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基于物联网节点行为检测的信任评估方法

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资料介绍

针对物联网感知层节点的信任研究未能兼顾信任评估的主客观性且信任传递能耗大的问题,提出一种基于节点行为检测的低能耗信任评估模型.该模型采用事件触发检测与周期性检测相结合的方式,通过直接信任值、统计信任值与推荐信任值3种信任因子计算综合信任值,进而判断节点行为是否发生异常.仿真实验结果表明本方法有效兼顾信任评估的主客观性,同时可以快速规避恶意节点并降低信任传递能耗.

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第35卷第5期

2叭4年5月

通m

币∞ 兰口C

纛

报．吾 |刍

doi：10．3969／j．issn．1000—436x．2014．05．002

基于物联

网节点行为检测的信任评估方法

刘宴兵，龚雪红，冯艳芬

(重庆邮电大学计算机科学与技术学院，重庆400065)

摘要：针对物联网感知层节点的信任研究未能兼顾信任评估的主客观性且信任传递能耗大的问题，提出一种基

于节点行为检测的低能耗信任评估模型。该模型采用事件触发检测与周期性检测相结合的方式，通过直接信任值、

统计信任值与推荐信任值3种信任因子计算综合信任值，进而判断节点行为是否发生异常。仿真实验结果表明本

方法有效兼顾信任评估的主客观性，同时可以快速规避恶意节点并降低信任传递能耗。

关键词：物联网；行为检测；信任评估；能耗

中图分类号：TP309．7

文献标识码：A

文章编号：1000—436X(2014)05—0008—08

Trust

based on node

behavior

system

detection in Internet

Things

LIU

Yan—fen

Yan—bing，GONG Xue—hong，FENG

Science mad

(School ofComputer

ofPostsand

Telecommunications，Chongqing

Technology,Chongqing University

400065，China)

trust

considers

and a trust metric aware both

Abstract：Establishing

and

system，which

energy efficiency

to defend

subjectivity

in the Internet of

Things，is powerful technique

malicious aaacks and

takes direct

objectivity

the

against

improve

per-

formamce of network．A trust

trust as well as

based on behavior detection was

system

proposed，which

trust，recommended

statistical trust into trust evaluation

and in

history

communication．Recommended trust and

periodically

statistical trust were

calculated

evidence combination and

history

results show that

Bayes respectively．Simulation

nodes occur

abnormal behavior could be

detected

the

trust

and the

energy

consumption

quickly

proposed

system

_transmittingrecommended

^trustwas saved

greatly．

Key^{words：Internet}ofThings；behavior detection；trust

evaluation；energy consumption

过于复杂，不适用于节点能力脆弱，资源受限和大

规模部署的物联网应用环境皿J。另一方面，物联网

感知层节点大都分布在无人监控的场景和区域中，

容易成为大多数恶意攻击的源头，特别是有着合法

身份的节点却发生拒绝服务、重放攻击、信息截取、

注入大量冗余数据分组等异常行为的内部攻击更

是加剧了物联网的安全问题。因此，思考如何保障

物联网安全已成为国际研究界的共识，特别是围绕

物与物之间的信任关系更是一个研究热点。

引言

进入大数据时代，云计算与物联网成为当前重

要的研究领域¨ J。而随着云计算的不断发展，物联

网开始逐步涉及多领域多行业，且其中包含的大规

模海量数据与个人和群体的隐私及保密问题有关。

但物联网是一个开放的环境，定义安全边界困难，

不能保证物所附带的数据在传递中不产生变化。其

次，传统安全认证方法与常用加密技术的计算方式

收稿B期：2013-09—07；修回B期：2013-11-23

基金项目：国家自然科学基金资助项目(61272400，61309031)；教育部NCET基金资助项目；重庆高校创新计划基金资助项

目(KJTD201310，KJZHll206)；重庆市教委科学研究基金资助项目(K儿30523&120512)；重庆邮电大学青年科学研究基金资

助项目(A2012—79)

Foundation Items：The NationalNatural Science

Foundation of

Innovative

Team

Chinaf61272400，61309031)：NCET；Chongqing

Fund for

College Development

project(KJTD201310，KJZHll206)；Foundation

^forYoung Scholars(A2012—79)

Research

CEC(KJl30523&120512)：CQUPT

Fund

万方数据

第5期

刘宴兵等：基于物联网节点行为检测的信任评估方法

· 9·

节点行为信任评估与传输能耗的可信路由方案u4J，但

该方案过于强调路由的能耗问题，弱化了信任的作用。

现有的信任评估方法都是针对节点过往行为

特征及不同应用场景而提出的，并没有考虑主观判

断与客观评价相结合的信任评估。此外，信任值用

浮点数值而非单字节的整型数值表示，由此导致节

点问传递推荐信任的能耗过高，不适用于节点资源

受限的物联网环境。因此，本文提出一种基于节点

行为检测的信任评估模型以及一种适用于物联网

感知层节点的异常行为检测算法，能够在降低信任

传递耗能的同时快速判断网络节点是否发生异常

行为。

2相关工作

对网络节点行为的信任研究不仅可以提高网

络的安全性，还可以简化不信任带来的监控和防范

等额外开销。目前，对节点行为信任评估主要基于

过去交往的行为证据之上，建立可信行为模型。Zhu

等人提出一种周期性节点行为的信任认证模型pJ，

通过收集路由证据和随机抽查的方法对节点行为

进行信任评价。Li等人提出了基于角色的信任评估

模型H，将节点在无线传感器网络中的身份作为节

点信任的评价依据。Bao等人提出一种基于入侵检

测的信任评估模型口J，实现了对节点行为的动态检

测。He等人对医疗传感器网的节点行为进行研究，

建立一种分布式行为信任评估模型[6]。Bo等人提

出一种基于卡尔曼滤波计算方法的节点异常行为

检测模型口J。肖德琴等人提出一种基于高斯分布与

信誉分布拟合的网络信誉模型[8]。Hani等人则对

现有信任模型中存在的漏洞问题进行全面的分析

3基于节点行为检测的信任评估模型

本模型通过收集节点行为特征建立节点的行

为信任轮廓，进而将节点实时行为数据与可信行为

轮廓通过异常行为检测算法进行比对，然后判断节

点是否成为恶意攻击的源头。

3．1信任评估模型设计

和总结一J。Zhang采取信任值取整的方式，通过交

互成功率计算直接信任，提出了层次结构的信任评

节点行为特征具有多样性，节点在传输速度、

分组丢失率或传输时延必然存在差异。仅通过节点

行为特征判断或行为统计来区分正常行为与异常

行为，并不能很好地实现入侵检测，而且很有可能

将节点的正常行为判断为异常行为。因此本文模型

将客观评价的推荐信任值、历史统计信任值和主观

判断的直接信任值加权求和，得到节点行为综合信

任值，然后对节点行为进行异常检测。节点行为正

常则更新节点的信任队列，行为异常则执行惩罚响

应机制，信任评估流程如图1所示。

估模型[1 ，该信任模型取得了不错的效果，但其未

能考虑节点行为信任评估的实时性。林闯等人则从

信息安全、可信系统和可信计算等多个角度出发，

提出基于滑动窗口的行为信任评估模型u1|。Crosby

等人提出了基于位置检测的信任模型u2|，它可以有

效地检测和孤立已经被攻击的节点。胡向东等人在

分析数据分组ID的基础上，提出一种低成本轻量

级的节点选择性转发攻击检测算法B3]。Zhan等人对

节点行为信任评估与路由的关系进行研究，给出兼顾

：一一曼曼堂螋

图1基于行为检测的信任评估流程

一j

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