基于非合作博弈的WSNs入侵检测系统研究与开发

随着无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSNs）在军事安全、医疗健康、环境监测、抢险救灾等领域应用的不断广泛，WSNs的安全问题显得尤为重要。单凭密码体制并不能抵御所有的攻击，而入侵检测作为信息安全的第二道防线，能够有效地检测出网络中违反安全策略的行为，对WSNs而言是一种必不可少的安全保障技术。由于WSNs自身的特点和有限的资源限制，使得传统网络的入侵检测技术无法直接应用于WSNs，因此设计一种与WSNs特点相适应的入侵检测技术，既有现实的意义和重要的学术价值，又对构建WSNs实际应用系统具有重要的指导意义。

WSNs由于固有特点和有限资源，如计算速度、通信能力、存储空间、电源能量等，很容易受到网络中各种入侵者的攻击威胁。本课题将从WSNs的特点出发设计一种基于非合作博弈的WSNs入侵检测系统，通过分析基于分簇WSNs的入侵检测机制，提出一种重复博弈模型。针对网络攻防双方固有的博弈性质，检测网络中的节点的入侵行为，从而做出准确的决策来响应入侵，提高WSNs的安全性。

本文通过利用Matlab仿真软件来模拟实现的方式验证本文提出的方法。实验结果表明，本文设计的基于非合作博弈的WSNs入侵检测系统可以得到很高的检测效率，同时误警率和漏警率也降低了。

关键词　博弈论；WSNs；入侵检测；纳什均衡；节点

                            目   录

第1章 绪论3

1.1 研究背景及意义3

1.2 国内外研究现状4

1.3 课题研究内容6

1.4 课题组织结构6

第2章 WSNs相关安全技术基础7

2.1 WSNs安全需求7

2.1.1 WSNs网络特点7

2.1.2 WSNs网络攻击8

2.2 WSNs安全技术9

2.2.1 密钥管理9

2.2.2 安全路由10

2.2.3 数据融合10

2.3 入侵检测技术10

2.3.1 异常检测10

2.3.2 误用检测11

2.4 入侵检测体系结构11

2.4.1 基于主机的入侵检测系统11

2.4.2 基于网络的入侵检测系统12

2.5 入侵检测基本原理12

2.6 本章小结13

第3章 WSNs入侵检测系统入侵检测模块设计14

3.1入侵检测通用框架14

3.1.1 信息收集模块14

3.1.2 信息分析模块14

3.1.3 报警与响应模块15

3.2 入侵检测模型15

3.2.1 传感器节点与簇头节点的距离计算16

3.2.2 正常节点能量损耗17

3.2.3 恶意节点能量损耗18

3.2.4 恶意节点判断标准18

3.3 本章小结19

第4章 WSNs入侵检测系统博弈模型设计20

4.1 博弈论20

4.1.1 博弈论定义20

4.1.2 重复博弈简述21

4.2 博弈模型22

4.2.1 博弈模型框架22

4.2.2 博弈模型设计23

4.2.3 博弈树模型设计24

4.3 攻防双方的重复博弈过程26

4.4 本章小结26

第5章 实验仿真及结果验证27

5.1 实验环境27

5.1.1仿真环境27

5.1.2程序语言27

5.2 实验结果28

5.3 本章小结30

第6章 总结31

6.1 总结31

6.2 后期工作31

致  谢33

参考文献34