[发明专利]一种针对WSN中Sybil攻击的安全时间同步方法

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络技术领域，涉及一种安全时间同步方法，具体涉及一种针对WSN中Sybil攻击的安全时间同步方法。

背景技术

近年来，随着无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)越来越广泛的应用，许多针对无线传感器网络的时间同步协议得到了广泛的研究，如RBS，TPSN等这些时间同步协议可以适用于各种不同的无线传感器网络。时间同步协议是许多无线传感器网络服务的基础，因此只要破坏时间同步过程就能对整个无线传感器网络发起毁灭性的打击。

Sybil攻击是传感器网络最常见的攻击类型之一，其中节点非法地声称多个身份。针对Sybil攻击，现有的安全时间同步协议：攻击容忍时间同步协议(ASTP)(Hu X,Park T,Shin K G.Attack-Tolerant Time-Synchronization in Wireless Sensor Networks[C]//INFOCOM 2008.the Conference on Computer Communications.IEEE,2008:41-45)和基于安全最大共识的时间同步协议(SMTS)(He J,Chen J,Cheng P,et al.Secure Time Synchronization in Wireless Sensor Networks:A Maximum Consensus-Based Approach[J].IEEE Transactions on Parallel&Distributed Systems,2014,25(4):1055-1065)可以检测恶意节点，并丢弃从他们发送的时间戳。然而，单个节点可以在Sybil攻击下控制大部分ID空间，从而导致ASTP和SMTS检测到太多的恶意节点。因此，许多传感器节点不能同步它们的逻辑时钟，因为它们不能在它们的邻居中找到合法的节点。也就是说，当WSN网络中某个或者一些节点遭受到Sybil攻击时，被攻击的节点伪造身份向待同步节点发布带有不同标识的不正确时间戳，从而影响节点的时间同步，进而导致全网络节点时间同步失效。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种针对WSN中Sybil攻击的安全时间同步方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种针对WSN中Sybil攻击的安全时间同步方法，包括步骤：

(1)网络中待同步节点开始接收邻居节点广播的时间同步消息；

(2)使用信息检测机制区分消息中有效的时间戳；

(3)节点使用分布式同步算法更新本地时间；

(4)节点同步完成后，广播带有时间戳的同步消息。

步骤(1)中，网络为分布式网络，即网络内没有参考节点也没有根节点。

步骤(1)中，每个节点均有邻居节点。

步骤(2)中，所述信息检测机制为利用一致性原理结合图形理论检测消息。

步骤(3)中，所述同步算法基于历史消息。

作为优选技术方案之一，步骤(1)的具体方法是：网络内的待同步节点i邻居节点数目为n，邻居节点j计算出自己的相位偏移α_j和时钟偏移β_j，邻居节点j发送同步消息给待同步节点i，包括：邻居节点j相位偏移α_j和时钟偏移β_j，发送消息时的时间戳待同步节点接收到邻居节点的消息时间为其中，i≥1，j≥1，1≤j≤n。

作为优选技术方案之一，步骤(2)的具体方法是：待同步节点i收集所有邻居节点广播的消息，待同步节点利用图形理论来检测收集到的消息是否为有效消息，防止邻居节点遭遇Sybil攻击伪造身份发布不正确的同步消息；主要使用动态规划找到最大的团，具体检测方法如下：

(21)一致性：假设待同步节点待检测消息取任意两条消息m_a和m_b，如果符合

则消息m_a和消息m_b是一致性的，即m_a～m_b；其中，a＜b，m_b是最近的消息，m_c.t_s和m_c.t_r分别表示发送和接收时间戳，c＝a,b，ρ_m表示节点硬件规定的最大偏移；