一種新的無(wú)線(xiàn)傳感安全定位的方法
【專(zhuān)利摘要】一種新的無(wú)線(xiàn)傳感安全定位的方法，它涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全【技術(shù)領(lǐng)域】，它的安全定位方法為：信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置信息進(jìn)行簽密并廣播，未知節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的位置信息進(jìn)行解簽密并認(rèn)證；中心服務(wù)器為每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的口令，并使用一個(gè)抗碰撞的單向函數(shù)生成一個(gè)單向的密鑰鏈，中心服務(wù)器為每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配一條密鑰鏈；無(wú)線(xiàn)傳感器接收所有回復(fù)的信標(biāo)和警報(bào)信號(hào)，并驗(yàn)證報(bào)文的真實(shí)性，最后，采用投票法完成無(wú)線(xiàn)傳感器的安全定位。它設(shè)計(jì)科學(xué)合理，能來(lái)提高定位安全性，不僅能夠適應(yīng)真實(shí)環(huán)境，還能夠適應(yīng)真實(shí)環(huán)境的變化，各個(gè)性能之間良好的平衡，可以抵御或者過(guò)濾各種常見(jiàn)的攻擊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新的無(wú)線(xiàn)傳感安全定位的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種新的無(wú)線(xiàn)傳感安全定位的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著無(wú)線(xiàn)技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟，無(wú)線(xiàn)通信也發(fā)展到一定的階段，其發(fā)展的技術(shù)越來(lái)越成熟，方向也越來(lái)越多，越來(lái)越重要，大量的應(yīng)用方案開(kāi)始采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信，使得設(shè)計(jì)低成本、低功耗、小體積、多功能的微型傳感器節(jié)點(diǎn)成為可能，并且這些傳感器節(jié)點(diǎn)具有信息感知、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線(xiàn)通信等功能。此外，由于分布式信息處理技術(shù)、普適計(jì)算及自組織網(wǎng)絡(luò)等大量研究的開(kāi)展，為大規(guī)模傳感器節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作、數(shù)據(jù)的智能處理和傳輸、自組織網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建提供了技術(shù)支持。這些技術(shù)使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensor Networks,簡(jiǎn)稱(chēng) WSN)應(yīng)運(yùn)而生。
[0003]無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種全新的信息獲取和信息處理方式，不需要固定的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)，具有快速展開(kāi)、抗毀滅性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，適于部署在野外或不適合人員值守的環(huán)境中，在戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、空間探索和災(zāi)難搶險(xiǎn)等特殊領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。通過(guò)部署大量無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)到監(jiān)測(cè)區(qū)域，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象，并將大量詳實(shí)而有價(jià)值的傳感數(shù)據(jù)采用多跳的無(wú)線(xiàn)通信方式傳送到基站處理，處理后的信息提供給終端用戶(hù)。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，改變了人類(lèi)與自然界的交互方式，實(shí)現(xiàn)了一種新的感知自然界的方式，被認(rèn)為是能對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一，在工業(yè)界、學(xué)術(shù)界以及軍事部門(mén)引起了廣泛的關(guān)注，并開(kāi)展了許多相關(guān)研究。
[0004]在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的各研究分支中，定位技術(shù)是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵的支撐技術(shù)。首先，在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)的感知數(shù)據(jù)必須與位置相結(jié)合，離開(kāi)位置信息，感知數(shù)據(jù)是沒(méi)有意義的，如環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、森林火災(zāi)監(jiān)控等，離開(kāi)了位置信息就無(wú)法確定事件發(fā)生何處，也不能夠采取有效及時(shí)的處理措施。其次，使用傳感器節(jié)點(diǎn)的位置信息能夠提高路由效率，節(jié)約能耗，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全性及實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖耘渲玫取Ｈ欢?，傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模通常比較大，給網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)均安裝GPS收發(fā)器或者人工配置節(jié)點(diǎn)位置會(huì)受到成本、功耗、效率等問(wèn)題的限制，甚至在某些場(chǎng)合可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，因此必須采用一定的機(jī)制實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的自身定位，即開(kāi)展適合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的定位技術(shù)研究。正是基于上述原因，定位技術(shù)在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論研究和應(yīng)用中都有重要的意義，已經(jīng)成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。
[0005]定位算法大都采用幾何方法以已知位置的節(jié)點(diǎn)為參照估算出未知節(jié)點(diǎn)的位置。這種協(xié)作機(jī)制的安全實(shí)現(xiàn)面臨巨大挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn):1)定位系統(tǒng)的安全性很大程度上依賴(lài)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全保障，然而傳感器網(wǎng)絡(luò)自身存在諸多脆弱性，包括開(kāi)放性部署、無(wú)人值守、節(jié)點(diǎn)資源嚴(yán)格受限等，解決傳感器網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題本身就是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的工作。2)定位系統(tǒng)大都依據(jù)無(wú)線(xiàn)通信的某些物理屬性(如時(shí)延、功耗、入角、相位差、區(qū)域覆蓋和轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)等)來(lái)確定節(jié)點(diǎn)間的位置關(guān)系，然而無(wú)線(xiàn)電的廣播特性致使這些物理屬性很容易被攻擊者很容易采用復(fù)制、阻塞和改變傳播路徑等手段進(jìn)行篡改，而且傳統(tǒng)的安全技術(shù)諸如加密和認(rèn)證等都難于抵御這種外部威脅。3)定位參照信息天然具有不對(duì)稱(chēng)性，未知節(jié)點(diǎn)無(wú)法鑒別接收的定位參照信息是否正確，因此本身難于檢測(cè)定位攻擊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種新的無(wú)線(xiàn)傳感安全定位的方法，它設(shè)計(jì)科學(xué)合理，能來(lái)提高定位安全性，不僅能夠適應(yīng)真實(shí)環(huán)境，還能夠適應(yīng)真實(shí)環(huán)境的變化，各個(gè)性能之間良好的平衡，可以抵御或者過(guò)濾各種常見(jiàn)的攻擊。
[0007]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問(wèn)題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案:它的安全定位方法為:
(1)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置信息進(jìn)行簽密并廣播，未知節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的位置信息進(jìn)行解簽S并認(rèn)證；
(2)中心服務(wù)器為每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的口令，并使用一個(gè)抗碰撞的單向函數(shù)生成一個(gè)單向的密鑰鏈，中心服務(wù)器為每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配一條密鑰鏈；
(3)所有錨節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作，在一跳范圍內(nèi)彼此廣播信息包，各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的信息包的特征以及數(shù)量檢測(cè)出可疑節(jié)點(diǎn)；
(4)錨節(jié)點(diǎn)向基站報(bào)告可疑節(jié)點(diǎn)，由基站對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全等級(jí)區(qū)域劃分，并隔尚惡意節(jié)點(diǎn)；
(5)基站根據(jù)每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)記錄的ID信息，將網(wǎng)絡(luò)劃分為四個(gè)安全等級(jí)區(qū)域:可信區(qū)域、不確定區(qū)域、可疑區(qū)域和不可信區(qū)域；
(6)分別檢查可信區(qū)域、不確定區(qū)域、可疑區(qū)域和不可信區(qū)域的節(jié)點(diǎn)，逐步進(jìn)行以下驗(yàn)證步驟:密鑰鏈身份驗(yàn)證、信標(biāo)校驗(yàn):若校驗(yàn)后是惡意信標(biāo)，則向無(wú)線(xiàn)傳感器發(fā)送一個(gè)警報(bào)信號(hào);
(7)無(wú)線(xiàn)傳感器接收所有回復(fù)的信標(biāo)和警報(bào)信號(hào)，并驗(yàn)證報(bào)文的真實(shí)性，最后，采用投票法完成無(wú)線(xiàn)傳感器的安全定位。
[0008]本發(fā)明設(shè)計(jì)科學(xué)合理，能來(lái)提高定位安全性，不僅能夠適應(yīng)真實(shí)環(huán)境，還能夠適應(yīng)真實(shí)環(huán)境的變化，各個(gè)性能之間良好的平衡，可以抵御或者過(guò)濾各種常見(jiàn)的攻擊。
[0009]【具體實(shí)施方式】:
本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:它的安全定位方法為:
(1)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置信息進(jìn)行簽密并廣播，未知節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的位置信息進(jìn)行解簽S并認(rèn)證；
(2)中心服務(wù)器為每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的口令，并使用一個(gè)抗碰撞的單向函數(shù)生成一個(gè)單向的密鑰鏈，中心服務(wù)器為每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配一條密鑰鏈；
(3)所有錨節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作，在一跳范圍內(nèi)彼此廣播信息包，各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的信息包的特征以及數(shù)量檢測(cè)出可疑節(jié)點(diǎn)；
(4)錨節(jié)點(diǎn)向基站報(bào)告可疑節(jié)點(diǎn)，由基站對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全等級(jí)區(qū)域劃分，并隔尚惡意節(jié)點(diǎn)；
(5)基站根據(jù)每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)記錄的ID信息，將網(wǎng)絡(luò)劃分為四個(gè)安全等級(jí)區(qū)域:可信區(qū)域、不確定區(qū)域、可疑區(qū)域和不可信區(qū)域；
(6)分別檢查可信區(qū)域、不確定區(qū)域、可疑區(qū)域和不可信區(qū)域的節(jié)點(diǎn)，逐步進(jìn)行以下驗(yàn)證步驟:密鑰鏈身份驗(yàn)證、信標(biāo)校驗(yàn):若校驗(yàn)后是惡意信標(biāo)，則向無(wú)線(xiàn)傳感器發(fā)送一個(gè)警報(bào)信號(hào);
(7)無(wú)線(xiàn)傳感器接收所有回復(fù)的信標(biāo)和警報(bào)信號(hào)，并驗(yàn)證報(bào)文的真實(shí)性，最后，采用投票法完成無(wú)線(xiàn)傳感器的安全定位。
[0010]本【具體實(shí)施方式】設(shè)計(jì)科學(xué)合理，能來(lái)提高定位安全性，不僅能夠適應(yīng)真實(shí)環(huán)境，還能夠適應(yīng)真實(shí)環(huán)境的變化，各個(gè)性能之間良好的平衡，可以抵御或者過(guò)濾各種常見(jiàn)的攻擊。
【權(quán)利要求】
1.一種新的無(wú)線(xiàn)傳感安全定位的方法，其特征在于它的安全定位方法為: (1)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)對(duì)自身的位置信息進(jìn)行簽密并廣播，未知節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的位置信息進(jìn)行解簽S并認(rèn)證； (2)中心服務(wù)器為每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)唯一的口令，并使用一個(gè)抗碰撞的單向函數(shù)生成一個(gè)單向的密鑰鏈，中心服務(wù)器為每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)分配一條密鑰鏈； (3)所有錨節(jié)點(diǎn)相互協(xié)作，在一跳范圍內(nèi)彼此廣播信息包，各個(gè)錨節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的信息包的特征以及數(shù)量檢測(cè)出可疑節(jié)點(diǎn)； (4)錨節(jié)點(diǎn)向基站報(bào)告可疑節(jié)點(diǎn)，由基站對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全等級(jí)區(qū)域劃分，并隔尚惡意節(jié)點(diǎn)； (5)基站根據(jù)每個(gè)錨節(jié)點(diǎn)記錄的ID信息，將網(wǎng)絡(luò)劃分為四個(gè)安全等級(jí)區(qū)域:可信區(qū)域、不確定區(qū)域、可疑區(qū)域和不可信區(qū)域； (6)分別檢查可信區(qū)域、不確定區(qū)域、可疑區(qū)域和不可信區(qū)域的節(jié)點(diǎn)，逐步進(jìn)行以下驗(yàn)證步驟:密鑰鏈身份驗(yàn)證、信標(biāo)校驗(yàn):若校驗(yàn)后是惡意信標(biāo)，則向無(wú)線(xiàn)傳感器發(fā)送一個(gè)警報(bào)信號(hào); (7)無(wú)線(xiàn)傳感器接收所有回復(fù)的信標(biāo)和警報(bào)信號(hào)，并驗(yàn)證報(bào)文的真實(shí)性，最后，采用投票法完成無(wú)線(xiàn)傳感器的安全定位。
【文檔編號(hào)】H04W64/00GK104378821SQ201410546946
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】傅濤, 傅德勝, 經(jīng)正俊, 孫文靜 申請(qǐng)人:貴州中科博智科技有限公司