[發明專利]基于動態探測的無線傳感器網絡安全路由的方法

有效

• 申請號: 201110450528.5
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102404737A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 王浩;程果;孫龍;王平;張曉;葛勁文
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W12/06
• 分類號: H04W12/06;H04W40/04;H04W84/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別是一種無線傳感器網絡的路由方法。

背景技術

無線傳感器網絡由于其自身的資源有限性、傳輸多跳性、網絡拓撲結構的可變性、終端移動性等自身獨有的特性，使得路由協議的研究面臨著巨大挑戰。路由協議一直是無線傳感器網絡的焦點問題之一。

?無線傳感器網絡路由不同于傳統網絡的特性表現在路由協議的脆弱性和入侵行為的多樣性，首先，無線傳感器網絡路由協議的安全性比傳統網絡更加脆弱，這是由于：無線傳感器網絡中的所有信號都通過一定帶寬的開放無線信道來傳輸，使無線傳感器網絡比有線網絡更容易受到竊聽、干擾等安全威脅，不像有線網絡的入侵者還需要物理上接入網絡，并要攻破防火墻、網關等安全防護設備；其次，針對無線傳感路由協議的威脅具有多樣性，目前針對無線傳感器網絡路由協議的攻擊方式主要有以下幾種：篡改（Modification?attacks）、假冒（Impersonation?attacks）、偽造（Fabrication?attacks）等。具體的攻擊方式見表1所示：

表1?幾種常見的攻擊類型

現階段無線傳感器網絡安全路由的設計中普遍存在的問題有：采用了復雜的加密算法和交互驗證的流程，對無線傳感器網絡中的節點和計算能力要求較高，同時帶來了較大的網絡通信開銷；基于靜態的驗證體系，驗證區域缺乏擴展性，沒有對驗證的有效期進行控制。

發明內容

本發明的目的就是提供一種基于動態探測的無線傳感器網絡安全路由的方法，它通過動態探測保證路由路徑的安全性，同時定位出具有威脅的節點，實現數據在無線傳感器網絡中的安全傳輸的同時具有低開銷等特征。

本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的，路由步驟如下：

1）源節點構建路由驗證請求消息Sreq，源節點由多跳的方式通過中間節點向目的節點發送路由驗證請求消息Sreq；

2）第一個接收到源節點發送的路由驗證請求消息Sreq的第一中間節點首先保存路徑信息，再根據自身位置標示符ID₁通過自身密鑰的加密算法生成消息片段M₁，將M₁嵌入路由驗證請求消息Sreq中，繼續向相鄰節點發送嵌入后的路由驗證請求消息Sreq，轉向步驟3）；

3）相鄰節點收到路由驗證請求消息Sreq后，判斷本身是否為目的節點，不是目的節點則轉向步驟4），若不是目的節點則轉向步驟5）；

4）第n跳中間節點收到n-1跳中間節點發送的路由驗證請求消息Sreq，第n跳中間節點根據自身位置標示符ID_n和n-1跳中間節點生成的消息片段M_n-1通過自身密鑰的加密算法生成消息片段M_n,將路由驗證請求消息Sreq中的消息片段M_n-1替換成M_n，向相鄰節點發送路由驗證請求消息Sreq，并返回步驟3）；

5）目的節點收到路由驗證請求消息Sreq后，對消息進行驗證，若驗證通過則構建路由驗證響應消息Srep，并通過中間節點逆向向源節點發送，否則丟棄該路由驗證請求消息Sreq；

6）中間節點收到路由驗證響應消息Srep后，對路由驗證響應消息Srep進行驗證，若驗證通過則繼續通過中間節點向源節點轉發，否則丟棄該路由驗證響應消息Srep；

7）源節點接收到路由驗證響應消息Srep后，對消息進行驗證，驗證通過則建立通信鏈路，否則丟棄該路由難響應消息Srep。

進一步，路由驗證請求消息Sreq包括有路徑請求消息S_S和源節點校驗碼MIC₀；路由驗證響應消息Srep包括有路徑響應消息S_D、目的節點校驗碼MIC₁和最后一個節點的消息片段M_n。

進一步，路徑請求消息S_S的幀格式為：FrameType、源節點地址ID_S、目的節點地址ID_D、隨機數SN和密鑰ID_S；源節點校驗碼MIC₀是利用路徑請求消息S_S中所有參數，根據密鑰ID_S所指示的加密算法K_S加密計算所得到；