基于布隆过滤器的分簇式复制节点检测协议

发布时间：2017-08-04 06:01

  本文关键词：基于布隆过滤器的分簇式复制节点检测协议

  更多相关文章： 无线传感网络 复制节点 检测率 存储代价 网络寿命

【摘要】：由于部署区域的开放性、节点资源的受限性等特性,使得无线传感网络经常面临着巨大的安全隐患。在网络中,攻击者常常可以比较容易俘获某个传感器节点,通过对该节点的分析,可以破解一些机密信息,从而复制出大量与俘获节点具有相同ID的复制节点。然后,攻击者把复制节点安放到网络中,利用它们,秘密发动各种各样的攻击,从而造成网络部分或全部瘫痪。因此,有效的检测出复制节点并对复制节点进行隔离就显得尤为重要。本文针对传统复制节点检测方案中存在的缺陷,提出了两种有效的复制节点检测协议。1.基于布隆过滤器的分簇式复制节点检测协议,即BFCP(A Bloom-FilterBased Clustering Protocol)。该协议分为三个阶段:簇的建立阶段、局部检测阶段、全局检测阶段。局部检测时,簇头使用布隆过滤器来存储簇内节点信息,缓解了簇头节点的存储开销。全局检测时,由簇头来收集信息并进行复制节点的判定与隔离,丢弃了传统基站的使用,均衡了网络消耗,克服了基站的单点失效问题。2.基于秘钥协商的移动复制节点检测协议,即KA-BFCP(A Key Agreement of Bloom-Filter-Based Clustering Protocol)。虽然BFCP协议节省了簇头节点的存储开销,均衡了网络能量的消耗,但是只要没有检测出复制节点,簇头节点将不断的和邻居簇头进行通信,收集网络中的信息,因此这样势必会给簇头节点带来很大的存储开销和通信开销。为了缓解上述问题,本文提出了KA-BFCP复制节点检测协议,该协议通过禁止相邻簇头进行信息融合的方法,节省了簇头节点的存储开销,延长了网络寿命;通过引入若干能量较大的移动节点来收集全网中簇头节点信息的方法,提高了复制节点检测率。仿真实验表明,相比于传统的复制节点检测协议,本文提出的BFCP协议和KA-BFCP协议提高了复制节点的检测率上、延长了网络的生命周期。
【关键词】：无线传感网络 复制节点 检测率 存储代价 网络寿命
【学位授予单位】：江西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-12
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 本文的研究内容10-11
• 1.4 论文结构11-12
• 第2章 无线传感网络中的复制节点检测12-18
• 2.1 无线传感网络的安全12-14
• 2.1.1 无线传感网络12
• 2.1.2 无线传感网络安全的目标12-13
• 2.1.3 无线传感网络安全协议设计要求13-14
• 2.1.4 无线传感网络安全的研究重点14
• 2.2 复制节点检测协议14-17
• 2.2.1 复制节点检测协议的要求15
• 2.2.2 常见的复制节点检测15-17
• 2.3 本章小结17-18
• 第3章 基于布隆过滤器的分簇式复制检测协议18-30
• 3.1 布隆过滤器18-19
• 3.2 网络模型19
• 3.3 攻击者模型19
• 3.4 BFCP算法思想19-26
• 3.4.1 协议思想19-20
• 3.4.2 BFCP复制节点检测协议20-26
• 3.5 BFCP协议分析26-27
• 3.5.1 检测率分析26
• 3.5.2 开销分析26-27
• 3.6 仿真实验27-29
• 3.6.1 检测率27-28
• 3.6.2 能耗28-29
• 3.7 本章小结29-30
• 第4章 基于秘钥协商的移动复制节点检测协议30-38
• 4.1 系统模型30-31
• 4.1.1 网络模型30
• 4.1.2 攻击者模型30
• 4.1.3 Random Direction模型30-31
• 4.2 KA-BFCP复制节点检测协议31-34
• 4.3 KA-BFCP协议分析34-35
• 4.3.1 漏检34
• 4.3.2 虚警34-35
• 4.3.3 检测开销的均衡35
• 4.3.4 存储开销和通信开销35
• 4.4 仿真实验35-37
• 4.4.1 检测率35-36
• 4.4.2 能耗36-37
• 4.5 本章小结37-38
• 第5章 总结与展望38-40
• 5.1 总结38
• 5.2 展望38-40
• 参考文献40-44
• 致谢44-45
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文45

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本文编号：617982