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WSN中抵御虫洞攻击的节点安全定位算法研究

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第一章 绪论

§1.1 本课题的研究背景和意义

§1.2目前国内外的研究现状

§1.3本课题的主要研究内容及贡献

§1.4本文结构安排

第二章 无线传感器网络安全定位分析

§2.1无线传感器网络定位概述

§2.2节点位置计算方法

§2.3可信环境中的节点定位算法分析

§2.4不可信环境中的节点安全定位分析

§2.5本章小结

第三章 移动锚节点协助的WSN节点安全定位算法研究

§3.1可信环境下的定位算法设计

§3.2虫洞攻击下的定位算法设计与改进

§3.3仿真验证

§3.4本章小结

第四章 抵御虫洞攻击的改进的DV-Hop算法研究

§4.1 DV-Hop算法

§4.2二维空间里改进的DV-Hop安全定位算法研究与设计

§4.3三维空间里改进的DV-Hop安全定位算法设计

§4.4本章小结

第五章 总结与展望

§5.1本文总结

§5.2展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果

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摘要

无线传感器网络节点定位算法受到越来越多研究人员的关注,成为当前的研究热点之一。然而,越来越多的攻击方式使定位受到很大的影响,尤其对基于非测距的定位算法而言,能影响网络拓扑结构的攻击方式可以对其造成较大的影响,比如虫洞攻击。因而,一个安全高效精确的定位算法对于无线传感器网络的应用起着至关重要的作用。
  本文首先设计了一种基于移动锚节点辅助的无线传感器网络节点安全定位算法。算法通过对未知节点接收锚节点信息所需时间升序排序,然后选取所需时间最短的信息作为参考,通过将其余信息中的位置与参考信息中的位置比较,来产生参与定位的信息集合,从而尽量避免虫洞攻击造成的影响,Matlab仿真实验证实了该算法可以有效抵御虫洞攻击。但是该算法在实际应用中,由于移动锚节点的起始位置及运动轨迹需要精心设计,可能在人力不可及的环境下无法保证定位的效果。
  其次,考虑到 DV-Hop算法可以应用在随机部署的网络中,但其极易受到虫洞攻击的严重影响,本文又设计了抵御虫洞攻击的改进的 DV-Hop算法。对DV-Hop算法进行了以下三方面的改进:
  1)提出了虫洞攻击后的跳数处理方法,若发现锚节点之间受到虫洞攻击,则采用设计好的非线性公式来计算并替换锚节点间的不合理跳数,使计算得到的跳数值更加接近实际值,从而减轻攻击的影响;
  2)提出了虫洞链路位置确认方法,此方法不仅可以确定虫洞链路的具体位置,还可以统计受到虫洞攻击直接影响的节点数;
  3)根据受到虫洞攻击直接影响的节点数多少来决定是否进行重定位,而且在重定位时,要利用首次定位的数据来绕开虫洞链路。
  最后,为了将算法应用于三维空间环境下的安全定位,又对其进行了进一步改进。理论分析及仿真实验表明,该算法与已有的算法相比,不需要额外的硬件辅助,仅通过计算来有效地抵御虫洞攻击,不仅容易实现,通信量低,而且定位误差相对较小,因而适合于大规模网络应用。

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