影剂并高效地输送到病灶部位。在众多纳米
烯烃和炔烃作为重要的化工原料和有机合成原料,因其廉价易得性及高反应活性,在有机合成发展中占有十分重要的地位。烯烃和炔烃的双官能团化反应可以一步合成多位点反应产物,将结构简单的起始原料转化为含有生物活性或药物活性的复杂化合物,因此受到科学家的广泛关注。其中通过廉价金属催化烯烃和炔烃自由基启动的方式实现双官能团化反应,目前已经取得一系列卓越的研究成果。但是如何调控自由基反应活性,实现烯烃和炔烃化学和区
人体神经与肌细胞等均表现为细长的纤维状形态,具有优异的信号传输、环境传感、防御保护等生理功能。经体内天然纤维启发,构筑结构、功能仿生的新型智能纤维材料,是当前的研究热点。水凝胶纤维即是一类优异的仿生材料,其可兼具水凝胶高含水、软弹等类组织功能特性,以及纤维高长径比、各向异性等结构优势,因而在组织工程、生物医药、柔性传感与智能驱动等领域具有广泛的应用前景。然而,大部分水凝胶纤维力学强度仍较低、溶胀不
以N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)水溶液为溶剂制备再生纤维素纤维的Lyocell技术,因资源和环保的优势而被誉为最有前景的纤维素纤维再生工艺。随着Lyocell工艺不断成熟,Lyocell纤维产能和产量也逐年提升,功能化和差别化Lyocell新产品的开发将成为未来的重要方向,其中原液添加法制备着色Lyocell纤维具有工艺流程短、印染废水少、纤维色牢度高等优点;然而,颜料对溶剂NMMO稳定性及
图像分类作为计算机视觉领域的热门研究方向之一,已成为模式识别、人工智能等相关领域的重要基础。同时,深度学习技术的出现推动了图像领域的发展,随着深度学习在计算机视觉领域的不断突破,深度神经网络以其强大的学习能力提升了图像识别的各项评价指标。然而,在海量的数据中,不同的图像数据集存在各自不同的问题,从而限制了其识别能力。此外,图像分类任务中的非平衡问题在现实应用中也十分常见,已成为机器学习和数据挖掘领