WSN中基于层级结构的虫洞攻击检测方案研究

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1、分类号：单位代码：１０１４０密级：公开学号：４０３１５３１８９７◎ＬＩＡＯＮＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕士学位论文ＴＨＥＳＩＳＦＯＲＭＡＳＴＥＲＤＥＧＲＥＥ中文题目：ＷＳＮ中基于层级结构的虫洞攻击检测方案研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｃｈｅｍｅｏｆＷｏｒｍｈｏｌｅＡｔａｃｋｓ＾央文题目：ＢａｓｅｄｏｎＬｅｖｅｌＳｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎＷＳＮ论文作者：陈开仁指导教师：任秀丽教授专业：计算机软件与理论二〇一八年四月

2、獅寸间：辽宁大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的。论文中取得的研宄成果除加以标注的内容外，不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均己在文中进行了标注，并表示谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。■学位论文作者签名月Ｍ曰学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部

3、门或机构送交学位论文的原件、复印件和电子版。，允许学位论文被查阅和借阅本人授权辽宁大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。同时授权中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国博士学位论文全文数据库》和《中国优秀硕士学位论文全文数据库》并通过网络向社会公众提供信息服务。学校须按照授权对学位论文进行管理，不得超越授权对学位论文进行任意处理。保密（），在年后解密适用本授权书。（保密：请在括号

4、内‘Ｗ”划）（ｙ授权人签名：：所指导教师签名九為、４曰期：＞丨又年＾月曰曰期：＞／？年知曰巧巧申请辽宁大学硕士学位论文WSN中基于层级结构的虫洞攻击检测方案研究ResearchonDetectionSchemeofWormholeAttacksBasedonLevelStructureinWSN作者：陈开仁指导教师：任秀丽教授专业：计算机软件与理论答辩日期：2018年5月25日二○一八年五月·中国辽宁摘要摘要无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN

5、）是一种具有特定感知能力的自组织网络系统，它通过部署于监测区域内的大量定制传感器节点协同工作来实现某一特定任务。随着其在国防军事、野生动物监测、无人化工厂等领域的广泛应用，WSN的安全问题引起了业界越来越多的关注，尤其在军事侦察活动中，敌方布置的恶意攻击节点对网络的攻击所导致的网络混乱直接影响作战部队对下一步行动的判断。因此，对WSN中恶意攻击节点的防御与检测成为其安全领域中最重要的研究内容之一。WSN协议栈的每一层都存在着不同的攻击方式，其中针对网络层的虫洞攻击对网络有着很强的破坏性。本文主要对虫洞

6、节点的两种不同攻击方式：显式攻击和隐式攻击，提出两种对应的检测方案，具体分为以下几个方面：首先，提出一种基于层级关系被动式的显式虫洞攻击检测方案。通过层级结构构建方法，节点获得的层级数确定节点间的相对位置关系，并由Sink节点重构带有层级数信息的网络拓扑结构。采用层级结构自适应策略，维护网络层级结构的正确性。设计了一种安全数据包格式，将节点层级数信息加入到正常的感知数据包中，传输路径上的节点以及Sink节点被动式的对数据包中各项信息进行验证，判断网络是否受到显式虫洞攻击。其次，在以上方案的基础上提出了

7、基于邻居层级结构的隐式虫洞攻击检测方案。在层级结构构建方法中添加一个再扩散的过程，节点建立自己的邻居层级结构。并依据邻居层级结构信息，防止隐式虫洞节点建立恶意的邻居关系。在层级结构自适应策略中，引入邻居层级离散度作为参考量，降低虫洞节点对正确网络层级结构建立的影响。两个方案在检测过程中都不产生额外的探测包，降低了通信开销，而且能保证较高的虫洞节点检测率。最后，在OMNeT++网络仿真平台下对本文方案进行了实验。通过在虫洞检测时延、检测率及错判率方面与其他检测方案做性能对比分析，本文方案能在保证较低通信

8、开销的前提下，对WSN中的虫洞攻击进行有效的检测。关键词：无线传感器网络；虫洞攻击；层级结构；被动式检测IAbstractABSTRACTWirelessSensorNetwork(WSN)isaself-organizingnetworksystemwithspecificsensingcapabilities.Itimplementsaspecifictaskbycooperatingwithalargenumberofcustomsensornod