無位置信息的無線傳感器網絡漏洞檢測方法

◆陳志皚

無位置信息的無線傳感器網絡漏洞檢測方法

◆陳志皚

(廣東省計算技術應用研究所 廣東 510000)

無線網絡在各行業起到的作用是十分關鍵的，為了提升無線傳感網絡的魯棒性，要對傳感器網絡漏洞檢測進行研究。但是采用當前的方法進行網絡漏洞檢測時，無法計算出相鄰節點的相對位置信息，存在無線傳感器網絡漏洞檢測誤差大的問題。為此，要先利用覆蓋漏洞發現算法組建傳感器極點坐標，獲取最相近節點間位置信息，計算出任意節點被其最相近節點覆蓋的邊緣弧信息序列，得到對應傳感器節點間需要增加的新傳感器數量，由此進行無位置信息的無線傳感器網絡漏洞檢測。實驗證明，所提方法檢測誤差較低，可以有效地延長無線傳感器網絡的使用壽命。

無位置信息；無線傳感器；漏洞檢測

0 引言

在網絡時代，無線傳感網絡以其便捷、快速、能耗小的優勢被廣泛地應用在醫療、建筑、航空等各個行業領域的建設中。傳感器節點是組成無線網絡的主要部分，其主要作用是監測給定范圍內出現的特殊信息或數據，在此基礎上再傳輸給終端［1~3］。但在實際操作過程中，由于無線傳感網絡所處的環境較為惡劣，傳感器所損失的能耗無法在第一時間內及時地被補充，容易形成監測漏洞，進而影響了無線傳感器網絡感知監測的質量［4~6］。因此，有效地進行無線傳感器網絡漏洞檢測是保障監測信息完整性的先決條件。在實際的操作過程中，大多數的無線傳感器網絡漏洞檢測方法均無法計算出相鄰節點的相對位置信息，致使其對網絡漏洞檢測的實施陷入了瓶頸。在這種情況下，無線傳感器網絡漏洞檢測問題已經成為了業內人士所研究的焦點課題。

1 問題描述與定義

設計一個網絡平面區域，由n代表所給定的傳感器節點數量。組成一個由S代表的監測網絡，在網絡平面區域內。各個傳感器節點可以感知給定范圍內的信息，為了描述問題，做如下定義：

1.1覆蓋漏洞

如果會有部分連貫的范圍沒有被任何節點所覆蓋，則將該范圍定義為覆蓋漏洞。

1.2單純覆蓋弧序列

由Si代表的節點監測范圍邊緣被Sj代表的鄰居節點所覆蓋的弧組成的單純覆蓋序列為c List，c List，需要滿足給定的約束條件。

在給定的無線網絡傳感監測區域內，節點的地理位置信息不詳細，給定相鄰節點間的距離信息，實現對無線傳感器網絡漏洞檢測。

2 基于無位置信息的無線傳感器網絡漏洞優化檢測

2.1節點覆蓋的單純覆蓋弧序列的組建

在進行無線傳感器網絡漏洞優化檢測過程中，組建節點極坐標，計算出相鄰兩個節點的相對位置信息，獲取被覆蓋的弧的方位角信息，得到節點覆蓋的單純覆蓋弧序列。具體的步驟如下詳述：

2.2基于傳感器數量的無線傳感器網絡漏洞優化檢測

3 實驗證明

為了證明提出的基于無位置信息的無線傳感器網絡漏洞檢測方法有效性，需要進行一次實驗。實驗在120m*120m仿真區域內，隨機產生大小不同的漏洞，在監測區域內隨機部署多個傳感器節點，隨著節點數量的增多，漏洞個數會呈現一定數量的變化。

3.1評價指標的設定

在實驗過程中，為了更好地評價基于無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測的性能，將實驗分為兩個不同的階段，在實驗的第一個階段，以漏洞檢測誤差率作為測試指標來測試基于無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測的整體有效性。在實驗的第二個階段，為了更好地彰顯實驗的全面性和公正性，將傳統方法作為對比方法，將無線傳感器網絡漏洞檢測時間作為評價指標來評價不同方法進行無線傳感器網絡漏洞檢測的質量。

3.2基于無位置信息的無線傳感器網絡漏洞檢測的誤差率

采用基于無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測的實驗，在不同的實驗次數下，測試基于無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測的誤差率，測試結果見表1。

表1 基于無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測的誤差率

從表1的實驗仿真結果中可以說明，基于無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測的誤差率較小，這是由于在利用無位置信息方法進行無線傳感器網絡漏洞檢測時，計算出任意節點被其最相近節點覆蓋的邊緣弧信息序列，得到對應傳感器節點間連線上應插入新傳感器數量，從而保證了基于無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測的整體優越性。

3.3不同方法進行無線傳感器網絡漏洞檢測時間對比

分別采用傳統方法和基于無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測實驗。測試不同方法進行無線傳感器網絡漏洞檢測的時間效率，測試結果見表2。

從表2的實驗仿真結果中可以說明，利用無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測的時間要明顯的優于傳統方法，這是因為在利用無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測時，先以傳感器節點作為極點組建極坐標，計算出相鄰兩個節點的相對位置信息，大幅度提升了基于無位置信息進行無線傳感器網絡漏洞檢測的時間效率。

表2 不同方法進行無線傳感器網絡漏洞檢測時間對比

實驗證明，所提方法檢測誤差較低，可以有效地延長無線傳感器網絡的使用壽命。

4 結束語

針對節點能量受損會造成無線傳感網絡漏洞的問題，需要進行無線傳感器網絡中的覆蓋漏洞檢測。但是采用當前的方法進行網絡漏洞檢測時，無法計算出相鄰節點的相對位置信息，存在無線傳感器網絡漏洞檢測誤差大的問題。為此，提出一種基于無位置信息的無線傳感器網絡漏洞檢測方法。實驗證明，所提方法檢測誤差較低，可以有效地延長無線傳感器網絡的使用壽命。

[1]胡石，李光輝，盧文偉等.基于神經網絡的無線傳感器網絡異常數據檢測方法[J].計算機科學，2014 .

[2]費歡，肖甫，李光輝等.基于多模態數據流的無線傳感器網絡異常檢測方法[J].計算機學報，2017.

[3]董峰，張秋霞.一種惡意節點攻擊的無線傳感器網絡入侵檢測方法[J].計算機技術與發展，2017.

[4]黨鑫，王艷，萬鏹.基于代理的無線傳感器網絡多層安全檢測方法[J].計算機應用，2015.

[5]劉洲洲，李士寧.采用壓縮感知和GM(1,1)的無線傳感器網絡異常檢測方法[J].西安交通大學學報，2017.

[6]沈海波，姜海濤，莊克琛等.基于人工免疫的無線傳感器網絡信任檢測方法[J].南京理工大學學報(自然科學版)， 2014.