本發明專利技術公開了一種無線傳感器網絡中基于信任的概率標記溯源追蹤方法，在無線傳感器網絡的溯源追蹤過程中，數據包經過路由節點時添加當前路由節點唯一標識信息的概率與當前路由節點在無線傳感器網絡中的信任度成反比設置。該方法通過將網絡中大部分可信節點產生的數據包的標記概率降低，提高了少量可疑節點產生的數據包的標記概率，從整體上來看，網絡總的標記信息量大量減少，在提高策略的抵御攻擊能力的基礎上同時提高了網絡壽命。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于無線傳感器網絡安全領域，特別涉及一種無線傳感器網絡中基于信任的概率標記溯源追蹤方法。
技術介紹
無線傳感器網絡是由大量的彼此之間通過多跳無線鏈路和通信的傳感器節點以自組織和多跳的方式構成的無線網絡，可以廣泛的運用到工業監測，農業，民用，環境監測，戰場，海洋，火災等各種特殊環境與應用中，被認為是未來的重要物聯網絡的關鍵基礎技術之一。無線傳感器網絡的安全問題是一類重要的研究課題。其中溯源追蹤問題是無線傳感器網絡中保證安全的一種重要機制，其研究具有重要的意義。溯源追蹤是保障無線傳感器網絡安全的一種重要機制。它的原理是在數據包往基站傳送的過程中，通過在數據包中加上路由節點的唯一標識信息，也就是標記信息。在以后如果發生的攻擊事件，那么系統可以通過這些標記的信息重建立數據包經過的路徑，從而可以確定可能的惡意節點。在數據包標記方法中，最開始的方法是數據包路由路徑上的每個節點都將自己的唯一標識信息加到數據包中(稱為標記數據包)。這種方法的不足是隨著數據包向基站的路由進行，數據包的長度越來越長，當達到基站前時，數據包的長度達到最大長度。而傳感器網絡中節點的能量極其有限，而一般不能重新充電。而近基站區域存在能量消耗非常高的熱點區域，因而更加加重了網絡的能量消耗，加速了網絡的提前死亡。隨后的研究對這種方法進行了改進，提出了一種概率標記方法。概率標記方法的改進是每個節點以一定概率標記經過的數據包，從而可以減少數據包的長度。現有提出的概率標記方法中，每個節點對每一個經過的數據包都是以相等的概率來標記的，我們稱這種方法為等概率標記方法。雖然等概率標記方法對每一個數據包標記的概率相等，但是基站節點收到的數據包中，節點被標記的概率卻不是相等的。因為，無線傳感器網絡的數據收集有“多對一”的特征，因而近基站的節點往往是多條路由的匯聚點，因而承擔了更多數據包的路由轉發，雖然對每一個數據包標記的概率是相等的，但由于經過這些節點的數據包比遠基站處的多，因而基站收到數據包中標記近基站節點的概率大于遠基站區域的節點。隨后，有研究提出了公平概率標記的方法，即對近基站的節點采用較小的標記概率，而對遠基站的節點采用較大的標記概率，從而使得網絡中所有節點的標記概率基本相等。但目前還沒有研究能夠給出公平概率標記情況下較為復雜網絡，例如平面網絡的標記概率的計算方法與理論。雖然這些方法對溯源追蹤策略性能有提高，但這些策略共同存在的不足是：在以往的概率標記方法中，網絡中任意節點vi以標記概率對經過的每個數據包進行標記，但由于實際網絡中大部分節點都是“好”節點，因而對這些“好”產生的數據包進行標記對定位惡意節點幾乎不起作用；不但觸發了大量的標記信息，而且導致整個網絡壽命降低。因而，急需提供一種方法降低對“好”節點產生的數據包的標記概率，而增大對惡意節點產生的數據包的標記概率，這樣即降低了總的標記量，提高了網絡壽命，而對惡意節點的溯源追蹤能力又能夠得到增強。
技術實現思路
本專利技術提供了一種無線傳感器網絡中基于信任的概率標記溯源追蹤方法，其目的在于，克服現有技術中溯源追蹤過程中，數據包經過的每個節點均標記，導致無線傳感器網絡中數據包中的標記信息量大，浪費節點能量，網絡壽命低的問題。一種無線傳感器網絡中基于信任的概率標記溯源追蹤方法，在無線傳感器網絡的溯源追蹤過程中，數據包經過路由節點時添加當前路由節點唯一標識信息的概率與當前路由節點在無線傳感器網絡中的信任度成反比設置。當路由節點在無線傳感器網絡中的信任度發生變化時，經過該路由節點的數據包添加該路由節點唯一標識信息的概率的變化率大于路由節點的信任度變化率。具有上述性質的標記概率函數能夠在使得當節點信任度低時，其標記概率很高，以便于快速定位惡意節點。而信任度高的節點，其標記概率很低，以減少標記量，提高網絡壽命。數據包經過路由節點時，添加該路由節點唯一標識信息的概率按以下公式計算：其中，c為路由節點在無線傳感器網絡的信任度，由基站依據現有的信任度計算方法獲得；a和b均為常數，分別表示路由節點信任度值的上下界。有益效果本專利技術提供了一種無線傳感器網絡中基于信任的概率標記溯源追蹤方法，在無線傳感器網絡的溯源追蹤過程中，數據包經過路由節點時添加當前路由節點唯一標識信息的概率與當前路由節點在無線傳感器網絡中的信任度成反比設置。該方法對數據包的標記概率是依據數據包的源節點的信任度來確定的，信任度高節點產生的數據包其標記概率低，反之信任度低節點產生的數據包，其標記概率高。由于信任度高的節點發生攻擊行為的概率非常小，因而系統要發起溯源追蹤的概率非常小，因而采用小的標記概率即可滿足追蹤需求。而對于信任度不高節點產生的數據包采用較大的標記概率，這樣，當惡意節點發起攻擊時,基站節點就可以依據較為充分的標記信息來定位惡意節點。由于實際的網絡中大部分節點都是可信的節點，只有小部分的節點是惡意節點。本專利技術所述的方法正是基于這一特點，提出了將網絡中大部分可信節點產生的數據包的標記概率降低，提高了少量可疑節點產生的數據包的標記概率這是實現方式，從整體上來看，網絡總的標記信息量大量減少，在提高策略的抵御攻擊能力的基礎上同時提高了網絡壽命。附圖說明圖1為本專利技術所述方法的示意圖；圖2為當要求溯源追蹤成功概率為0.9時，各追蹤方法所需的溯源追蹤時間對比示意圖；圖3為不同標記概率下采用本專利技術所述方法和現有方法的溯源追蹤時間對比示意圖；圖4為采用本專利技術所述方法和現有方法在重建攻擊路徑的成功率為0.9時，所需的數據收集輪數對比示意圖；對比示意圖圖5為采用本專利技術所述方法和現有方法在不同重建攻擊路徑概率下的溯源追蹤時間對比示意圖；圖6采用本專利技術所述方法和現有方法在為不同網絡半徑下網絡總的標記數據包的數量對比示意圖；圖7為采用本專利技術所述方法和現有方法在不同重建攻擊路徑概率下網絡總的標記數據包的數量對比示意圖。具體實施方式下面將結合具體實例對本專利技術做進一步的說明。一種無線傳感器網絡中基于信任的概率標記溯源追蹤方法，在無線傳感器網絡的溯源追蹤過程中，數據包經過路由節點時添加當前路由節點唯一標識信息的概率與當前路由節點在無線傳感器網絡中的信任度成反比設置。當路由節點在無線傳感器網絡中的信任度發生變化時，經過該路由節點的數據包添加該路由節點唯一標識信息的概率的變化率大于路由節點的信任度變化率。具有上述性質的標記概率函數能夠在使得當節點信任度低時，其標記概率很高，以便于快速定位惡意節點。而信任度高的節點，其標記本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種無線傳感器網絡中基于信任的概率標記溯源追蹤方法，其特征在于，在無線傳感器網絡的溯源追蹤過程中，數據包經過路由節點時添加當前路由節點唯一標識信息的概率與當前路由節點在無線傳感器網絡中的信任度成反比設置。
【技術特征摘要】
1.一種無線傳感器網絡中基于信任的概率標記溯源追蹤方法，其特征在于，在無線傳感器
網絡的溯源追蹤過程中，數據包經過路由節點時添加當前路由節點唯一標識信息的概率與當
前路由節點在無線傳感器網絡中的信任度成反比設置。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當路由節點在無線傳感器網絡中的信任度發
生變化時，經過該路由節點的數據包添...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉安豐，劉瀟，劉語欣，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：湖南;43
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