[發明專利]一種無線傳感器網絡溯源追蹤方法

有效

• 申請號: 201410210496.5
• 申請日: 2014-05-19
• 公開（公告）號: CN103973801B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 曾志文;賀晟
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/26
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙)43213
• 代理人: 馬家駿

技術領域

本發明涉及無線傳感器網絡領域，具體涉及一種無線傳感器網絡溯源追蹤方法。

背景技術

目前適用于無線傳感器網絡溯源追蹤的主要策略有二種，一種是采用數據包標記（marking）的方法，一種是基于日志(logging)的方法。

采用數據包標記（marking）的方法是在數據路由的過程中，中間節點將路由經過的路徑加在數據包后面，從而使得如果能夠在獲得惡意數據包后，提取數據包中的路徑信息就能夠知道數據包的路由路徑(部分或者全部的路由路徑信息)，如果獲得惡意數據包個數達到一定程度，就能夠完全獲悉惡意的源節點信息，從而可以成功進行惡意節點溯源追蹤。采用這種方法的優點是協議簡單，對節點的存儲空間幾乎沒有要求，而且容易實施：每個節點僅將自己的路由路徑信息附加在數據包中既可。不足的地方是如果標記的節點較多的話，那么會導致數據包的長度不斷的增長，從而節點甚至需要將數據包分成多片后才能發送，不僅增加了路由的沖突，而且嚴重降低了傳感器網絡的壽命。因此，為提高網絡壽命，一般不會在數據包路由的整個過程中都進行標記(這樣數據包長度會很大，嚴重影響網絡壽命)，而是限定了只在路由路徑中最多只有k節點標記，而其它節點不標記的方法。這雖然減少了節點的能量消耗，就需要系統收集到更多的數據包，進行綜合分析才能夠確定惡意源節點，增加了收斂時間。另外，很多研究發現采用標記的方法，如果限定每個數據包只被最多標記 k次，則近基站的節點標記的概率就會高，而遠基站的概率較小。這是因為在這樣的策略中，每個節點都會以一定概率來決定自己是否來標記數據包，而數據包被標記k次后，則后面的節點就會將替換掉已經標記的信息，因而近基站節點的標記概率高，而遠基站節點標記概率低。

基于日志(logging)的方法的要點是節點記錄數據包的路徑信息，這樣，當進行溯源追蹤時，通過獲取日志中的路徑信息來重建惡意節點的攻擊路徑。在基于日志的溯源追蹤方法中，數據包中的標記信息比例較小，節點主要是轉發必要的數據包，而路由的路徑信息是通過日志的形式保存在節點中的，只有當受害節點感知到有攻擊行為，或者需要進行溯源追蹤操作時，才向所需要的節點發去詢問請求，這些日志存儲的信息才被發送到基站，因而能夠大大減少發送到基站的數據量，故這種方式的優點是網絡壽命較高，在一定程度上克服了標記策略中，節點需要大量的能量用于傳送數據包中的標記信息而導致網絡壽命不高的缺點。日志策略存在的不足是節點需要較大的存儲容量以存儲標記信息，特別的是近基站區域logging的概率遠多于遠基站區域，因而需要大量的存儲空間。

文獻Traceback in wireless sensor networks with packet marking and logging（Frontiers of Computer Science in China, 5(3) (2011) 308-315）提出了采用標記與日志相結合的稱為CPMLT(combined packet 標記ing and logging scheme for traceback)的策略。在CPMLT策略中，一個數據包最多被k個節點標記，每個節點都以一定概率標記數據包，當一個數據包被k個節點標記后，那么下一個標記節點就日志這個數據包，日志信息在隨后的溯源追蹤中被用到，通過收集到足夠的數據包時，基站節點就能夠通過標記與日志信息重建整個攻擊的路徑，從而能夠對惡意節點進行定位。因而，CPMLT策略是標記和日志策略的結合，是在節點的存儲容量與網絡壽命的一種折中。圖1描述了這種策略，數據包通過路由路徑L→K→J→I→H到達基站，在傳送過程中，節點L、K、J標記路徑信息于數據包，此時，數據包被預設的k=3個節點標記，因此，在節點I日志這個數據包，然后節點H又進行標記。采用這種標記與日志相結合的策略雖然對存儲容量與通信代價方面有一定程度的折中，但從總體上來看，依然不能改變能量消耗與存儲容量近基站區域需求較大，而遠基站區域有較大剩余的不均衡情況，從而影響到這些策略的性能。

發明內容

本發明提供一種能克服傳感器網絡資源嚴重受限的不足，提高網絡性能的無線傳感器網絡溯源追蹤方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種無線傳感器網絡溯源追蹤方法，包括如下步驟：

(1)設定從遠基站到基站方向上第一個將所有的標記信息進行日志或者遷移的環為第一個減緩環；