[发明专利]一种基于能量监测的无线传感器信任评估方法

说明书

技术领域

本发明属于网络安全领域，特别是一种基于能量监测的无线传感器信任评估方法。

背景技术

物联网（The Internet of Things）是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。

物联网传感层中无线传感器可以用于铁路、公路、航道、隧道、气象监测、水电系统、管道、仓储及战场等当中，实现物体与现存的互联网间的融合。当前物联网应用日益多样化，相应的安全策略需要有更好的统一解决方案。无线传感器不仅面临外部的安全威胁，同时面临着内部节点被俘获后产生的内部攻击。传统的密码安全策略主要用于抵抗节点面临的外部攻击，还有一些节点安全认证方法以及信任评估方案用于网络安全当中。但是这些方案的处理过程都建立在消耗节点自身能量的基础上，对于野外作业的无线无线传感器，节点能量往往得不到及时补充，这很大程度上影响到节点的工作寿命。

针对传感器能量及其监测，美国罗格斯新泽西州立大学的Goel和Imielinski提出了无线无线传感器能量监测的方法，用一种基于监测的预测模块来解决能量效率监测。所提出的该模块主要功能是通过监测无线网络中传感器节点的能量情况，从而使得在节点具有相似任务的情况下，由能量较高的节点来完成任务，这样避免了能量低的节点因过早的能量耗尽而影响到整个无线传感网络的服务时间。

在国内，上海理工大学的艾春丽等人对无线传感网中节点剩余能量的检测方法进行了研究分析，给出了两种能量检测方法：一种方法是基于软件，靠读取最大接收能量指示的值判断节点能量消耗的情况；另一种方法是基于硬件，利用AD采集本地电源供电电压信息，判断节点电量消耗情况。针对传感器的信任评估，吉林大学的包铁等人，法国巴黎大学的Delaet S等人以及美国普渡大学可信计算系统实验室的Krasniewski MD等人对无线传感器的信任评估进行了较深入的研究，他们主要采用不同的信任值量化方法来对传感器进行信任评估。他们提出的这些信任评估方法的计算都是建立在传感器自身能量的基础上。并且当节点受到敌手攻击并被控制后，节点所存储的秘密就会暴露，敌手掌握了节点密钥，对于一些基于认证的安全方法并不能及时发现节点密钥的泄露，这可能对整个传感网络的安全构成威胁。

目前，随着物联网的提出和发展，物联网传感层的安全问题已经成为阻碍物联网进一步发展的障碍之一。而本发明通过传感器的能量监测，能够有效地对传感器的状态进行有效的监测和分析，以判断传感器的安全状态，为物联网传感层中的传感器安全信任评估提供了保证，为无线传感网提供很好的安全保证，进而为我国物联网的发展做出贡献。

发明内容

本发明实施方式提出一种基于能量监测的无线传感器信任评估方法，以提高物联网传感层中的无线传感器的安全监测水平。

本发明实施方式的技术方案如下：

一种基于能量监测的无线传感器信任评估方法，该方法包括：

采集无线传感器电源的电压信息，将采集到的无线传感器电源的电压信息发送到数据处理与监测中心；

数据处理与监测中心根据无线传感器电源的电压信息计算预定时间内无线传感器实际能耗信息，并计算该预定时间内无线传感器理论能耗信息，再计算该预定时间内无线传感器实际能耗信息与该预定时间内无线传感器理论能耗信息的余弦相似度，并根据该余弦相似度计算结果判断无线传感器的安全状态。

对于非安全状态的无线传感器，利用区间跃变方式计算入侵时间。

优选地，所述数据处理与监测中心根据无线传感器电源的电压信息计算预定时间内无线传感器实际能耗信息，并计算该预定时间内无线传感器理论能耗信息，再计算该预定时间内无线传感器实际能耗信息与该预定时间内无线传感器理论能耗信息的余弦相似度，具体包括：

数据处理与监测中心通过阶段性接收到的无线传感器电源的电压信息，通过计算获得预定时间t_packet内无线传感器的实际能耗信息W_n(t)，其中t为时间变量；

数据处理与监测中心根据任务事件计算该预定时间t_packet内无线传感器的理论能耗功率W_s(t)；