无线传感器网络中的黑洞攻击检测与防御研究

发布时间：2020-10-09 01:16

　　 无线传感器网络通常被部署在通信环境相对恶劣或者无人值守的区域,这些场景对网络有非常高的安全要求。然而以上工作空间容易导致无线传感器网络引发各种安全问题,尤其是针对路由协议漏洞的安全攻击。黑洞攻击作为一种非常典型的路由协议攻击,会对网络造成严重的破坏。目前针对黑洞攻击的一些检测和防御方法大多存在一定的问题,如算法复杂度高,检测效果不理想,无法检测多个恶意节点的同谋黑洞攻击等。因此有必要对黑洞攻击的检测和防御方法进行深入研究。本文分析了目前针对黑洞攻击的各种检测方法,总结出现有的黑洞检测方法的不足之处。针对不同的黑洞攻击类别详细介绍了黑洞攻击的原理,由此得出黑洞攻击的行为特征。在黑洞行为特征及防御策略的基础上,建立了兼具协议安全性增强策略和黑洞行为特征检测策略的一种通用综合检测和防御方法。该方法结合了预共享对称密钥身份认证的安全协议机制和基于节点属性与可疑度的黑洞行为特征检测算法,提高黑洞攻击的整体检测和防御效果。将上述通用的检测和防御模型应用于DSR协议下的无线传感器网络中,并针对DSR协议中黑洞节点的特点对通用模型进行优化和改进。优化模型引入了改进后的安全DSR协议和改进后的黑洞行为特征检测算法。对黑洞行为特征算法的改进工作体现在在黑洞行为特征检测模块中添加了基于蜜罐思想的Trap-DSR检测模块。采用仿真工具NS2对上述通用模型及其优化模型的检测效果进行验证。仿真结果表明:与标准DSR协议相比较,增强的DSR协议表现出较好的路由性能;此外,添加基于蜜罐思想的Trap-DSR检测算法的黑洞行为特征检测算法的检测精度优于仅仅采用基于节点属性与可疑度的行为特征检测算法。
【学位单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TP212.9;TN915.08
【部分图文】：

华北电力大学硕士学位论文被动黑洞攻击具有一定的局限性，从而出现了主动黑洞攻击这种更具破坏的攻击方式。主动黑洞攻击，就是恶意节点在收到路由请求（Route RequesRREQ）分组后，在回复的路由响应（Route Reply，RREP）分组中向对方虚地宣称自己有到达目的节点的高质量的最佳路径，或者虚假地宣传自己就是对所要寻找的目的节点，以此来吸引更多的数据分组。因此源节点很可能会最先到来自主动黑洞节点的伪 RREP 分组，然后对后面到达的正确的 RREP 分组进丢弃处理（源节点是按照最先收到的 RREP 报文记录的路由发送数据分组）。动黑洞节点篡改路由，在扰乱正常通信的同时，也扰乱了整个网络的路由信息获取，严重影响网络负载。图 2-3、2-4 分别给出了被动黑洞攻击和主动黑洞攻击的示意图。

主动黑洞攻击示意图

华北电力大学硕士学位论文根据黑洞攻击中恶意节点的数量不同，可以将黑洞攻击分为单个节点的黑洞攻击和多个节点相互协作的同谋黑洞攻击。（1）单个节点的黑洞攻击图 2-5 给出了单个节点的黑洞攻击示意图。黑洞节点能够对源节点 S 发来的RREQ 分组回复虚假的信息，称自己有到达目的节点 D 的最快路径。源节点会错误地认为路由发现过程已经完成，并开始向黑洞节点发送数据分组。黑洞节点可能丢弃收到的数据分组。

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本文编号：2833019