一種基于pam聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法，包括以下步驟：A、將收集到的RSSI和LQI數(shù)據(jù)利用二維坐標(biāo)系描述成聯(lián)合數(shù)據(jù)；B、用PAM聚類算法對上述聯(lián)合數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析；C、產(chǎn)生聚類的輪廓圖并計(jì)算平均輪廓值；D、重復(fù)執(zhí)行上述步驟B和C，選取最優(yōu)聚類分析結(jié)果；E、通過最優(yōu)聚類分析結(jié)果實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)入侵。本發(fā)明利用PAM聚類算法，將接收到的RSSI和LQI數(shù)據(jù)作為聯(lián)合數(shù)據(jù)并進(jìn)行多次聚類分析處理，并比較每次聚類產(chǎn)生的輪廓圖，選取最優(yōu)的PAM聚類結(jié)果，進(jìn)而實(shí)時(shí)判斷有無惡意節(jié)點(diǎn)的入侵，降低了布置成本和計(jì)算開銷，提高無線傳感網(wǎng)絡(luò)的安全。本發(fā)明作為一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法可廣泛應(yīng)用于信息安全領(lǐng)域。
【專利說明】—種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息安全領(lǐng)域，尤其是一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]解決無線傳感網(wǎng)絡(luò)安全問題通常采用加密和認(rèn)證的方法。加密可以保證攻擊者即使獲得傳輸?shù)拿芪南⒁膊荒芷平獾贸雒魑南?，認(rèn)證可以保證消息來自合法的節(jié)點(diǎn)以及驗(yàn)證消息是否被修改過。但以上兩種方法均不能實(shí)現(xiàn)入侵檢測?，F(xiàn)有的對RSSI和LQI的研究主要被用于定位和測距，例如申請?zhí)枮?00910219102.1專利“基于RSSI和LQI加權(quán)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位方法”，利用節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的RSSI和LQI計(jì)算無線傳感節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的物理距離，從而最終判斷節(jié)點(diǎn)的位置。
[0003]無線傳感網(wǎng)絡(luò)各種加密和認(rèn)證的實(shí)現(xiàn)依賴于密碼技術(shù)，其中最重要的就是密鑰管理技術(shù)，涉及到網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)層面?，F(xiàn)有的SPIN協(xié)議主要分為SNEP和uTESLA兩大模塊。SNEP通過消息認(rèn)證碼來提供數(shù)據(jù)完整性和認(rèn)證服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了語義級別的安全性，防止竊聽者從加密消息中推斷原義。uTESLA通過延時(shí)解密對稱密鑰的方法來克服非對稱性數(shù)字簽名所面臨的開銷過大的問題，提供了對廣播消息的數(shù)據(jù)認(rèn)證服務(wù)。TinySec是在TinyOS操作系統(tǒng)下鏈路層實(shí)現(xiàn)的一種安全結(jié)構(gòu)，它通過加密數(shù)據(jù)的有效部分以及用消息認(rèn)證碼MAC對數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)證來完成認(rèn)證加密。LiSP，是一個(gè)輕量級的安全協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了高效的密鑰重分配策略，它在安全和能量消耗方面有較好折中，可以提供認(rèn)證、機(jī)密性、數(shù)據(jù)完整性、訪問控制和可用性的安全服務(wù)。LEAP是針對大規(guī)模分布式WSN提出的局部加密和認(rèn)證協(xié)議，它用來支持網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理和密鑰管理協(xié)議，同時(shí)限制被俘節(jié)點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)中鄰近節(jié)點(diǎn)的影響。
[0004]采用加密或認(rèn)證的方法來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，其?jì)算復(fù)雜度和能耗較高，系統(tǒng)成本高昂，且最重要的是加密或認(rèn)證的方法很少能支持入侵監(jiān)測，當(dāng)一個(gè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)惡意節(jié)點(diǎn)的入侵時(shí)，無法實(shí)時(shí)地監(jiān)測到此節(jié)點(diǎn)的攻擊，因而其安全性受到限制。關(guān)于加密和認(rèn)證技術(shù)的研究中，密鑰的分配往往能耗較大，可擴(kuò)展性和適應(yīng)性較低，需要的布置成本和計(jì)算開銷太大，節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力有限，共享密鑰相對脆弱，并且無入侵檢測功能，無法實(shí)時(shí)探測到網(wǎng)絡(luò)攻擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提供一種基于PAM聚類算法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)獲得傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳輸節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)并判斷有無惡意節(jié)點(diǎn)的入侵的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法，包括有以下步驟:
[0007]A、將收集到的RSSI和LQI數(shù)據(jù)利用二維坐標(biāo)系描述成聯(lián)合數(shù)據(jù)；
[0008]B、用PAM聚類算法對上述聯(lián)合數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析；[0009]C、通過聚類分析產(chǎn)生聚類的輪廓圖，并計(jì)算聚類的平均輪廓值；
[0010]D、重復(fù)執(zhí)行上述步驟B和C，選取平均輪廓值最大的聚類分析結(jié)果作為最優(yōu)聚類分析結(jié)果；
[0011]E、通過最優(yōu)聚類分析結(jié)果實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)入侵。
[0012]進(jìn)一步，所述步驟A中，將收集到的RSSI數(shù)據(jù)作為二維坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)值，將收集到的LQI數(shù)據(jù)作為二維坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)值。
[0013]進(jìn)一步，所述步驟C中輪廓圖的定義為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法，其特征在于:包括有以下步驟: A、將收集到的RSSI和LQI數(shù)據(jù)利用二維坐標(biāo)系描述成聯(lián)合數(shù)據(jù)； B、用PAM聚類算法對上述聯(lián)合數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析； C、通過聚類分析產(chǎn)生聚類的輪廓圖，并計(jì)算聚類的平均輪廓值； D、重復(fù)執(zhí)行上述步驟B和C，選取平均輪廓值最大的聚類分析結(jié)果作為最優(yōu)聚類分析結(jié)果; E、通過最優(yōu)聚類分析結(jié)果實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)入侵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法，其特征在于:所述步驟A中，將收集到的RSSI數(shù)據(jù)作為二維坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)值，將收集到的LQI數(shù)據(jù)作為二維坐標(biāo)系的縱坐標(biāo)值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法，其特征在于:所述步驟C中輪廓圖的定義為:

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法，其特征在于:所述步驟C中平均輪廓值為:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法，其特征在于:步驟D中所述重復(fù)執(zhí)行的次數(shù)不少于50次。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PAM聚類算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵監(jiān)測方法，其特征在于:所述步驟E通過最優(yōu)聚類分析結(jié)果實(shí)時(shí)獲得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量的信息，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)入侵。
【文檔編號】H04W12/12GK104010311SQ201410239179
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】王硯文, 吳曉鸰, 陳海南, 王詩偉, 曾德文, 李建軍 申請人:廣州中國科學(xué)院先進(jìn)技術(shù)研究所