無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵檢測系統(tǒng)

摘要 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存在較大差異，傳統(tǒng)入侵檢測技術(shù)不能有效地應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。文中分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的安全威脅；總結(jié)了現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵檢測方案；在綜合現(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵檢測方法的基礎(chǔ)上，提出了一種分等級的入侵檢測系統(tǒng)，該入侵檢測體系結(jié)構(gòu)通過減少錯報能檢測到大多數(shù)的安全威脅。
關(guān)鍵詞 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；入侵檢測；網(wǎng)絡(luò)安全

隨著傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生，且發(fā)展迅速。其可應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健、家居、商業(yè)、工業(yè)等眾多領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多配置在惡劣環(huán)境中，加之本身固有的脆弱性，使得無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全問題引起人們的關(guān)注。

1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全威脅
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)易受各種安全威脅，許多文獻勻有描述。文獻將WSN的攻擊按照不同層次分類，如表1所示。

目前許多文獻提出了用于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的入侵檢測技術(shù)，但它們并不適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，因為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點資源有限。針對WSN的入侵檢測方法研究如下：
Onat等人提出的分布式異常檢測架構(gòu)入侵檢測方案。Strikos提出本地檢測代理(Local Detection Agent)結(jié)構(gòu)入侵檢測方案。Yu等人提出了一種基于檢測點的多跳確認(rèn)方案，檢測選擇轉(zhuǎn)發(fā)攻擊所導(dǎo)致的異常丟包。Ngai等人提出一種3層的入侵檢測結(jié)構(gòu)方案。Raiasegarar等人提出了一種基于數(shù)據(jù)挖掘的分布式異常檢測方案，該方案采用基站、父節(jié)點、子節(jié)點3層架構(gòu)。Su等人提出了一種分簇式的能量節(jié)省入侵檢測方案。Loo等人提出了一種基于聚類的入侵檢測算法，可用于檢測路由異常。Zeng等人提出了基于免疫機理的入侵檢測算法。Doumit等人提出了基于自組織臨界程度(Self-organized Criticality，SOC)和隱馬爾可夫模型(Hidden Markov Model，HMM)的入侵檢測算法，屬于異常檢測。Agah等人將博弈論中的非合作模型引入到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的入侵檢測問題中，并提出了一種新的解決方案。V．Bhuse和A．Gupta在文獻中描述了一個基于異常檢測的入侵檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)在多層檢測體系中更健壯。在他們的方法中，都試圖在物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層檢測入侵行為。Da Silva等人提出了一個人侵檢測算法，并將其分割成3個階段。第一階段是數(shù)據(jù)獲取階段，監(jiān)控節(jié)點處于混雜模式進行監(jiān)聽，并利用傳感器節(jié)點的內(nèi)存存儲所需信息。該作者定義了一系列的規(guī)則，這些規(guī)則應(yīng)用到第二階段中存儲的數(shù)據(jù)。如果消息不滿足這些規(guī)則，則增加一個失敗的計數(shù)。最后，在第三階段中，將失敗的計數(shù)與閾值進行對比，如果失敗數(shù)大于閾值，則產(chǎn)生一個告警。Li，He和Fu提出了一個基于組的異常檢測入侵檢測系統(tǒng)。其使用Deha分組算法，將網(wǎng)絡(luò)分割成幾組，然后在每個組上運行他們的檢測算法。
但這些方法都有其各自的優(yōu)點與不足。文中重點研究了文獻的方法，并加以改進，提出了方案。

2 入侵檢測系統(tǒng)
文中提出了一個分等級的入侵檢測系統(tǒng)，體系結(jié)構(gòu)共他4層，運用的是基于規(guī)則的檢測技術(shù)。