基于信任度评估的无线传感网安全定位方法

摘要

本发明提供一种基于信任度评估的无线传感网安全定位方法，为信任实体做出评估行为提供了定位属性集，定位属性集通过量化节点定位过程的关键行为表现从而得以用数值的形式给出信标节点的可信度，同时对阈值加以确定确保在滤除攻击节点的同时不至于影响正常节点的工作。当攻击节点侵入该系统时，随着信任关系的建立该攻击节点便被滤除不参与正常节点的定位过程。

主权项

一种基于信任度评估的无线传感网安全定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1:未知节点N₁发出定位请求Loc_req，其通信范围内的信标节点B₁收到请求之后向未知节点发送回应Loc_ack，N₁成为模型中的源节点，收到Loc_req信息的信标节点B₁成为目标节点；步骤2：B₁收到节点N₁的定位请求之后，向未知节点发送形如{id,(B_x,B_y),Distance_BN}的信息包，其中id表示信标节点的id号，(B_x,B_y)表示该信标节点的坐标位置，Distance_BN为该信标节点通过RSSI计算模型算得的信标节点距未知节点的距离信息；步骤3：根据步骤1中信标节点提供的id号、坐标位置、距离信息，生成评价定位效果的标准即定位属性集，该定位属性集内有距离测量值、定位效果、信标节点位置检测、传输时间检测四大属性；距离测量值函数p₁为：$p_1\left(d\right)=\left\{\begin{array}{cc}\frac{d}{d_0}& d\le d_0\\ \frac{d-d_0}{d_0}& d>d_0\end{array}\right.,$无线传感网WSN定位过程中，未知节点距离测量值与实际距离值的差值近似服从正态分布，且误差可由函数拟合，σ_N(d)是关于距离d的误差高斯函数，参数a、d₀、b为常数，其中当d＝d₀时，在安全环境下的测量误差值达到最大；定位效果属性值p₂为：$p_2=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\rho }{\zeta },& \rho \le \zeta \\ 0,& \rho >\zeta \end{array}\right.,$其中，ρ²表示均残差平方，n为参与节点定位的信标节点个数，ζ,为阈值，σ_sum为总定位残差；信标节点位置检测的表达式为：$p_3=\left\{\begin{array}{cc}\frac{\left|diff(p,q,r,s,t)\right|}{\tau }& \left|diff(p,q,r,s,t)\right|\le \tau \\ 1& \left|diff(p,q,r,s,t)\right|>\tau \end{array}\right.,$其中，τ为常数，diff(p,q,r,s,t)＝MAX(diff_tn(p,q,r,s,t)),(n＝1,2,3)，表示不同时刻测量的关于函数diff_tx(p,q,s)绝对值之差的最大值，diff_tx(p,q,s)表示在tx时刻接收方p与发送方s之间的RSSI值与接受方q与发送方s之间的RSSI值之差的绝对值；传输时间检测的可信度为：p₄＝ω₁×p_{4_1}+ω₂×p_{4_2}，其中ω₁、ω₂分别为p_{4_1}、p_{4_2}的权重，p_{4_1}为目标节点的处理时间观测值的评价函数、p_{4_2}为源节点到目标节点的实测距离的可信度；步骤4：确定阈值问题：(1)在步骤3的定位效果属性值计算过程中，需确定最大定位误差，表示最大定位误差，其中(x,y)表示未知节点的测量位置坐标，(x_i,y_i)表示信标节点坐标，d_i表示信标节点i到未知节点的距离测量值；ε表示为最大测距误差，ε通过对d₀处多次取节点的实测距离值和RSSI计算值之间的最大偏差确定；(2)在步骤3中用式量化信任模型属性集中的定位效果，对于阈值ζ，保证正常节点的误差均方差落在阈值区间内，同时避免阈值过大使得恶意节点通过检测；步骤5：未知节点收到信标节点信息包的同时，邻居节点根据步骤3中的定位属性集及其计算方法计算对信标节点的信任度并将该信任度广播到其他节点，未知节点分别根据邻居节点的信任度以及定位属性集的自身的计算方法计算间接可信度和向其发送数据包的信标节点直接信任度；步骤6：根据式C＝αD_index+βM_index计算未知节点对信标节点的综合信任度，其中D_index、M_index分别为源节点对目标节点的直接推荐度和推荐节点对目标节点的间接推荐度，α、β分别为直接推荐度、间接推荐度的权重系数；最后将信标节点的综合信任度进行排序并选取其中综合信任度最高的三个信标节点进行定位。