面向欺骗攻击的WSN安全定位方法研究

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无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是由大量成本低廉、存储空间有限、计算能力有限的传感器节点组成的网络,它是在计算机技术、无线通信技术、现代传感技术、嵌入式技术和智能系统技术的基础上发展起来的新型网络,能在短时间进行数据通信,具有低功耗、组网快捷的特点,使其被广泛应用于智能家居、智能医疗、军事勘测和智能交通等领域中。传感器节点的坐标位置信息对于无线传感网络的应用起到非常关键的作用,所以在无线传感网络中,节点定位技术至关重要,是对其它关键技术起到一定支撑作用的技术之一。  在 WSN的实际应用中,传感器节点经常需要被部署在无人监控的区域中,甚至是恶意、危险的环境中,那么传感器节点就很容易受到来自针对定位系统的种种攻击,这些攻击往往通过信号干扰或者捕获网络中的节点来对定位过程进行破坏,从而引起节点无法准确定位,监测数据失效甚至整个网络无法正常工作等问题。  本文针对无线传感网络节点定位中所遇到的欺骗攻击作为研究内容,详细分析了欺骗攻击的特点和其对网络节点定位的影响,并提出了两种抵御欺骗攻击的安全定位算法。第一个算法是基于拟牛顿迭代的安全定位算法,第二个是基于残差分析过滤的安全定位算法。对于基于拟牛顿迭代的安全定位算法,是通过拟牛顿迭代算法对网络节点进行坐标运算,利用迭代运算过程中的梯度值作为检测锚节点好坏程度的参考指标,最后通过过滤算法滤除恶意锚节点产生的恶意定位信息,抵御欺骗攻击对网络节点定位的负面影响。基于残差分析过滤的安全定位算法结合了梯度下降法和残差分析过滤算法。在残差分析过滤算法中,利用对目标函数迭代过程中产生的残差作为分析对象,并通过对残差值和残差偏差值综合分析的过滤方式滤除定位过程中的恶意信息,提高抵御欺骗攻击的能力。仿真和实测实验结果表明,上述两种安全定位算法能很好的抵御欺骗攻击对无线传感网络节点定位的影响,并具有较高的鲁棒性。
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