基于博弈论的无线传感器网络安全研究

基于博弈论的无线传感器网络安全研究

 

摘要：无线传感器网络（WSNs）正在成为我们生活的一个组成部分。如果无法保证安全性，那么无线传感器网络不会得到广泛的应用。但是由于计算能力有限，在通信、能源等领域，要求无线网络中的传感器节点保证安全性是一个极大地挑战。事实上，实现无线传感器网络的安全性正在自适应和动态的发展不断中。无线传感器网络中的安全保卫攻击的本质可以表示相互依存的共同策略，博弈论可以用于战略的理性决策者之间的相互作用核算的目的。因此，基于博弈论理论研究无线传感器网络的安全性，具有较高的科学性与合理性。本文提出了一种基于博弈论的无线传感器网络中的安全方法调查。根据不同的应用，提出了一个分类，将目前存在的典型的博弈论的无线传感器网络安全的方法分为四类：防止拒绝服务（DoS）攻击，入侵检测，加强安全性，并与恶意传感器节点共存。每一种方法的主要观点进行了综述，同时讨论了各种方法的优点和缺点。然后，本文综述了相关的工作，并强调从其他的调查，并指出了一些未来的研究领域，以确保根据博弈论，包括基站（BS）的信誉，入侵检测系统（IDS）的效率，无线传感器网络移动性的无线传感器网络安全的差异，无线传感器网络的服务质量（QoS），可现实世界的适用性，能源消耗，传感器节点，学习和扩大博弈论的应用。因此，基于博弈论的无线传感器网络安全方案提供一个全局视图。据我所知，这是集中专注于博弈论在无线传感器网络的安全性的第一篇论文。这将使研究人员更好地理解博弈论的解决方案，无线传感器网络的安全性和进一步研究的方向。

 

一、论文简介

在过去几年中，随着机电系统（MEMS）技术，无线通信，数字电子的最新进展，越来越多无线传感器网络已经成为最有前途的和有趣的地方之一。无线传感器网络可能是非常大的系统，其中包括小尺寸，低功耗，低成本的传感器节点收集信息的详细的物理环境。这些传感器节点密集部署在传感器领域。传感器的节点一般包括四个基本部分：感测单元，一个处理单元，一个收发信机单元，和一个电源单元。它也可能有附加的依赖于应用程序的组件，例如一个位置查找系统，功率发生器等等。由于自组织和容错特性，可以预期无线传感器网络将有更多的应用。参考论文[2]的作者对无线传感器在军事上的应用，环境中的应用，医疗应用，家庭应用，和其他商业应用的无线传感器网络的应用程序进行了分类。在未来，这种广泛范围的应用领域，使无线传感器网络成为我们的生活的一个组成部分。

然而，要求小的传感器节点提供安全保证，是具有挑战性的，因为传感器节点的计算，通信，能耗方面的能力有限。但是由于应用广泛，无线传感器网络安全是一个重要的，甚至是关键的问题。因为，需要优化无线传感器网络攻击的各种应对攻击的对策。按照传统思维，这些对策主要包括预防和检测机制，如加密，密钥管理，安全路由，安全的数据融合，入侵检测等。在实践中，一个定量的决定为无线传感器网络安全框架是必需的。博弈论执行多个玩家相互竞争相互矛盾的目标的情况下，它可以提供一种数学方法，建模和分析无线传感器网络的安全性问题。因此，采用博弈论来解决无线传感器网络的安全问题是非常合适的。

本文调查了现有典型的博弈论的方法，旨在加强无线传感器网络的安全性。对于不同的安全方法，这些方法分为四类：预防DoS攻击，入侵检测，加强安全性，并与恶意传感器节点共存。我们概述的其主要观点和基本的游戏类型的各种方法，并讨论其优点和缺点。我们期待基于博弈论的无线传感器网络的安全方法能够提供了一个全局性的视点。看看这些缺点，我们提出了一些未来研究的重点。我们希望越来越多的世界各地的研究人员投身这一领域。

本文的其余部分安排如下：第二节讨论了博弈论的无线传感器网络的安全性，以及目前的分类方法之间的关系。第三节综述了当前状态的研究，以及我们的讨论。第四部分提出了一些未来的研究领域。第五节说明了相关工作，并重点介绍本文的区别和其他调查，第六节是本文的结论。

 论文受资助：http://www.itxueyuan.org/bangongwang/a/keyantongzhi/2012/1213/12.html