◆陳志皚

無(wú)位置信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)方法

◆陳志皚

(廣東省計(jì)算技術(shù)應(yīng)用研究所 廣東 510000)

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在各行業(yè)起到的作用是十分關(guān)鍵的，為了提升無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，要對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)進(jìn)行研究。但是采用當(dāng)前的方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)時(shí)，無(wú)法計(jì)算出相鄰節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置信息，存在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)誤差大的問(wèn)題。為此，要先利用覆蓋漏洞發(fā)現(xiàn)算法組建傳感器極點(diǎn)坐標(biāo)，獲取最相近節(jié)點(diǎn)間位置信息，計(jì)算出任意節(jié)點(diǎn)被其最相近節(jié)點(diǎn)覆蓋的邊緣弧信息序列，得到對(duì)應(yīng)傳感器節(jié)點(diǎn)間需要增加的新傳感器數(shù)量，由此進(jìn)行無(wú)位置信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)證明，所提方法檢測(cè)誤差較低，可以有效地延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。

無(wú)位置信息；無(wú)線傳感器；漏洞檢測(cè)

0 引言

在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)以其便捷、快速、能耗小的優(yōu)勢(shì)被廣泛地應(yīng)用在醫(yī)療、建筑、航空等各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域的建設(shè)中。傳感器節(jié)點(diǎn)是組成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的主要部分，其主要作用是監(jiān)測(cè)給定范圍內(nèi)出現(xiàn)的特殊信息或數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上再傳輸給終端［1~3］。但在實(shí)際操作過(guò)程中，由于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)所處的環(huán)境較為惡劣，傳感器所損失的能耗無(wú)法在第一時(shí)間內(nèi)及時(shí)地被補(bǔ)充，容易形成監(jiān)測(cè)漏洞，進(jìn)而影響了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知監(jiān)測(cè)的質(zhì)量［4~6］。因此，有效地進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)是保障監(jiān)測(cè)信息完整性的先決條件。在實(shí)際的操作過(guò)程中，大多數(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)方法均無(wú)法計(jì)算出相鄰節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置信息，致使其對(duì)網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的實(shí)施陷入了瓶頸。在這種情況下，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)問(wèn)題已經(jīng)成為了業(yè)內(nèi)人士所研究的焦點(diǎn)課題。

1 問(wèn)題描述與定義

設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平面區(qū)域，由n代表所給定的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量。組成一個(gè)由S代表的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)平面區(qū)域內(nèi)。各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以感知給定范圍內(nèi)的信息，為了描述問(wèn)題，做如下定義：

1.1覆蓋漏洞

如果會(huì)有部分連貫的范圍沒有被任何節(jié)點(diǎn)所覆蓋，則將該范圍定義為覆蓋漏洞。

1.2單純覆蓋弧序列

由Si代表的節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍邊緣被Sj代表的鄰居節(jié)點(diǎn)所覆蓋的弧組成的單純覆蓋序列為c List，c List，需要滿足給定的約束條件。

在給定的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳感監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)的地理位置信息不詳細(xì)，給定相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)。

2 基于無(wú)位置信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞優(yōu)化檢測(cè)

2.1節(jié)點(diǎn)覆蓋的單純覆蓋弧序列的組建

在進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞優(yōu)化檢測(cè)過(guò)程中，組建節(jié)點(diǎn)極坐標(biāo)，計(jì)算出相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置信息，獲取被覆蓋的弧的方位角信息，得到節(jié)點(diǎn)覆蓋的單純覆蓋弧序列。具體的步驟如下詳述：

2.2基于傳感器數(shù)量的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞優(yōu)化檢測(cè)

3 實(shí)驗(yàn)證明

為了證明提出的基于無(wú)位置信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)方法有效性，需要進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在120m*120m仿真區(qū)域內(nèi)，隨機(jī)產(chǎn)生大小不同的漏洞，在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)隨機(jī)部署多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增多，漏洞個(gè)數(shù)會(huì)呈現(xiàn)一定數(shù)量的變化。

3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)的設(shè)定

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了更好地評(píng)價(jià)基于無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的性能，將實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)不同的階段，在實(shí)驗(yàn)的第一個(gè)階段，以漏洞檢測(cè)誤差率作為測(cè)試指標(biāo)來(lái)測(cè)試基于無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的整體有效性。在實(shí)驗(yàn)的第二個(gè)階段，為了更好地彰顯實(shí)驗(yàn)的全面性和公正性，將傳統(tǒng)方法作為對(duì)比方法，將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)時(shí)間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)不同方法進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的質(zhì)量。

3.2基于無(wú)位置信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的誤差率

采用基于無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)，在不同的實(shí)驗(yàn)次數(shù)下，測(cè)試基于無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的誤差率，測(cè)試結(jié)果見表1。

表1 基于無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的誤差率

從表1的實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果中可以說(shuō)明，基于無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的誤差率較小，這是由于在利用無(wú)位置信息方法進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)時(shí)，計(jì)算出任意節(jié)點(diǎn)被其最相近節(jié)點(diǎn)覆蓋的邊緣弧信息序列，得到對(duì)應(yīng)傳感器節(jié)點(diǎn)間連線上應(yīng)插入新傳感器數(shù)量，從而保證了基于無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的整體優(yōu)越性。

3.3不同方法進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)時(shí)間對(duì)比

分別采用傳統(tǒng)方法和基于無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。測(cè)試不同方法進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的時(shí)間效率，測(cè)試結(jié)果見表2。

從表2的實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果中可以說(shuō)明，利用無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的時(shí)間要明顯的優(yōu)于傳統(tǒng)方法，這是因?yàn)樵诶脽o(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)時(shí)，先以傳感器節(jié)點(diǎn)作為極點(diǎn)組建極坐標(biāo)，計(jì)算出相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置信息，大幅度提升了基于無(wú)位置信息進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)的時(shí)間效率。

表2 不同方法進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)時(shí)間對(duì)比

實(shí)驗(yàn)證明，所提方法檢測(cè)誤差較低，可以有效地延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)節(jié)點(diǎn)能量受損會(huì)造成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)漏洞的問(wèn)題，需要進(jìn)行無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋漏洞檢測(cè)。但是采用當(dāng)前的方法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)時(shí)，無(wú)法計(jì)算出相鄰節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置信息，存在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)誤差大的問(wèn)題。為此，提出一種基于無(wú)位置信息的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)漏洞檢測(cè)方法。實(shí)驗(yàn)證明，所提方法檢測(cè)誤差較低，可以有效地延長(zhǎng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用壽命。

[1]胡石，李光輝，盧文偉等.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)異常數(shù)據(jù)檢測(cè)方法[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2014 .

[2]費(fèi)歡，肖甫，李光輝等.基于多模態(tài)數(shù)據(jù)流的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)異常檢測(cè)方法[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2017.

[3]董峰，張秋霞.一種惡意節(jié)點(diǎn)攻擊的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)方法[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2017.

[4]黨鑫，王艷，萬(wàn)鏹.基于代理的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)多層安全檢測(cè)方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2015.

[5]劉洲洲，李士寧.采用壓縮感知和GM(1,1)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)異常檢測(cè)方法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2017.

[6]沈海波，姜海濤，莊克琛等.基于人工免疫的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)信任檢測(cè)方法[J].南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)， 2014.