论文部分内容阅读
近年来无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)凭借其广泛的应用以及潜力受到各国杰出研究者的追捧,掀起了一股研究热潮,而基本所有应用都涉及到节点如何定位的问题。所谓传感器节点定位是指利用定位机制中的一系列措施得到自身相对或者绝对地理位置坐标的过程,帮助WSN做出进一步的反应和决策。然而随着技术的发展,网络环境日益复杂,以及网络的自组织性和传感器节点本身脆弱性,节点的定位机制很可能受到外界攻击,定位中通信的消息容易被恶意伪造和篡改,从而破坏节点的自定位功能,严重影响网络性能,因此制定安全的定位机制十分必要。本文针对这一问题,进行了如下的研究工作:首先,本文针对无线传感器网络定位中外界攻击的威胁性,提出了基于分布式虫洞攻击检测的安全定位方法。从基于TDOA测距的定位算法作为切入点,分析了虫洞攻击的本质,利用普通节点和信标节点充当虫洞检测器,利用定位过程中的消息传递的一致性以及由于虚拟的邻居关系所产生的冲突来检测虫洞攻击,在进行节点定位的同时进行冲突检测,保持较低计算复杂性的同时也降低了通信消耗。通过以上机制,解决了传感器节点定位过程中虫洞攻击检测问题,保障了网络环境的安全性,从整体上增强了定位性能。然后,针对现有定位算法本身可能存在的安全漏洞,提出了一套基于差异矩阵的无线传感器网络节点安全定位机制DMSL。包括基于差异矩阵的安全定位模块和节点安全位置校验模块,采用信标节点评估节点的测距距离与参考坐标的可靠性,根据邻居差异矩阵,分析去除异常的测距距离与信标参考,同时去除仿制节点攻击;再针对定位结果的准确性,使用安全位置校验模块,通过校验距离和角度查找由于虚假位置所造成的异常。通过以上手段,解决了容忍外界攻击、检测出虚假定位结果的问题,增强了节点定位在敌对环境下的安全性,提升节点的定位精度与可信性。最后,分别就上述方案进行试验,分析结果表明方案在多种网络参数下具有良好性能,可以有效的检测出虫洞节点、提升定位精度、增强定位结果可信性以及提升定位算法的安全性。