检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：任炬中南大学

学位级别：硕士

高能效可靠数据传输是无线传感器网络研究中一个基础且关键性的问题,它决定了节点感知的数据如何经多跳路由传输到基站,对整个网络的通信性能和能量使用效率都有着至关重要的影响。针对于无线传感器网络的通信特点,研究高能效可靠数据... 详细信息

高能效可靠数据传输是无线传感器网络研究中一个基础且关键性的问题,它决定了节点感知的数据如何经多跳路由传输到基站,对整个网络的通信性能和能量使用效率都有着至关重要的影响。针对于无线传感器网络的通信特点,研究高能效可靠数据传输理论和应用技术具有非常重要的指导意义。分簇无线传感器网络是一种层次型的传感器网络,在大量的文献和实践中已验证其实用性和高效性。但由于分簇网络的复杂性,兼具数据收集可靠性并使网络寿命最大化与网络延迟最小化的研究还不多见。本文将停等协议引入到无线传感器网络中,提出了一种适应于传感器网络的可靠性数据收集协议SW-HBH-ARQ。接着从理论上分析了在此协议下节点的延迟和能量消耗,给出了一种基于可靠性保障下的分簇无线传感器网络中寿命和延迟折中优化的分析方法。经过分析后发现,SW-HBH-ARQ协议在传输时延和网络寿命方面仍可进一步优化。在此基础上,我们提出了一种既能降低网络能耗又能最小化网络延迟的新型数据收集协议BCMN/A。此协议的主要特征是：(1)簇内数据收集过程中,簇头每进行一轮数据收集后便广播NACK信息包来指示数据发送未成功的节点来重发数据,这样确保已经成功发送数据的节点不会再次发送,并采用多NACK机制使簇内数据收集的能量消耗与延迟同时得到减少；(2)在簇间数据转发中,采用每接收一个数据包后返回多个ACK确认信息的机制,虽然增加了节点发送ACK包的数量,却减少了簇头节点重传数据包的次数,从而减少了节点的能量消耗,因而从整体上提高了网络寿命并减少网络延迟。仿真实验的结果与理论分析基本一致,并且证明了BCMN/A协议在保证网络可靠性的基础上能同时改进能量利用率和网络延迟,此协议的提出对于分簇网络的部署与优化具有很好的意义。

关键词：分簇无线传感器网络能量消耗网络寿命网络延迟可靠性

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分簇无线传感器网络中的频谱感知方案

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数字通信 2013年第2期40卷 27-32页

作者：杨耘悦南京邮电大学"宽带无线通信与传感网技术"教育部重点实验室南京210003

无线传感器网络中的节点众多,节点之间仅依靠频谱资源管理机制分配的频段进行数据传输会造成频谱资源紧张。针对这一问题,将认知无线电技术引入分簇的无线传感器网络,并且考虑分簇无线传感器网络节点的能量受限问题提出了一种节能的频... 详细信息

无线传感器网络中的节点众多,节点之间仅依靠频谱资源管理机制分配的频段进行数据传输会造成频谱资源紧张。针对这一问题,将认知无线电技术引入分簇的无线传感器网络,并且考虑分簇无线传感器网络节点的能量受限问题提出了一种节能的频谱感知方案。此方案首先让簇内的节点采取双门限能量检测的协作频谱感知方法,在满足目标检测概率和虚警概率的条件下,确定进行频谱感知的最少节点数,降低系统能耗。其次,通过选择合适的簇内节点进行频谱感知,使簇内节点的能耗均衡,簇的生命周期得到延长。

关键词：分簇无线传感器网络频谱感知能耗生命周期

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分簇无线传感器网络基于随机数的两级身份认证

引用

电子设计工程 2014年第23期22卷 151-153,157页

作者：李晓璇何泾沙北京工业大学软件学院北京100124

文中提出一种分簇无线传感器网络的基于随机数的两级身份认证方法。该方案将认证过程分为两个阶段:簇头与基站的一级认证和成员节点与基站的二级认证。整个认证过程采用对称加密的方法,通过检查随机数的一致性来保证认证过程的连贯,对... 详细信息

文中提出一种分簇无线传感器网络的基于随机数的两级身份认证方法。该方案将认证过程分为两个阶段:簇头与基站的一级认证和成员节点与基站的二级认证。整个认证过程采用对称加密的方法,通过检查随机数的一致性来保证认证过程的连贯,对存储开销的要求较低。簇头作为中转节点,在全网中具有重要作用。在保证簇头安全的前提下成员节点才与基站开始认证,这样能有效地避免成员节点与基站在簇头不安全的情况下进行身份认证而带来的时间上和能量上的浪费,提高了认证效率,同时与传统的点到点的认证相比,能量消耗相对较少。

关键词：随机数两级身份认证分簇无线传感器网络对称加密

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分簇场景下的无线传感器网络通信安全研究

分簇场景下的无线传感器网络通信安全研究

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作者：祝甜东南大学

学位级别：硕士

随着智能家居的普及和工业场景的需求,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)受到广泛的关注。在大规模部署的WSN多跳传输中,分簇的WSN(Cluster-based WSN)通常被应用于缓解数据内爆、减少传输延迟和提高能量效率。分簇技术根据... 详细信息

随着智能家居的普及和工业场景的需求,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)受到广泛的关注。在大规模部署的WSN多跳传输中,分簇的WSN(Cluster-based WSN)通常被应用于缓解数据内爆、减少传输延迟和提高能量效率。分簇技术根据一定的原则将传感器节点分为若干簇,每个簇中都有一个簇头节点用于簇间通信,簇内其他节点用于采集信息并将信息合并至簇头节点。WSN给我们带来了许多的优势和便利,但无线传感器的硬件特性使得传感器间的通信不仅具有无线传输的开放和广播性质,而且受限于传感器设备的低功率和能量限制。前者使得通信中的机密信息极易被泄露,后者使得网路中的安全方案难以部署。这些特性和限制共同导致了WSN的安全问题。因此,为解决分簇场景下的WSN中的安全问题,提出该场景下合理有效的安全方案尤为重要。同时,借助先进的网络分析模型对分簇WSN进行性能分析(包括干扰和安全分析),可以更好的定义网络和设计安全方案,从而放大分簇WSN的优势。本文首先提出了一种基于物理层安全(Physical-Layer Security,PLS)的分簇WSN协同干扰方案。该方案利用分簇WSN的天然拓扑优势,令簇内普通节点协同发送人工噪声对非法窃听者进行干扰,从而提升簇间通信的保密性。我们有意将人工噪声通过正交向量进行扩展,因此合法接收者利用扩展码片之间的正交性,可以有效地消除噪声的影响。该方案使得合法接收者即使没有与窃听者相比的位置或信道优势,也能确保很强的保密性。我们通过大量仿真,从安全传输速率的角度验证了该方案的保密性能。进一步的,我们借助随机几何模型对分簇WSN进行干扰和安全分析。模型假设所有网络中的节点在其特定区域内随机分布。在这种设定下,我们提出了一个基于随机几何模型的通用分析框架,分别以链路容量(Link Capacity,LC)和保密容量(Secrecy Capacity,SC)为性能指标进行簇间干扰分析和物理层安全分析。这里我们一共考虑了两种场景,即干扰场景和窃听场景。通过大量仿真验证了所提出分析框架的合理性,并展示了不同网络参数对性能指标的影响。利用提出的分析框架,可以从干扰和安全的角度对分簇WSN参数设定提供建议。最后,我们将协同干扰方案考虑进原生的分簇WSN中,利用提出的通用分析框架对加入方案后的网络整体进行分析。分析结果进一步验证了我们提出的安全方案对网络安全性能有极大的提升,同时也展示了不同的方案参数设定对安全性能的影响,这为我们的安全方案提供了参数建议。

关键词：物理层安全协同干扰分簇无线传感器网络随机几何模型网络性能分析

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基于聚类与博弈的无线传感器网络选择性转发攻击的防御

基于聚类与博弈的无线传感器网络选择性转发攻击的防御

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作者：李玉婷电子科技大学

学位级别：硕士

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量部署在恶劣或敌对环境的传感器节点组成的自组织网,负责采集监测区域内的环境信息,并将经过处理后的信息通过传输媒介发送给用户。与传统的Internet 网络相比,无线传感器网络在终... 详细信息

无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是由大量部署在恶劣或敌对环境的传感器节点组成的自组织网,负责采集监测区域内的环境信息,并将经过处理后的信息通过传输媒介发送给用户。与传统的Internet 网络相比,无线传感器网络在终端类型、网络拓扑、数据传输、组网方式等方面有很大不同,这导致WSNs面临的安全威胁比Internet多得多。同时,由于传感器节点具有功能简单、计算能力、存储容量以及能量资源有限的特点,这也使得WSNs在网络安全方面的工作颇具挑战性。无线传感器网络遭受的攻击可分为外部攻击和内部攻击。传统的加密技术可以保护数据信息,身份认证机制能够验证节点的合法性,这些方法可以有效地防御外部攻击。而内部攻击中的恶意节点掌握着通信的认证及密钥信息,具有合法身份的恶意节点能够通过参与节点间的通信,对网络发起攻击,因此,内部攻击对WSNs的威胁性远远大于外部攻击。选择性转发(Selective Forwarding,SF)攻击作为最具代表的内部攻击之一,其隐蔽性强,易与其他攻击相结合,还没有一种方法可以完美地抵御它。本文旨在提出一种能够检测并防御WSNs选择性转发攻击的方案,全文工作总结如下:1.基于现有的检测方法,提出WSNs选择性转发攻击检测方案需满足的要求。深入了解WSNs的研究现状,以及不同协议层遭受的主要攻击类型,重点对隐蔽性强、难以被检测的选择性转发攻击进行分析。总结现有的安全机制的优缺点,得出无线传感器网络选择性转发攻击检测方案需要满足以下几个要求:(1)算法复杂度低;(2)正常节点误判率低;(3)恶意节点漏检率低;(4)最大化网络吞吐量;5)降低算法对网络寿命的影响。2.提出基于DBSCAN与博弈论的WSNs选择性转发攻击的检测与防御方案。在深入分析了经典的聚类算法和已有的基于博弈论的异常检测方法之后,结合网络特征及各类算法的优点,本文提出了一种基于DBSCAN与博弈论的WSNs选择性转发攻击的检测与防御方案。该方案的主要创新点包括:(1)根据被捕获的具有合法身份的恶意节点与正常节点间的行为区别,提出使用节点担任簇首(CH)时的累积转发率(CFR)以及担任成员节点(MN)时的累积传输率(CTR)形成数据集,以供汇聚节点(Sink Node,SN)执行周期性聚类检测算法。算法交给SN周期性执行,可以减轻监控节点(IN)的负担,降低节点能耗。(2)单轮聚类检测结果往往存在较高的漏检率,本文在恶意节点和正常节点共存的网络环境下,将可疑节点和正常节点间的交互建立为信息不完整的非合作博弈,并根据参与者的行为策略建立支付矩阵,以求解混合Nash均衡解。基于DBSCAN与博弈论的WSNs选择性转发攻击的检测与防御方案可以明显提高网络吞吐量保证网络安全性。方案中采用了动态行为监测机制,与全时间行为监测相比,网络生命周期更长。3.基于前期的研究成果,提出一种改进的检测与防御方案。DBSCAN采用全局参数进行聚类,当簇间密度相差较大时,聚类效果较差,而层次聚类可以得到不同终止条件下的密度聚类。HDBSCAN算法是两者的融合,通过对HDBSCAN的原理进行分析,构建基于HDBSCAN与博弈论的WSNs选择性转发攻击的检测与防御方案。经过改进后的组合方案中恶意节点漏检数更少,网络吞吐量进一步提高。4.仿真实验。以MATLAB 2019a为实验仿真平台,构建网络布局,并模拟WSNs中的选择性转发攻击。选用误检数、漏检数、网络吞吐量,单轮数据包成功转发数以及网络寿命五个指标对方案的性能进行评估,并借助对比方案来测试本课题所提出算法的有效性。仿真结果表明,迫使恶意节点调整其行为策略可以有效地提高网络吞吐量并延长网络寿命,并且相对于基于DBSCAN的组合方案,基于HDBSCAN的组合方案对网络吞吐量的贡献更大。

关键词：分簇无线传感器网络选择性转发攻击聚类检测博弈论

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基于椭圆曲线密码系统的分簇WSNs节点身份认证机制

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传感器与微系统 2012年第12期31卷 58-61,65页

作者：巩思亮邢涛梁庆伟王营冠中国科学院上海微系统与信息技术研究所无线传感网与通信重点实验室上海200050 中国科学院研究生院北京100049 无锡物联网产业研究院江苏无锡214135

身份认证技术是保证无线传感器网络(WSNs)安全的重要技术之一。基于椭圆曲线密码系统(ECC)提出了一种用于分簇WSNs的节点身份认证机制,该机制采用分级的思想将基于非对称密码的复杂运算置于簇头和网络管理者等计算能力强的节点上执行,... 详细信息

身份认证技术是保证无线传感器网络(WSNs)安全的重要技术之一。基于椭圆曲线密码系统(ECC)提出了一种用于分簇WSNs的节点身份认证机制,该机制采用分级的思想将基于非对称密码的复杂运算置于簇头和网络管理者等计算能力强的节点上执行,而计算能力差的普通传感器节点仅承担基于对称密码的简单运算,有效克服了传统的基于非对称密码认证方案计算量大、基于对称密码认证方案安全性差的缺陷。分析表明:与传统的认证策略相比,该方案同时在安全性和效率上具有明显优势。

关键词：分簇无线传感器网络安全认证椭圆曲线密码系统

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基于信任管理机制的WSNs簇头选举策略

基于信任管理机制的WSNs簇头选举策略

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作者：王宁哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着物联网的不断发展,无线传感器网络(WSNs)已逐步应用至军事、商用等多个领域,且常被部署于无人监管的开放式环境中,网络安全性难以得到保障。路由协议是WSNs稳定运行的基础,其中分簇WSNs因其易管理、可扩展性强等特点得到了... 详细信息

近年来,随着物联网的不断发展,无线传感器网络(WSNs)已逐步应用至军事、商用等多个领域,且常被部署于无人监管的开放式环境中,网络安全性难以得到保障。路由协议是WSNs稳定运行的基础,其中分簇WSNs因其易管理、可扩展性强等特点得到了广泛的研究和应用,簇头作为分簇WSNs网络通信和安全的瓶颈,其选举策略成为当前研究中的重点。因此如何设计出适合分簇WSNs的安全机制,并加强簇头选举的合理性是当前十分重要的研究方向。为了提高分簇WSNs的安全性,本文提出了一种集中式的信任管理机制,该机制制定出一系列具有针对性的节点恶意行为检测方案对节点行为进行检测,并将检测结果作为节点信任参数用于节点信任值的评估计算,通过使用信任值对节点可信度进行评估,继而进行多种安全决策以提升网络安全性。集中式的信任管理策略采用由基站对所有节点的信任值进行计算、存储、管理和决策的方式,这种方式可以实现信任值的全局性,避免节点在系统中存在不同信任值而引起的安全策略上的冲突问题,同时可以减少信息重复计算产生的能量浪费,实现网络对节点信任更加直接有效的管理和应用。本文主要将信任值的评估结果作为簇头选举时的参考依据,确保簇头的安全性。为了解决传统簇头选举策略存在的问题,加强网络安全性,节省能量并平衡网络负载,本文提出了一种基于信任管理机制的集中式簇头选举策略,首先利用K-Means聚类分簇实现簇结构的均匀划分,平衡网络负载;然后在每个簇内,利用信任管理机制得到的节点信任值进行簇头初选,避免低信任值节点当选簇头,从而加强网络安全性;最后综合考虑节点能量、密度和距离多个因素进行簇头的二次选取,以节省网络能耗并延长网络生命周期,最终保证簇头选举的安全性和合理性。在上述研究的基础上,本文实现了安全分簇路由协议的原型系统,实验结果发现,本文提出的簇头选举方法在提升网络安全性的同时将能耗控制在了合理范围内,证明了本文提出的簇头选举策略的有效性。

关键词：分簇无线传感器网络簇头选举安全信任能耗

来源：评论

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