一种面向WSN中Sybil攻击的检测方法

摘要

当WSN中突然出现新增节点(可能是单一Sybil攻击者伪造的多个虚假节点，也可能是真实的一个或多个WSN合法节点)，以不同身份ID为基本凭据请求加入该WSN时，为预防Sybil攻击有必要对新增节点的合法性进行检测。基于此，本发明提供一种面向WSN的Sybil攻击检测方法，属于主动式检测方法。本方法中，邻近新增节点的WSN合法节点，将在接收到这些“新邻居”节点发出的广播请求后，启动BreakSybil检测算法，即将所有新增节点列为嫌疑节点，以其节点身份ID为序，逐一检测节点合法性，防止发生Sybil攻击。本方法能够有效防范“一个节点多个身份”类型的Sybil攻击。

主权项

一种面向WSN中Sybil攻击的检测方法，任何合法性未知的新增节点s试图接入WSN时，需要在WSN中广播其身份，声明其身份为s_id_i，且i＝1,2,…,sn,sn≥1，将WSN中新增的所有身份标识记为集合SID，SID的模记为sn；而将在WSN中收到身份广播信息的所有合法节点记为集合V，V的模记为vn；v_j为集合V中元素，j＝1，2，…，vm，vm≥1，则v_j将主动启动所述检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：步骤1，v_j先在其内部存储器中建立一个Sybil检测记录表，利用所述Sybil检测记录表记录v_j接收到的所有身份信息s_id_i及其对应的检测次数、同步状态和检测结果，并将Sybil检测记录表发送至基站base，基站base对接收的所有Sybil检测记录表进行合并处理，形成全局检测记录表；然后v_j在其当前工作周期结束后发出广播消息Msg_HelloBreak；其中，检测次数利用内部重发计数器记数count，且检测次数初始为0即置内部重发计数器count＝0；同步状态为v_j与基站base之间是否为同步状态，0表示未与基站base完成同步，1表示已于基站完成同步；检测结果为v_j对收到的s_id_i的检测结果，0表示s_id_i对应的新增节点为合法节点，1表示s_id_i对应的新增节点为Sybil恶意节点；步骤2.将接收到Msg_HelloBreak的节点记为接收节点，所述接收节点包括：新增节点s、N中除v_j以外其他的合法节点和基站base；接收节点比较Msg_HelloBreak中s_id_i的ID字段值与节点自身的ID字段值是否相等，并根据比较结果进行响应：①若相等，则接收节点缓存Msg_HelloBreak消息，并在其当前工作周期中产生中断，然后以最大发生功率广播消息Msg_JustBreak，之后进入休眠状态，休眠时长根据Msg_HelloBreak中的BreakTime值设定，BreakTime时长结束后该接收节点自动唤醒，但不向外发送任何数据，需要等待基站唤醒指令Msg_JustWake才能进入工作状态；②若不相等，或者接收节点为基站base，则接收节点缓存Msg_HelloBreak消息后，继续其自身工作状态，不再执行所述检测方法；步骤3.v_j和基站base共同监听是否有Msg_JustBreak响应消息且其源节点ID为s_id_i，并根据监听结果进行相应：①如果v_j在收到Msg_HelloBreak后的三个工作周期内都未监听到Msg_JustBreak响应消息且v_j内count<3，则v_j重发Msg_HelloBreak，并置内部重发计数器的计数加一；如果v_j在收到Msg_HelloBreak后的三个工作周期内都未监听到Msg_JustBreak响应消息且count≥3，则v_j认为新增节点为非法节点，并将向基站base发送Msg_SybilAlarm消息，同时v_j将Sybil检测记录表中该s_id_i对应的新增节点标记为Sybil恶意节点，基站base将全局检测记录表中该s_id_i对应的新增节点标记为Sybil恶意节点，并由基站base向全网广播该状态，检测结束；②如果v_j或基站base收到Msg_JustBreak且其源节点ID为s_ID_i，但Msg_JustBreak消息数>1且各Msg_JustBreak中的随机数RandNum不相等，说明当前WSN中有多个不同的物理节点均使用s_id_i作为其身份标识，则收到Msg_JustBreak的v_j将Sybil检测记录表中该s_id_i对应的新增节点标记为Sybil恶意节点，然后v_j和基站base将启动同步过程，将基站base的全局检测记录表中该s_id_i对应的新增节点标记为Sybil恶意节点；并由基站base向全网广播该状态，检测结束；或收到Msg_JustBreak的基站base将全局检测记录表中该s_id_i对应的新增节点标记为Sybil恶意节点，然后v_j和基站base将启动同步过程，将v_j的Sybil检测记录表中该s_id_i对应的新增节点标记为Sybil恶意节点；并由基站base向全网广播该状态，检测结束；③如果v_j或基站base收到了Msg_JustBreak且其源节点ID为s_id_i，但Msg_JustBreak消息数＝1，则v_j和基站base将启动同步过程，在Sybil检测记录表和全局检测记录表中找到s_id_i对应记录并将其同步标记修改为1，并由基站base向全网广播该状态，之后执行步骤4；步骤4.基站base广播Msg_CheckBreak消息，要求所有收到Msg_HelloBreak消息且处于唤醒状态的合法节点在接下来的BreakTime时间内执行CheckBreak动作，即监听是否仍然能够接收到来自s_id_i的任何消息，若存在合法节点接收到s_id_i的任何消息，该合法节点则向基站base发送SybilAlarm消息，则v_j和基站base将启动同步过程，在Sybil检测记录表和全局检测记录表中找到s_id_i对应记录并将其检测结果标记为Sybil恶意节点，并由基站base向全网广播该状态，检测结束；若不存在合法节点接收到s_id_i的任何消息，则说明s_id_i对应的新增节点处于休眠中，并继续执行步骤5；步骤5.判断身份为s_id_i的集合的膜是否大于1，若大于1，,说明新增节点s使用了两个以上的身份ID，属于Sybil欺骗行为，那么执行CheckBreak的任一合法节点将向基站base发送SybilAlarm消息，基站base将在其全局检测记录表中找到s_id_i对应记录并将其检测结果标记为Sybil恶意节点，同时向全网广播该状态，检测结束；若等于1，则继续执行步骤6；步骤6.基站base发出Msg_JustWake广播消息，唤醒身份为s_id_i的新增节点并探测其是否进入工作状态，若s_id_i未按要求进入工作状态，基站base将在其全局检测记录表中找到s_id_i对应记录并将其检测结果标记为Sybil恶意节点，同时向全网广播该状态，检测结束；若s_id_i按要求进入工作状态，则执行步骤7；步骤7.基站base将在其全局检测记录表中找到s_id_i对应记录并将其检测结果标记为合法节点，同时向全网广播该状态；然后执行步骤8；步骤8.判断是否所有的身份信息s_id_i均检测完毕，如果s_id_i当前下标i<sn，说明还有未检测的新增节点身份ID，则令i＝i+1，然后执行步骤1至步骤7，如果s_id_i当前下标i＝sn，则检测结束。