基于博弈论的无线传感网络ddos攻击防御优化策略

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1、基于博弈论的无线传感网络DDoS攻击防御优化策略　　摘要：如何有效优化现有无线传感器网络中DoS/DDoS攻击的防御策略是当前的研究热点问题之一。本文结合目前无线传感器网络中的防御技术，利用博弈论的方法建立模型。该模型通过优化防火墙阀值和针对攻击节点给予惩罚措施的方法，来降低攻击节点的收益，使理性攻击者放弃攻击，从而达到了有效防御DoS/DDoS攻击的目的。最后实验通过比较现有的防御策略与提出的优化策略，验证了该防御优化策略的有效性，从而达到了防御DoS/DDoS攻击的目的。　　关键词：无线传感器网络；DoS/DDoS攻击；博弈论；防御策略优化　　中图分类号：TP393.0文献标识号：A

2、　　Abstract：InWirelessSensorNetworks（WSNs），howtodefenseDoS/DDoSattackefficientlyisoneofthechallengingsecurityproblems.ThispapercombinedwiththecurrentdefensestrategiesinWSNs，establishesthemodelbasedongametheory.ThismodelpreventsmaliciousnodesfromDoS/DDoSattackbyoptimizingthethresholdoffirewallandgi

3、vingmaliciousnodespunishment，whichlowertheincomeofthemaliciousnodes.Finally，theexperimentsfurtherverifytheefficiencyoftheproposedoptimizeddefensestrategiesbycomparingthepresentdefensestrategiesandtheoptimizedones，toachievethepurposeofpreventingDoS/DDoS16attack.　　Keywords：WSNs；DoS/DDoSAttack；GameT

4、heory；DefenseStrategiesOptimization　　0引言　　近年来，无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，简称WSNs）在军事、农业、环境监测等各个领域都有广泛的应用。这是一种全新的信息获取、处理和传输技术。由于无线传感器网络具有组网快捷、灵活、不受有线网络约束等特点，使得无线传感器网络作为现代通信技术中一个新的研究领域，引起了学术界和工业界的高度重视。但是，又因为WSNs具有通信能力有限，节点能量有限、动态的网络拓扑等结构特点，使得WSNs容易受到攻击，因而网络安全引起了人们的极大关注，各种预防网络攻击的安全措施相继被提出。　　在众多的网

5、络攻击中，拒绝服务攻击（DenialofService，简称DoS攻击）的危害尤为严重[1]。当攻击者控制大量的节点进行DoS攻击时，这种攻击方式就被归类为分布式拒绝攻击（DistributedDenialofService，简称DDoS攻击）。攻击者在WSNs中发起DoS/DDoS攻击时，一般会通过持续发送重放或伪造的报文给网络中的某些节点的方法，使这些节点不停的转发数据包，从而导致有限的节点能量被迅速消耗殆尽，最后导致WSNs的瘫痪。　　近年来，大量学者对WSNs中的DOS/DDoS攻击的防御策略的研究问题表现出了极大的兴趣，纷纷展开了该领域的研究工作16[2-6]。针对无线传感器网

6、络安全问题，不少学者提出使用博弈论的方法来解决在WSNs中的DoS/DDoS防御问题，这也是研究方向之一[7-10]。文献[11]总结了如何用不同的博弈模型研究WSNs中的安全问题。文献[12]介绍了一种基于博弈论的DDoS入侵检测防御策略。文献[13]给出了在WSNs中Dos/DDoS攻击的协议分析。本文在上述文献的基础上，提出了一种基于两个参与者、非合作非零和博弈的模型，用来分析WSNs中DoS/DDoS的防御策略优化问题。现有的WSNs网络防御技术分两种比较普遍的方式。第一种方式就是建立防火墙，这是防御WSNs中DoS/DDoS攻击最直接的策略，通过直接过滤速率较高的数据流来进行防

7、御；第二种方式是采用入侵检测系统，对检测到的攻击节点采取措施。本文针对WSNs的网络拓扑的特点，结合上述两种防御方式，使用博弈模型进行策略优化。　　本文选择的博弈模型优点在于模型的灵活性高，可以在保持具体方法不变的前提下，根据不同的WSNs网络环境调整对应的参数，这样的模型适用于实际应用。本文的创新点在于，利用简单的博弈模型将上述使用的两种防御措施相结合；另外，本文提出了一种通用的防御优化方式，在实际使用时可以根据具体的WSNs环境