无线传感器网络是物联网实现数据信息采集的一种末端网络,它作为一种新兴的信息获取和处理技术,因其具有代价低、功耗低、体积小、建设快和抗毁性强等优势而成为近年来研究的热点,在军事、工业控制与监测、家庭自动化等诸多领域具有广泛的应用。无线传感器网络由于自身通信机制的特殊性和节点资源的限制性,使其存在特有的安全威胁,为实现其安全带来更为艰难的挑战。
　　本文主要围绕无线传感器网络通信中存在恶意节点发起内部攻击的问题,重点研究其防范技术,包括两种技术创新要点,其一:针对无线传感器网络受恶意节点发起DoS攻击的问题,本文基于包标记设计出一种概率性水印包标记(PWM)溯源追踪的方案。该方案借鉴互联网上采用包标记算法应对 DoS攻击的思想,并且结合无线传感器网络自身的特点进行改进。该方案首先通过对节点ID和数据包进行HASH运算产生出水印,并把水印根据概率标记到相应的标记区域中,sink节点通过概率性水印标记信息实现对恶意节点进行追踪。最后,通过 NS2实验仿真平台,对追踪恶意节点的有效性和精确性进行验证,实验表明该方案能够有效地抵抗串通节点更改标记并追踪到恶意节点,将恶意节点定位在一跳范围之内。
　　其二:针对无线传感器网络路由协议易受内部攻击的问题,本文基于节点行为设计出一种 GMM-BRSN信誉评测模型,并针对该信誉模型设计一种能量高效的GMM-EESR安全路由协议。GMM-BRSN信誉评测机制,通过BRSN模型结合灰色马尔可夫模型,对节点的通信行为和评价行为的信誉进行横向和纵向分析,并综合考虑能量信誉,解决信誉评测不全面的问题。另外,根据该信誉评测机制所获得的节点信誉值作为路由选择条件,设计出GMM-EESR安全路由协议,能够有效地防御网络的内部攻击,提高网络路由协议安全性,并且采用周期性更新信誉机制的方法,从而减少信誉计算次数,达到优化网络能耗的目的,延长网络生命周期。最后,通过实验仿真,对该模型和路由协议的有效性和能效性进行验证,实验表明GMM-EESR能够有效地提高无线传感器网络安全路由协议的整体性能。
　　本文作为基础理论研究,对今后继续探讨无线传感器网络的低能耗、高安全性等研究技术,具有较高的实际应用价值和广阔的应用前景。一方面,对网络存在的威胁,实施主动性防御策略,能够及时追踪恶意节点,可将其从网络中隔离、节点自我消毁或吊销其密钥;另一方面,有效地防御恶意节点引起的攻击,提高网络的弹性、平衡性和能量有效性。只有提高无线传感网络安全技术才能推动其广泛应用,对物联网的发展具有重要意义。