35、传感器网络中的安全定位与位置验证

传感器网络中的安全定位与位置验证

1. 引言

分布式传感器节点能够通过通信形成无线自组织网络，进行协作处理并收集有价值的信息。传感器节点的物理位置在地理路由、节点认证以及目标跟踪等对位置要求较高的应用中非常有用。目前，确定传感器节点位置的方法有集中式和分布式算法。

然而，当传感器网络部署在偏远且通常充满敌意的环境中时，网络的安全性就变得至关重要。对节点的攻击可能会破坏分布式定位感知算法，导致节点存储和传播错误的位置信息。因此，考虑到可能被攻击的节点，研究传感器网络的安全定位是很有必要的。

现有的大多数定位工作并没有考虑安全问题。到目前为止，已经有三种用于无线网络位置验证的方法，但它们都存在一定的局限性。本文提出了一种基于安全跳数算法的安全定位系统（SLS），该系统能够抵御各种类型的攻击。同时，还提出了一种基于安全定位系统的位置验证系统（LVS），用于验证传感器节点的位置声明。

2. 系统与威胁模型

本文所关注的定位系统基于跳数和三边测量法，类似于APS算法，通过距离向量交换使所有节点获得与所有地标之间的跳数距离，跳数信息沿着最小跳数生成树从地标传播。该系统具有以下特点：
- 单个节点不可信：节点可能会受到捕获和重新编程攻击，不假设存在防篡改硬件。
- 基站和地标可信：假设基站和地标采用了某种防篡改措施或其他方法来防止被攻击。
- 地标具有先验位置信息：地标知道自己在某个全局坐标系中的位置。
- 传感器节点在定位阶段静止：在定位过程中，传感器节点不移动。
- 无线电链路易受攻击：无线电链路不安全，容易受到窃听、重放和注入攻击。

基于跳数的定位系统可能会受到以下几种常见攻