一种低通信开销联合时钟同步和定位算法

针对无线传感器网络（wireless sensor networks ,WSNs）中降低节点间的通信开销的需求,提出一种基于成对广播同步协议（pairwise broadcast synchronization ,PBS）改进的联合时钟同步和定位算法。在联合时钟同步和定位过程中,锚节点（位置已知,时钟需同步）侦听未知节点（位置未知,时钟需同步）与参考节点（位置已知,时钟为参考时钟）双向交换的时间信息,不用发送额外的信息。因此相比于传统基于双向信息交换方式的联合时钟同步和定位算法可以节省大量的通信开销,同时可以降低同步所需参考节点的数目。该算法不仅对未知节点的位置参数和时钟参数进行联合估计,同时也完成锚节点时钟参数的估计。经过仿真分析,估计值满足所推导的克拉美罗下限（cramer-rao lower bound,CRLB）,且估计精度接近其他两种典型联合算法。综合考虑估计精度和通信开销,所提出的算法优于现有的联合时钟同步和定位算法。     

基于单证人节点的分布式节点复制攻击检测

在无线传感网络中,现有的节点复制攻击检测方法存在检测率低、通信消耗高、存储消耗高等问题。该文提出一种基于单证人节点的分布式节点复制攻击检测(singlewitness-based distributed detection,SWDD)方法。SWDD方法分为选择证人节点、生成声明信息、发送声明信息、验证证人节点和检测复制节点5个步骤。SWDD方法中引入单证人节点选择机制,采用随机数作为位置声明信息,利用多重映射机制进行证人节点验证,并由最终证人节点完成对复制节点的检测。在OMNeT++平台上进行仿真实验,结果表明:SWDD方法在检测率、通信消耗和存储消耗方面均优于SDC(single deterministic cell)和P-MPC(parallel multiple probabilistic cells)方法。     

多点协作复制攻击检测研究

在实际应用中,许多无线传感器网络是一个多功能的异构网络,同时存在静态网络和移动网络,这对节点复制攻击检测是一个极大的挑战。利用静态网络和移动网络相互协作实施检测,提出一种协作式检测方案,实现了节点复制攻击的检测与防御。通过实验对方案中的静态网络检测的密钥对预分配方案(PTPP)和移动节点复制攻击检测的协作式检测方案(CCD)进行了验证。分析表明,该方案具有较好的安全性和可以接受的成本和开销,是一种实用的异构无线传感器网络的节点复制攻击检测方案。     

一种无线传感网络的非线性平均时间同步方案

提出一种无线传感器网络的非线性平均时间同步方案。网络中的相邻节点时钟信息交换后按照一种非线性规则进行时钟信息更新,该规则必须符合一定的条件才能使网络所有节点同步于它们初始时钟的平均值。笔者找到了使所有节点收敛到初始平均的充分条件,并用图论、李亚普诺夫理论和拉格朗日中值定理进行了证明,用计算机仿真进行了数据验证。     

传感网络终端时钟同步的目标定位模型分析

由于传统目标定位模型分析会增加目标定位时延,为了缩小目标定位时延,提出了传感网络终端时钟同步的目标定位模型分析。通过传感网络终端的仿真计算,分析了时钟同步的目标状态,在选取合适的模拟方法基础上,确定了目标节点位置与定位系数之间的关系,设计了传感网络终端时钟同步的模拟过程,完成传感网络终端的时钟同步模拟;在模拟后的传感网络终端时钟同步中设置目标采集指令,由路由器将目标采集指令转发,为了确保传感网络终端节点进入待采集状态的准时性,计算了目标的采集时间,采集时间确定后,协调器还要将等待接收反馈目标的时间上传到传感网络终端,完成传感网络终端时钟同步的目标采集;最后通过时钟同步目标定位模型的构建,实现了传感网络终端时钟同步的目标定位。仿真实验结果显示,提出的目标定位模型分析可以缩短目标定位时延。     

基于逻辑拓扑的虫孔攻击检测

虫孔攻击(wormhole attack)是一种主要针对无线传感器网络的重大安全威胁,通常难以检测和预防.分析了虫孔攻击对于网络节点邻居数目的影响,提出了一种基于网络逻辑拓扑的攻击检测方法.在假设实现了某种邻居节点发现过程的前提下,首先对网络节点进行邻居数目判断和连通性检测,筛选出可能的受攻击节点集合;随后根据攻击特征对候选节点集合进行分析判断,从而确定是否存在虫孔攻击.与现有检测算法相比,该方法能进一步区分位于隧道两端的受攻击节点集合,从而降低相应的安全风险.初步分析表明,虽然可能受节点密度、攻击半径、攻击位置以及其他随机因素的影响,但通过必要的修正措施仍然可以得到较为可信的检测结果.该方法无时间同步和节点定位要求,算法复杂度大致为O(n).     

无线传感器网络时间同步CS-TPSN算法研究与仿真

无线传感器网络TPSN(Timing-Sync Protocol for Sensor Network)算法采用中心节点与子节点的双向通信,并通过交换时间信息和计算偏差值,实现无线传感器网络时间同步,有较高的时钟同步精度。但当系统中传感器密度较大时,节点同步跳数将明显增加,在影响同步精度的同时,增加了节点能量消耗。该研究提出了CS-TPSN算法,通过在节点层间进行拓扑结构改进,减少报文数量,优化层内和层间设计,降低算法开销,实现了基于OPNET的建模和仿真分析。     

时钟错误注入攻击检测电路的设计

在研究时钟错误注入攻击的本质的基础上,对关键路径复制检测电路进行了改进,提出了一种可以在不同平台上广泛实现的时钟错误注入攻击检测电路,该电路通过检测传输路径上的延迟来对系统错误注入攻击进行检测;该电路通过复制工作路径,增加冗余逻辑,能够有效地检测被复制路径的攻击,并且便于ASIC和FPGA实现.设计者能够根据实际情况设计检测敏感程度,使检测电路具有较强的适应性.多次超频检测实验结果表明:所提出的检测电路灵活性强,能有效检测时钟错误注入攻击.     

异构无线传感器网络下的分簇时间同步算法

为了降低大型无线传感器网络的时间同步能耗,分析并计算了同步信息发送和接收过程中的时延组成,得出节点的时钟偏差,并利用线性回归法计算节点的频率漂移,在此基础上,将异构网络中的中继节点作为簇首,首先实现簇首与sink节点的时间同步,然后实现簇内的时间同步。分析表明,本算法同步误差只与传播时延和编解码时延有关,同时在同步过程中所需发送和接收的同步字节少,可以延长网络的生命周期。     

基于UDDI的跨域Web服务注册中心设计与实现

广域环境下,Web服务信息的共享和同步一直是一个关键问题。介绍了如何利用UDDI建立跨域环境下的全局Web服务资源管理中心,实现UDDI节点间的数据同步,并提出了一种基于更改记录的UDDI数据复制方案,采用事件机制,动态监测UDDI数据中心上的数据更新,并基于UDDI复制拓扑图,更新相邻节点的服务信息。实验结果显示和传统数据同步方案相比,在复杂的网络环境里,改进方案平均能够提高20%的系统响应时间。