基于博弈论的WSNs系统安全问题研究

发布时间：2017-12-20 19:30

  本文关键词：基于博弈论的WSNs系统安全问题研究　出处：《东华大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 无线传感器网络 博弈论 可生存性 恶意节点

【摘要】：随着无线通信技术的快速发展,无线传感器网络以其组网迅速、成本低、灵活性高、网络动态性强等特点,在众多领域有着广阔的应用前景。但由于传感器节点的计算及存储能力有限、分布范围广、所处环境的特殊性等原因,使其很容易遭受各种各样的攻击或自然灾害,导致节点无法工作,存在很大的安全隐患。故无线传感器网络的安全问题研究逐渐成为了学术界的热点。网络的生存性作为网络安全的重要组成同样越来越受到人们的关注。博弈论是研究博弈双方策略选择的理论。本文将结合博弈论的研究方法,针对WSNs系统的生存性与安全问题进行研究与分析。本文的主要研究内容如下:首先,对无线传感器网络的有关概念进行了简要的介绍,其中包括WSNs的体系结构、拓扑结构以及传感器节点的结构等。然后阐述了WSNs的特点及应用,最后提出WSNs所面临的安全问题及研究意义。其次,介绍了博弈论的有关概念、纳什均衡及博弈论的分类方法,对本文所用到的演化博弈理论做了重点描述。对WSNs系统的生存性问题和传播理论做了基本的概述。然后,运用博弈论、可靠性等理论,对在恶意程序影响下的易感节点的可用度和WSNs系统的生存性进行了分析。首先,根据恶意程序在网络中传染的特性,建立符合传染病理论的SIS状态转换模型。结合马尔可夫链理论,建立相关博弈模型,利用博弈模型的纳什均衡点对状态转换的概率进行预测。而后,基于可靠性理论,分析节点的可用度及可靠度,最后对WSNs系统进行生存性评估。通过仿真实验,分析各参数对传感器节点、WSNs的生存性的影响,实验结果为延长WSNs生存期提供理论基础。最后,针对含有恶意节点的WSNs系统,建立恶意节点与WSNs系统的攻防博弈模型,引入奖励因子与惩罚因子,并运用演化博弈理论对博弈双方的策略选择过程加以分析,求得博弈的演化稳定策略。通过仿真实验,揭示博弈双方策略选择的动态变化过程,探究奖励、惩罚因子对恶意节点策略选择的影响。研究结果期望对WSNs系统安全机制的设计提供理论参考。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212.9;TN929.5;O225

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