[發明專利]一種面向WSN中Sybil攻擊的檢測方法

有效

• 申請號: 201610080997.5
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105636053B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 李皓;武卉明;畢建權;劉海燕;薛廷梅;屈強;王璇;常成;蘇彥;蔡紅柳;邢萌
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍裝甲兵工程學院
• 主分類號: H04W12/12
• 分類號: H04W12/12;H04W84/18;H04L29/06
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 黃杭飛

1.一種面向WSN中Sybil攻擊的檢測方法，任何合法性未知的新增節點s試圖接入WSN時，需要在WSN中廣播其身份，聲明其身份為s_id_i，且i＝1,2,…,sn,sn≥1，將WSN中新增的所有身份標識記為集合SID，SID的模記為sn；而將在WSN中收到身份廣播信息的所有合法節點記為集合V，V的模記為vn；v_j為集合V中元素，j＝1，2，…，vm，vm≥1，則v_j將主動啟動所述檢測方法，其特征在于，所述檢測方法包括以下步驟：

步驟1，v_j先在其內部存儲器中建立一個Sybil檢測記錄表，利用所述Sybil檢測記錄表記錄v_j接收到的所有身份信息s_id_i及其對應的檢測次數、同步狀態和檢測結果，并將Sybil檢測記錄表發送至基站base，基站base對接收的所有Sybil檢測記錄表進行合并處理，形成全局檢測記錄表；然后v_j在其當前工作周期結束后發出廣播消息Msg_HelloBreak；

其中，檢測次數利用內部重發計數器記數count，且檢測次數初始為0即置內部重發計數器count＝0；同步狀態為v_j與基站base之間是否為同步狀態，0表示未與基站base完成同步，1表示已于基站完成同步；檢測結果為v_j對收到的s_id_i的檢測結果，0表示s_id_i對應的新增節點為合法節點，1表示s_id_i對應的新增節點為Sybil惡意節點；

步驟2.將接收到Msg_HelloBreak的節點記為接收節點，所述接收節點包括：新增節點s、N中除v_j以外其他的合法節點和基站base；接收節點比較Msg_HelloBreak中s_id_i的ID字段值與節點自身的ID字段值是否相等，并根據比較結果進行響應：

①若相等，則接收節點緩存Msg_HelloBreak消息，并在其當前工作周期中產生中斷，然后以最大發生功率廣播消息Msg_JustBreak，之后進入休眠狀態，休眠時長根據Msg_HelloBreak中的BreakTime值設定，BreakTime時長結束后該接收節點自動喚醒，但不向外發送任何數據，需要等待基站喚醒指令Msg_JustWake才能進入工作狀態；

②若不相等，或者接收節點為基站base，則接收節點緩存Msg_HelloBreak消息后，繼續其自身工作狀態，不再執行所述檢測方法；

步驟3.v_j和基站base共同監聽是否有Msg_JustBreak響應消息且其源節點ID為s_id_i，并根據監聽結果進行相應：

①如果v_j在收到Msg_HelloBreak后的三個工作周期內都未監聽到Msg_JustBreak響應消息且v_j內count<3，則v_j重發Msg_HelloBreak，并置內部重發計數器的計數加一；

如果v_j在收到Msg_HelloBreak后的三個工作周期內都未監聽到Msg_JustBreak響應消息且count≥3，則v_j認為新增節點為非法節點，并將向基站base發送Msg_SybilAlarm消息，同時v_j將Sybil檢測記錄表中該s_id_i對應的新增節點標記為Sybil惡意節點，基站base將全局檢測記錄表中該s_id_i對應的新增節點標記為Sybil惡意節點，并由基站base向全網廣播該狀態，檢測結束；

②如果v_j或基站base收到Msg_JustBreak且其源節點ID為s_ID_i，但

Msg_JustBreak消息數>1且各Msg_JustBreak中的隨機數RandNum不相等，說明當前WSN中有多個不同的物理節點均使用s_id_i作為其身份標識，則收到Msg_JustBreak的v_j將Sybil檢測記錄表中該s_id_i對應的新增節點標記為Sybil惡意節點，然后v_j和基站base將啟動同步過程，將基站base的全局檢測記錄表中該s_id_i對應的新增節點標記為Sybil惡意節點；并由基站base向全網廣播該狀態，檢測結束；

或收到Msg_JustBreak的基站base將全局檢測記錄表中該s_id_i對應的新增節點標記為Sybil惡意節點，然后v_j和基站base將啟動同步過程，將v_j的Sybil檢測記錄表中該s_id_i對應的新增節點標記為Sybil惡意節點；并由基站base向全網廣播該狀態，檢測結束；

③如果v_j或基站base收到了Msg_JustBreak且其源節點ID為s_id_i，但Msg_JustBreak消息數＝1，則v_j和基站base將啟動同步過程，在Sybil檢測記錄表和全局檢測記錄表中找到s_id_i對應記錄并將其同步標記修改為1，并由基站base向全網廣播該狀態，之后執行步驟4；

步驟4.基站base廣播Msg_CheckBreak消息，要求所有收到Msg_HelloBreak消息且處于喚醒狀態的合法節點在接下來的BreakTime時間內執行CheckBreak動作，即監聽是否仍然能夠接收到來自s_id_i的任何消息，若存在合法節點接收到s_id_i的任何消息，該合法節點則向基站base發送SybilAlarm消息，則v_j和基站base將啟動同步過程，在Sybil檢測記錄表和全局檢測記錄表中找到s_id_i對應記錄并將其檢測結果標記為Sybil惡意節點，并由基站base向全網廣播該狀態，檢測結束；若不存在合法節點接收到s_id_i的任何消息，則說明s_id_i對應的新增節點處于休眠中，并繼續執行步驟5；

步驟5.判斷身份為s_id_i的集合的模是否大于1，若大于1，說明新增節點s使用了兩個以上的身份ID，屬于Sybil欺騙行為，那么執行CheckBreak的任一合法節點將向基站base發送SybilAlarm消息，基站base將在其全局檢測記錄表中找到s_id_i對應記錄并將其檢測結果標記為Sybil惡意節點，同時向全網廣播該狀態，檢測結束；若等于1，則繼續執行步驟6；

步驟6.基站base發出Msg_JustWake廣播消息，喚醒身份為s_id_i的新增節點并探測其是否進入工作狀態，若s_id_i未按要求進入工作狀態，基站base將在其全局檢測記錄表中找到s_id_i對應記錄并將其檢測結果標記為Sybil惡意節點，同時向全網廣播該狀態，檢測結束；若s_id_i按要求進入工作狀態，則執行步驟7；

步驟7.基站base將在其全局檢測記錄表中找到s_id_i對應記錄并將其檢測結果標記為合法節點，同時向全網廣播該狀態；然后執行步驟8；

步驟8.判斷是否所有的身份信息s_id_i均檢測完畢，如果s_id_i當前下標i<sn，說明還有未檢測的新增節點身份ID，則令i＝i+1，然后執行步驟1至步驟7，如果s_id_i當前下標i＝sn，則檢測結束。

2.如權利要求1所述的面向WSN中Sybil攻擊的檢測方法，其特征在于，若vn>1，將有不止一個v_j發出Msg_HelloBreak，但接收節點或基站均只保存第一個Msg_HelloBreak，拋棄后續到達的ID仍為s_id_i的Msg_HelloBreak；而集合V中未發出Msg_HelloBreak消息的合法節點，在收到ID為s_id_i的Msg_HelloBreak后，將不再送出針對s_id_i的Msg_HelloBreak包。