ZigBee网络抗虫洞攻击方案设计与实现

发布时间：2020-09-03 21:43

　　随着军队信息化技术发展,无线传感器网络技术因灵活便捷而扮演着越来越重要的角色,ZigBee技术在战场监测、态势感知、敌我识别、行动追踪等军事领域有着巨大的应用潜力。然而,ZigBee规范不完善的安全机制使其在实际军事应用中容易遭受攻击。其中,虫洞攻击通过转发数据导致ZigBee网络节点建立非法邻居关系,破坏网络拓扑结构,严重危害网络安全。因而,本文重点研究ZigBee网络抗虫洞攻击方法,设计防御和检测方案,并最终实现一个ZigBee网络抗虫洞攻击原型系统。在对ZigBee安全服务规范和虫洞攻击原理深入分析的基础上,基于ZigBee协议栈建立抗虫洞攻击架构。该架构依据不同网络运行阶段防御和检测技术协同配合的思想,设计攻击防御和攻击检测模块,合理划分抗虫洞攻击任务,对虫洞攻击防御和虫洞节点检测方案设计和原型系统实现进行顶层设计。针对虫洞攻击破坏ZigBee网络初始化阶段邻居节点发现过程的问题,依据抗虫洞攻击架构,在定义相邻节点的基础上,提出一种基于邻居发现消息的攻击防御方案。该方案设计邻居节点发现过程保护流程,有效防止节点因虫洞攻击建立非法邻居关系,同时具有消耗节点资源少的特点。针对虫洞攻击破坏ZigBee网络运行阶段路由发现和资源分配等问题,基于限制消息最大传输距离思想,在定义显式虫洞节点和隐式虫洞节点的基础上,采用先标记虫洞节点后识别虫洞节点类型的思路,提出一种虫洞节点检测方案,在有效检测虫洞节点的同时,减少节点的计算开销。基于上述工作,采用软硬件结合思想设计ZigBee网络抗虫洞攻击原型系统,对系统各模块进行功能测试与分析。实验结果表明,抗虫洞攻击原型系统各功能模块运行正常,达到了既定设计指标。本文的安全方案有效解决了ZigBee网络的抗虫洞攻击问题,提高了网络安全性,为ZigBee技术在军事领域的应用推广提供了技术支持。
【学位单位】：解放军信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：E11
【部分图文】：

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图 1.1 论文研究内容结构分为六章，各章内容安排如下。论。首先介绍本文的研究背景与意义，然后归纳整理了 Z状，最后给出了本文的研究内容和论文组织结构。虫洞攻击架构。本章深入分析 ZigBee 协议栈体系架构和安洞攻击安全威胁，进而建立 ZigBee 网络抗虫洞攻击架构，设计提供指导。御虫洞攻击邻居节点发现方案。基于抗虫洞攻击架构，本章御虫洞攻击邻居节点发现方案，提出了防御设计流程，最后比较分析。洞节点检测方案。在抗虫洞攻击架构的指导下，本章设计了洞节点检测方案，对检测流程进行了详细的描述，并对方案型系统实现与测试。本章基于虫洞攻击防御方案和虫洞节点

ZigBee网络抗虫洞攻击方案设计与实现

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关系在网络中表现为虫洞节点，此时需设计虫洞节点检测方案，在发现虫洞节，进一步对其作用机理进行明确，将a 和b 的非法邻居关系删除。了实现网络抗虫洞攻击目标，可以从网络初始化阶段和运行阶段两个不同阶段同阶段节点具备的不同资源条件和面临的不同安全威胁，设计相应的安全机洞攻击。抗虫洞攻击架构建立gBee 网络容易遭受虫洞攻击的原因在于缺乏网络初始化阶段节点邻居关系制和网络运行阶段的虫洞节点检测机制，因此本研究建立的 ZigBee 网络抗从防御和检测两个角度着手对攻击进行防范，在 ZigBee 协议栈的基础上，防御方案和虫洞节点检测方案，对虫洞攻击行为进行防御和发现，架构如图构分为 ZigBee 协议栈和抗虫洞攻击两部分，以 ZigBee 协议栈为基础对相关设计实现，其中 ZigBee 协议栈实现网络基础功能，抗虫洞攻击完成虫洞攻节点检测任务。

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