《基於小世界的無線感測器網路病毒傳播與防範策略研究》是依託北京理工大學，由崔靈果擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於小世界的無線感測器網路病毒傳播與防範策略研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：崔靈果
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著無線感測器網路的廣泛套用，其網路安全問題日漸突出，而病毒的傳播與防範又是網路安全的研究重點之一。本課題主要研究病毒在具有小世界效應的無線感測器網路中傳播的動力學規律，並針對傳播規律研究防範策略。通過抽象歸納法選擇代表性網路拓撲模型並通過一定機率的斷邊重連或加邊來構建無線感測器網路模型，以真實反映小世界效應；在此基礎上採用侵蝕理論、統計學和微分方程分析病毒傳播過程，得出無線感測器網路中的病毒傳播數學解析模型；再結合圖論、計算幾何、對比統計學理論研究病毒在不同免疫機制和網路結構下的傳播規律，提出合理的病毒防範策略；最後，利用IRIS節點上的緩衝區溢出攻擊來模擬病毒在真實無線感測器網路中的傳播，驗證傳播規律的準確性和防範策略的有效性。
結題摘要
在無線感測器網路中，由於節點全向天線的使用，節點的隨機移動、新節點的加入和其他隨機因素的干擾會在網路中引起小世界現象，並且帶來網路結構特性和動力學特性的變化。本課題著眼於研究無線感測器網路的小世界特徵，分析小世界現象下計算機蠕蟲病毒對網路的攻擊情況及傳播規律，研究網路的病毒免疫策略，並基於小世界理論設計樹形無線感測器網路的導航算法等。 小世界現象伴隨著網路結構中隨機邊的出現，無線感測器網路中產生了一定數量的短路徑。計算機蠕蟲病毒在攻擊感測器節點的過程中沿著網路結構邊和這些短路徑在網路中迅速蔓延。本文針對樹形網路拓撲結構建立Cayley-SW模型，並考慮由感染節點連線而成的簇的形成過程和分布情況，依據侵蝕理論提出兩種模型分析感染機率閾值。只有當節點的感染機率大於感染機率閾值時，病毒傳播過程才能繼續，並擴散至整個網路。 本課題建立基於Cayley-SW的病毒傳播模型，研究當節點感染機率大於感染機率閾值時，病毒在樹形無線感測器網路中的傳播規律。分析結果顯示，網路中的感染節點數目隨病毒傳播時間近似呈指數關係增大，病毒在小世界現象下無線感測器網路中的傳播速度加快。 為遏制病毒在無線感測器網路中的肆意擴散，本課題基於病毒的傳播過程提出兩種病毒免疫策略：隨機免疫策略和臨時免疫策略。在隨機免疫策略下，病毒在網路中的傳播形式並沒有發生大的改變，感染節點數目隨病毒傳播時間近似呈指數關係增長，但是此免疫策略有效地減緩了病毒在網路中的傳播速度。在臨時免疫策略下，病毒在網路中表現出與隨機免疫策略下完全不同的傳播形式，感染節點的數目隨病毒傳播時間呈現出周期性變化形式，感染時間與免疫時間也直接影響著病毒的傳播過程。 小世界現象使得無線感測器網路的結構特性發生變化，網路內短路徑的出現使得數據包轉發路徑隨之發生改變。本課題提出基於小世界理論設計樹形無線感測器網路的導航算法，依據節點的鄰居節點位置信息和其他網路局部結構信息在網路中構建長程連線，實現數據包的快速轉發，並分析了導航算法的效率。 本文的研究結論為設計新型無線感測器網路安全協定、數據融合算法等，提供了理論依據。
