收藏本站
《南京邮电大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

无线传感器网络虚假数据注入攻击防御策略研究

裔传俊  
【摘要】:随着电子技术和计算机技术的飞速发展,无线传感器网络(WSNs,Wireless Sensor Networks)已经在各领域得到了广泛的应用。在这些应用中,许多传感器节点被部署于监测区域,负责采集监测区域中对象的信息,并通过多跳无线路由将信息传输给汇聚节点Sink或基站(BS,Base Station)。部署在无人看管的恶劣环境中的传感器节点被捕获和妥协的风险很高。一旦节点被妥协,攻击者可获得其存储的所有信息。然后,攻击者可以利用妥协节点发动虚假数据注入攻击。虚假数据的注入将会引发错误警报,破坏网络功能,并且会浪费传感器网络有限的能量和带宽资源。鉴于虚假数据注入攻击的安全威胁,本文围绕虚假数据注入的攻击模型、虚假数据途中过滤策略和恶意节点的检测及隔离机制展开研究。主要研究成果总结如下:(1)现有的途中过滤方案难以有效防范复杂的虚假数据注入协同攻击,安全性能较低。本文设计了一种新的攻击模型:伪造节点位置的协同攻击,并且提出了一种基于位置信息的途中过滤方案EGEFS。该方案中的转发节点不仅要验证数据报中的消息验证码(MACs,Message Authentication Codes),还要验证数据报标识以及检测节点位置的合法性和真实性,从而可以抵抗多种虚假数据注入攻击。另外,提出了一种新的事件中心节点CoS(Center-of-Stimulus)的选择方法,确保一个事件只有一个CoS节点产生一个事件数据报。理论分析和仿真结果均表明,与现有的途中过滤方案SEF、GFFS和DSF相比,EGEFS在安全性、过滤效率和网络能耗方面更具优势。(2)针对现有途中过滤方案对虚假数据报的途中过滤概率和过滤效率较低等问题,本文设计了四种注入虚假数据的协同攻击模式,并且提出了一种基于举报机制的虚假数据途中过滤策略EMAS。EMAS通过验证数据报中的MACs、认证节点的ID和位置、prev信息,并借助举报机制,提高对虚假数据报的途中过滤概率和过滤效率。另外,提出了一种均衡节点剩余能量的数据报转发策略,以抵御选择性转发攻击。理论分析和仿真结果表明,在大多数情况下,EMAS在安全性、途中过滤概率、过滤效率和过滤能耗方面优于SEF、GFFS和EGEFS。(3)针对现有途中过滤方案大多未提供恶意节点检测和惩罚措施的问题,提出了基于信任值的恶意节点检测和隔离机制。当某节点存在恶意行为时,其信任值将被减小;当其信任值低于预设的阈值,则被认为是恶意节点,并且被隔离。该方案可以减轻恶意节点的影响,节约网络资源。(4)针对现有基于公钥的途中过滤方案容易受到报告破坏攻击和选择性转发攻击等问题,提出了一系列基于公钥的无线传感器网络安全机制,包括:部分签名的验证机制、参与节点替换机制和有效的数据报转发协议。然后,设计出一种基于公钥的认证和途中过滤方案PKAEF,它可以抵御虚假数据注入攻击、报告破坏攻击和选择性转发攻击,并且可以减轻恶意节点的影响。详细的性能分析和评估表明,在大多数情况下,PKAEF在安全性、过滤效率和数据可用性方面均优于现有算法PDF和DSEDA。
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP212.9;TN929.5

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 张琳;尹娜;王汝传;;无线传感网中基于DPAM-MD算法的恶意节点识别研究[J];通信学报;2015年S1期
2 章曙光;周学海;杨峰;徐军;;无线传感器网络中基于邻居节点信息的溯源追踪策略[J];小型微型计算机系统;2015年03期
3 章曙光;周学海;杨峰;徐军;;无线传感器网络中基于邻居节点监听的虚假数据过滤策略[J];中国科学技术大学学报;2014年04期
4 易叶青;林亚平;李小龙;羊四清;尤志强;;WSN中基于协作水印的虚假数据过滤算法[J];软件学报;2010年01期
5 杨峰;周学海;张起元;谢婧;章曙光;;无线传感器网络恶意节点溯源追踪方法研究[J];电子学报;2009年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡蓉华;董晓梅;王大玲;;无线传感器网络节点复制攻击和女巫攻击防御机制研究[J];电子学报;2015年04期
2 章曙光;周学海;杨峰;徐军;;无线传感器网络中基于邻居节点信息的溯源追踪策略[J];小型微型计算机系统;2015年03期
3 刘文通;王忠;;无线传感器网络内可疑节点的分析研究[J];计算机测量与控制;2015年01期
4 曹燕华;章志明;余敏;;基于信任管理机制的无线传感器网络虚假数据过滤方案[J];计算机应用;2014年06期
5 徐晓斌;张光卫;王尚广;孙其博;杨放春;;基于群体信任的WSN异常数据过滤方法[J];通信学报;2014年05期
6 熊伟;;WSN中一种基于扩展卡尔曼滤波器的虚假数据注入检测算法[J];计算机应用研究;2014年05期
7 章志明;李萍;熊小勇;;一种有效的无线传感器网络虚假数据过滤方案[J];计算机工程与应用;2015年24期
8 周先存;黎明曦;陈振伟;徐英来;熊焰;李瑞霞;;基于层次混合的高效概率包标记WSNs节点定位算法[J];电子与信息学报;2014年02期
9 易险峰;樊晓平;;追踪时间受限的源节点位置隐私路由保护策略[J];小型微型计算机系统;2014年02期
10 赵巾帼;朱凌志;罗庆云;梁俊斌;;无线传感器网络中一种高效虚假数据过滤方案[J];计算机科学;2013年09期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 蔡绍滨;韩启龙;高振国;杨德森;赵靖;;基于云模型的无线传感器网络恶意节点识别技术的研究[J];电子学报;2012年11期
2 杨光;印桂生;杨武;耿贵宁;;无线传感器网络基于节点行为的信誉评测模型[J];通信学报;2009年12期
3 杨峰;周学海;张起元;谢婧;章曙光;;无线传感器网络恶意节点溯源追踪方法研究[J];电子学报;2009年01期
4 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽;无线传感器网络研究进展[J];计算机研究与发展;2005年01期
5 李建中,李金宝,石胜飞;传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展[J];软件学报;2003年10期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨清宇;杨洁;马训鸣;;电力系统中假数据注入攻击研究[J];微电子学与计算机;2011年12期
2 李勒;洪爽俊;张驰;;基于概率统计的错误数据注入攻击[J];信息安全与通信保密;2013年07期
3 李勒;洪爽俊;张驰;;基于部分配置信息的错误数据注入攻击[J];微电子学与计算机;2014年02期
4 张林鹏;王勇;陈武;刘蔚;;基于数据关系图的恶意假数据注入攻击检测[J];上海电力学院学报;2017年05期
5 郑辉祖;;一种遥控数据注入通道误码率测试方法[J];航天器工程;1997年Z1期
6 蒋荣辉;;电力调度自动化系统数据注入攻击的保护策略[J];自动化应用;2018年05期
7 田继伟;王布宏;尚福特;;基于鲁棒主成分分析的智能电网虚假数据注入攻击[J];计算机应用;2017年07期
8 舒隽;郭志锋;韩冰;;电网虚假数据注入攻击的非线性分析模型[J];华北电力大学学报(自然科学版);2018年02期
9 戴劲松;;为数据注入新闻活力——兼谈财经报道的基本素养[J];新闻前哨;2016年06期
10 阮兆文;孟干;周冬青;吴毅华;;智能电网中的虚假数据注入攻击检测方法研究[J];自动化与仪器仪表;2019年03期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 单科萌;齐冬莲;;电网分布式虚假数据注入检测及错误估计的定位[A];第36届中国控制会议论文集(G)[C];2017年
2 杨清宇;李东鹤;蔡远利;杨新宇;;针对电力系统中最优潮流的假数据注入攻击研究[A];第17届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集(17th CCSSTA 2016)[C];2016年
3 薛长斌;汪大星;;空基遥科学实验平台遥控译码单元的研制[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十七次学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 通讯员 董佳星;“提速降费”为大数据注入新活力[N];贵州日报;2018年
2 本报记者 陈丽容;健康数据注入社交玩法 在线医疗迎个性化机遇[N];通信信息报;2014年
3 记者 张晓祺 通讯员 杨亚洲;当好祖国的“牧星人”[N];解放军报;2012年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 裔传俊;无线传感器网络虚假数据注入攻击防御策略研究[D];南京邮电大学;2019年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 单科萌;电力CPS状态估计中的虚假数据注入攻击问题研究[D];浙江大学;2018年
2 王冠森;基于机器学习的电网虚假数据注入攻击检测方法研究[D];东北电力大学;2019年
3 韩通;电力信息物理系统的恶意数据注入攻击问题及其对策研究[D];华北电力大学(北京);2018年
4 余楷;CLAIMS系统中实时数据注入的研究与实现[D];华东师范大学;2017年
5 侯方圆;输出跟踪控制系统的虚假数据注入攻击设计[D];青岛理工大学;2015年
6 杨儒航;网络化控制系统虚假数据注入攻击的检测方法研究[D];北方工业大学;2017年
7 代明明;电力系统局部区域假数据注入攻击研究[D];西南交通大学;2016年
8 安培秀;智能电网中虚假数据注入攻击检测方法研究[D];华北电力大学(北京);2017年
9 党鑫;网络攻击环境下的无线网络控制系统设计[D];江南大学;2015年
10 王金焕;过程控制系统错误数据注入攻击检测系统研究[D];北方工业大学;2017年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026