无线传感器网络中DDoS攻击检测研究

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由于自身的固有特性,无线传感器网络在安全问题上与传统计算机网络有很大的区别,具体表现在安全特性、安全需求以及网络威胁等方面。在无线传感器网络安全相关研究中,入侵检测技术作为主动防御手段具有重大研究意义。在现有检测技术中,危险理论与Multi-Agent技术具有分布式、自组织、动态自适应性等特性,这些特性恰与无线传感器网络的一些特性不谋而合。因此,这两种技术在无线传感器网络入侵检测方面具有很大的应用前景。  分布式DoS(DDoS)攻击因其危害范围广、隐藏性强、攻击方式多样、实施简单等特点,已成为无线传感器网络安全方面的一大威胁。本文在对现有检测防御手段进行分析对比的基础上,将危险理论中的树突状细胞算法(Dendritic Cell Algorithm, DCA)与Multi-Agent技术相结合,设计了一个针对无线传感器网络中DDoS攻击的检测模型,并对该模型中的各个模块都进行了详细的设计描述以及仿真实验。  为得到DDoS攻击的行为特征以及现有检测方法中存在的问题,本文首先对无线传感器网络中常见DoS以及DDoS攻击机制及检测方法进行了详细分析,为下一步检测模型的建立做理论准备。其次,介绍了人工免疫理论中两种经典模型与危险理论模型,通过分析对比可知危险理论能够解决许多传统人工免疫模型无法解释的问题。然后,本文对危险理论中的标准DCA以及确定DCA免疫算法进行了详细的描述及分析,并结合两种算法的优势,简化了算法中耗费资源的静态DC池以及算法中的冗余步骤。在对无线传感器网络以及DDoS攻击的运行机制进行分析之后,本文将网络中实际特征信号值对应为算法中所需参数的值,并确定了检测算法的步骤。最后在分簇模型的基础上,结合Multi-Agent技术与改进DCA设计了一种针对DDoS攻击的检测模型。该模型将网络中的非簇头节点作为基本的检测单元,簇头节点则承担监视、响应、管理等工作。通过安置不同的Agent实现非簇头节点及簇头节点在检测模型中的各种职能。  本文中利用 NS2仿真工具对检测模型进行仿真验证。仿真过程分为攻击模型和检测模型两大部分。在攻击模型中对DDoS进行了三层建模,检测模型则实现了检测、监视、响应及管理四大功能。实验结果从能耗情况、攻击前后iDC进化系数的变化、误检率以及漏检率四个方面表明了该检测模型的可行性、有效性及快速性。
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