[发明专利]基于评价的无线传感器网络切换预认证方法

说明书

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，涉及无线传感器网络分簇模型下移动节点认证技术，具体为一种基于评价的无线传感器网络切换预认证方法，主要应用于对时延、能耗和安全性要求较高的无线传感器网络领域。

背景技术

无线传感器网络，是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知和采集网络覆盖区域中某些特定的物理量，并对所采集的信息进行处理，然后发送给观测者。由于数量众多，传感器节点通常随机投放在监测区域内，而且很难更换电源，因此如何减少能耗是一个很重要的研究课题。

传统的无线传感器网络应用中，节点一般都是静止的，是随机布设的，这样就可能造成一些问题：1)传感器网络中的某些节点随机分布松散，难于组网，某些孤立的节点采集的数据难以传给汇聚节点；2)网络中也会出现某些“瓶颈”节点，如树状分布的传感器网络，越靠近簇头节点，即汇聚节点的传感器节点转发就越多，能量消耗也越多；还有一些网络分布的“关键”节点，转发较多，能量消耗较大。因此容易造成网络拥塞，影响到整个网络的性能，而这些“瓶颈”节点的能量消耗，会使得整个网络的生命周期减少。

为了解决上述问题，延长网络寿命，通过引入移动汇聚节点，按照某路线进行移动，解决传统静止节点的传输所带来的问题，大大延长了网络寿命，提高了网络吞吐量。

另外，随着“物联网”，“智慧地球”等概念的提出，无线传感器网络的应用不断推广，对支持用户移动性的需求也在与日俱增，存在移动用户希望在传感器网络中动态的查询网络状态，获取传感器网络的服务。因此，如何对移动节点进行认证，确保移动节点的合法性是一个很重要的问题，传统的切换认证方式在于：1)当移动节点从原子网移动到新子网时，移动节点发生切换，它首先必须断开与原子网的关联，然后与新子网重新建立关联；2)在移动节点接入新子网之后，为了确保移动节点的身份合法，新子网必须重新对移动节点进行认证，协商出共享会话密钥。

所述传统的切换认证方式主要存在以下缺陷：

1)由于新子网只是在移动节点切换接入之后才对其进行认证，因此会存在大量的认证时延，有可能造成数据服务的中断，并不适合快速移动的用户认证；

2)由于移动节点不知道新子网的安全、能量等状态信息，因此会给移动节点带来不安全影响，并且有可能因为新子网能量耗尽，而无法给移动节点提供正常服务；

3)由于新子网仅仅对移动节点的身份进行认证，而对于移动节点历史安全状态、业务状态等却一无所知，因此就可能因为移动节点的引入给新子网带来不安全因素，从而导致安全性差、服务效率低等问题，大大减少无线传感器网络寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的缺点，提出一种基于评价的无线传感器网络切换预认证方法，以减少切换认证时延，提高传感器网络的安全性，延长传感器网络寿命，并且能为移动节点提供服务保障。

为了实现上述目的，本发明的基于评价的无线传感器网络切换预认证包括如下步骤：

(1)处于原子网内的移动节点M对将要切换接入的新子网进行预测；

(2)移动节点M对自己在原子网的状态进行评价，并对自己在新子网的状态进行预测；

(3)移动节点M根据预测信息，向原子网簇头节点H_old发送切换预认证请求信息；

(4)原子网簇头节点H_old接收到移动节点M发送的预认证请求信息后，对移动节点M的安全状态进行评价，得出安全状态评价值A_sec；

(5)原子网簇头节点H_old根据安全状态评价值A_sec，判断移动节点M的安全状态，若为“不安全”，拒绝移动节点M切换接入新子网；否则原子网簇头节点H_old产生预认证信息，并发送给新子网簇头节点H_new；

(6)新子网簇头节点H_new接收到所述预认证信息后，对该信息的合法性以及移动节点M的身份合法性进行认证，若认证通过，则新子网簇头节点H_new对新子网进行评价，若评价合格，则同意切换预认证请求，并将对新子网的评价值发送给原子网簇头节点H_old，否则拒绝切换预认证请求；若认证未通过，则拒绝切换预认证请求；