一种基于信标节点信誉的无线传感器网络安全定位方法

摘要

本发明涉及一种基于信标节点信誉的无线传感器网络安全定位方法，属于计算机网络安全技术领域。本发明针对定位方法中信标节点提供信息的可靠性判定问题，提出了一种对信标节点进行信誉评估的定位方法，分别从信标节点的身份和行为两方面对其进行评价，筛选出值得信任的信标节点，利用它们提供的可靠信息进行定位。本方法包括信标节点向周围节点发送自身的位置信息；邻居信标节点对发出信息的信标节点进行信誉评估；综合信标节点的各邻居信标节点给出的信誉评价，将信标节点按照信誉值由高至低进行排列；未知节点选取信誉值高于阈值的信标节点提供的位置信息用于自身位置的估算。本发明可以有效评估信标节点的信誉值，为未知节点的定位筛选出更加可靠的位置信息，从而提高定位结果的可靠性。

主权项

1.一种基于信标节点信誉的无线传感器网络安全定位方法，通过评估信标节点的信誉值，筛选出值得信任的位置信息，从而提高定位系统的可靠性，其特征是在以下前提条件下进行的：a.网络中每个节点都有唯一的ID号来区分身份；b.每个身份合法的信标节点都具有全局共享密钥k；c.每个信标节点ID号对应的哈希值H(ID)对网络中的合法信标节点是公开的；本发明中的基于信标节点信誉的安全定位方法的步骤如下：步骤1：信标节点向周围节点发送自身的位置信息；网络初始化阶段为每个合法的信标节点分配一个共享密钥k，这一阶段的具体步骤描述如下：信标节点i将消息{ID_i||(x_i，y_i)||H(ID_i||(x_i，y_i)||H(ID_i))}_k广播出去，ID_i表示信标节点i的ID号，(x_i，y_i)表示信标节点i的二维坐标，H()表示将括号中的信息进行哈希运算，{}_k表示将括号内的信息用密钥k进行加密；步骤2：邻居信标节点对发出信息的信标节点进行信誉评估；这一阶段的具体步骤描述如下：步骤2.1：邻居信标节点收到信标节点i发出的消息后，对i的身份进行验证，用它们共享的密钥k对收到的信息{ID_i||(x_i，y_i)||H(ID_i||(x_i，y_i)||H(ID_i))}_k进行解密，将解密得到的ID_i，(x_i，y_i)以及已知的H(ID_i)进行哈希运算，得到H′(ID_i||(x_i，y_i)||H(ID_i))，与从收到信息中解密得到的H(ID_i||(x_i，y_i)||H(ID_i))进行比较，如果相同，说明该信标节点的身份是合法的，则该邻居对i的身份评估值为1，否则该邻居对i的身份评估值为0，邻居信标节点j对信标节点i的身份评估值用表示；步骤2.2：当信标节点i被j评估为身份合法的节点后，即时，它的邻居信标节点j计算i的真实位置与i自己声称的位置之间的距离Δd_ji，得出对信标节点i的行为评估值$T_{s_{\mathrm{ji}}}=\left\{\begin{array}{cc}(R-\Delta d_{\mathrm{ji}})/R& \Delta d_{\mathrm{ji}}\le R\\ 0& \Delta d_{\mathrm{ji}}>R\end{array}\right.$并发送出去，表示信标节点i的邻居信标节点j自身对i的行为评估值，Δd_ji表示j计算出的i的真实位置与i自己声称的位置之间的距离，R表示信标节点的通信半径；步骤2.3：信标节点j综合其他信标节点对i的行为评价得出行为评估值$T_{B_{\mathrm{ji}}}=\alpha ·T_{s_{\mathrm{ji}}}+(1-\alpha )\frac{\underset{o=1}{\overset{n}{\Sigma }}{T}_{s_{\mathrm{oi}}}}{n},$表示j对i的行为评估值，表示j能够接收到的其他信标节点对i的行为评估值，α为在评估值中j自身评价的权重，0.5＜α＜1，n表示j能够接收到关于i的评价的信标节点个数；步骤2.4：i的邻居节点综合身份和行为两方面的评估结果得出对于i的信誉值$T_{\mathrm{ji}}=T_{I_{\mathrm{ji}}}·T_{B_{\mathrm{ji}}}=T_{I_{\mathrm{ji}}}(\alpha ·T_{s_{\mathrm{ji}}}+(1-\alpha )\frac{\underset{o=1}{\overset{n}{\Sigma }}{T}_{s_{\mathrm{oi}}}}{n}),$T_ji表示j对i评价的信誉值，表示j对i的身份评估值，身份评估值等于0或1，由于i已经通过了j的身份评估，因此步骤3：未知节点综合信标节点的各邻居节点给出的信誉评价；这一阶段的具体步骤描述如下：步骤3.1：未知节点u按照公式计算u能够接收到的信标节点对i的信誉值评价，T_zi表示信标节点z对i的信誉值评价，m表示u能够接收到的对i发出评价的信标节点的个数；步骤3.2：未知节点u将周围的信标节点按照信誉值的大小由高至低进行排列；步骤4：未知节点利用极大似然估计法来计算自身的坐标，在计算中未知节点需要获得信标节点的位置以及自身与这些信标节点之间的距离，未知节点选取信誉值大于阈值T_t的信标节点，采纳它们提供的位置信息，并且利用基于信号强度、到达角度、到达时间或到达时间差的测距方法之一获得与这些信标节点之间的距离，其中0＜T_t＜1。