无线传感器网络中基于TRUST安全机制的研究

来源 :上海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xielidan2005
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安全是任何网络系统都关心的问题;对于缺少基础设施的资源约束型无线传感器网络来说,安全显得尤为重要。长期以来,无线传感器网络安全的研究是无线传感器网络研究中的研究热点之一。由于无线传感器网络系统区别于MANETs和P2P网络等网络的独特特征,使得无线传感器网络系统遭受到一系列独特的攻击,这些独特的攻击一般被称之为“内部攻击”。虽然已经提出了很多用于加强无线传感器网络安全的安全协议,但是它们多数都是基于加密认证的传统安全方法。这些基于加密认证的安全机制研究为无线传感器网络提供了一些用于防御“外部攻击”的方法,并且它们能够达到对外部攻击的防范;但是,对于无线传感器网中出现的一些特殊的“内部攻击”问题,这些传统的安全方法显得毫无效果。它们不能防御来自恶意节点、被攻破的节点和“弱势节点”(aged node)等经密码安全系统认证的内部传感器节点的“内部攻击”。在对于无线传感器网络中的“内部攻击”的安全防御方面,Trust安全机制起到了非常重要的作用;目前有关无线传感器网络中的Trust安全机制的研究已经受到众多研究者的关注,但目前仍来还处于初期研究阶段。虽然在P2P网络系统或无线自组织网络系统中,基于Trust安全机制的安全管理系统的研究取得了丰硕的科研成果,然而由于无线传感器网络系统本身所具有的独特性,使得现有的一些Trust安全系统并不能完全在传感器网络中发挥作用甚至完全不起效。随着近些年来无线传感器网络的应用开发,传感器网络环境下的信誉、信任系统受到越来越多的研究者的重视。在本篇论文中,在对一些现有信任安全协议的不足进行分析的基础上,我们提出了一种基于弹性应用信誉框架的Trust安全机制模型。在本文所设计的安全方案中,在无线传感器网络中随机地部署传感器节点和代理监测节点;利用代理监测节点来对它射频范围内的传感器节点进行行为监测,形成与事件任务类型相关的不同信誉记录。由代理节点基于监测信息和事件任务类型进行信任值的计算,最后代理节点以广播的形式向射频范围内的传感器节点分发最终计算的信任值。传感器节点在收到自己所关心的信任值时,对属于不同类型的信任值进行排名并形成排名表和可靠节点候选表,并在每次新的应用请求中随机得选择候选表中的节点来保证请求任务的成功完成。另外,我们基于直接信誉评估结果的置信度来有选择性地使用二手信誉信息进行最终Trust值(信任值)的计算。本文的主要的贡献在于以下几个方面:1)提出了一种“局部集中式”的分布式设计思路,实现了更可靠的信誉信息的收集和信任值的计算。2)实现了基于应用事务类型的信任计算模型,更好地反映节点的行为表现。3)基于统计学中的统计结果风险性原理,在信任计算模型中融入了信任评估结果的置信度(Confidence degree)(或风险性)的计算,实现了更加可靠的信任值计算。4)提出了一种基于“交易事务”的信誉更新模式。5)提出了一种基于信任排名的可靠节点选择算法,实现了更好的安全性能。最后,通过对所设计的安全模型进行实验仿真,并和现有的一些基于信任的安全模型进行比较分析,最终的实验结果证实本文所设计的安全模型具有更好的安全性能表现,能够更好地处理ON-OFF攻击、Selective behavior攻击、Bad Mouthing攻击和Conflicting攻击。本文所设计的方案更适合用作大规模密集部署的无线传感器网络的信任管理。
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