97、基于静态博弈理论的无线传感器网络安全路由算法研究

基于静态博弈理论的无线传感器网络安全路由算法研究

无线传感器网络（WSN）由于其自身特点，容易受到各种攻击，尤其是包含恶意节点时，选择性转发攻击的破坏力最大。恶意节点可能拒绝转发特定消息或直接丢弃数据包，导致数据无法传输到目标节点。目前，安全路由协议主要采用加密算法、认证技术和入侵容忍策略来保障WSN路由安全，但这些协议仍有改进空间。将博弈论引入路由安全研究是一种新颖的解决方案。

相关研究

当前大多数路由安全协议将安全性作为重要目标，以确保信息传输的完整性和准确性。以下是常见的WSN攻击及解决方案：
| 攻击类型 | 解决方案 |
| — | — |
| 外部攻击和链路层安全 | 链路层加密和认证 |
| Sybil攻击 | 身份认证 |
| Hello洪泛攻击 | 双向链路认证 |
| 虫洞和污水池攻击 | 设计路由协议时需考虑，如基于位置的路由 |
| 选择性转发攻击 | 多路径路由技术、认证广播，如μTESLA |

然而，在WSN中实现这些安全机制仍是一项重大挑战。

初步设计

• 网络模型 ：假设网络是由N个具有相同初始能量和通信半径的传感器节点组成的有向连通图。网络中存在身份未知的恶意节点，所有节点（包括恶意节点）都是理性的。网络使用全局系统时间，每个间隙t内，每个节点最多发送1个数据包，且能在t内到达目标节点。节点维护一个邻居节点信息表，普通节点的行为可靠。
  • 定义1 ：WSN用无向图G=(V, E)描述，顶点集V是节点，边集E是网络链路。若v