[发明专利]一种适用于受攻击无线传感网的可生存性评估方法

权利要求书

1.一种适用于受攻击无线传感网的可生存性评估方法，它包括以下步骤：

1）确定一个传感节点在整个生命期中的状态；

2）利用非零和随机博弈理论建立恶意攻击者和无线传感网之间的博弈模型，计算恶意攻击者的最优攻击策略；

3）构建基于马尔可夫过程的状态转移矩阵，计算马尔可夫过程的稳态概率；

4）计算一个传感节点的平均无故障时间；

5）计算一个传感节点的可靠度；

6）计算一个簇的可靠度；

7）计算一条路由的可靠度；

8）计算整个受攻击无线传感网的可靠度；

9）计算整个受攻击无线传感网的生存期。

2.根据权利要求1所述的一种适用于受攻击无线传感网的可生存性评估方法，其特征在于：步骤1中传感节点在整个生命期中的状态包括健康H、脆弱V、衰弱W、妥协C、失败F，当传感节点未受到攻击时，其状态为H；当恶意攻击者通过探测发现传感节点存在漏洞时，传感节点的状态转换为V；当恶意攻击者利用传感节点存在的漏洞发动攻击时，传感节点状态转换为W；当恶意攻击者持续攻击并突破传感节点的安全防线时，传感节点状态转换为C，此时传感节点已被破坏或变成恶意传感节点，干扰整个无线传感网的通信；当传感节点因为偶然的软硬件故障导致失效时，其状态转换为F。

3.根据权利要求2所述的一种适用于受攻击无线传感网的可生存性评估方法，其特征在于：步骤2中的博弈模型为一个五元组其中，表示参与者集合；Γ＝{Γ_V,Γ_W,Γ_C}，表示非零和“阶段博弈”集合，Γ_V、Γ_W、Γ_C分别对应受攻击传感节点V、W、C的三个状态；表示恶意攻击者可采取策略集合与无线传感网可采取策略集合的笛卡尔积，是恶意攻击者可采取的策略集合，是无线传感网可采取的策略集合；是由各“阶段博弈”转移矩阵组成的集合，Q_VW表示从“阶段博弈”Γ_V转换到Γ_W的转换矩阵，Q_WC表示从“阶段博弈”Γ_W转换到Γ_C的转换矩阵；是由各“阶段博弈”的支付矩阵组成的集合，U_V表示“阶段博弈”Γ_V的支付矩阵，U_W表示“阶段博弈”Γ_W的支付矩阵，U_C表示“阶段博弈”Γ_C的支付矩阵；

在中，Q_VW的矩阵元素表示为计算方法如公式所示，其中，θ_VW为恶意攻击者将“阶段博弈”Γ_V转换到Γ_W的主观努力程度，ρ_VH为无线传感网将状态V转换为H的主观努力程度，η为一个传感节点的偶然硬件故障率；Q_WC的矩阵元素表示为计算方法如公式所示，其中，θ_WC为恶意攻击者将“阶段博弈”Γ_W转换到Γ_C的主观努力程度，ρ_WH为无线传感网将状态W转换为H的主观努力程度；

在中，U_V的矩阵元素表示为计算方法如公式所示，其中，表示参与者在“阶段博弈”Γ_V中的瞬时支付，Δ_W表示“阶段博弈”Γ_W的值；U_W的矩阵元素表示为计算方法如公式所示，其中，表示参与者在“阶段博弈”Γ_W中的瞬时支付，Δ_C表示“阶段博弈”Γ_C的值；U_C的矩阵元素表示为计算方法如公式所示，其中，表示参与者在“阶段博弈”Γ_C中的瞬时支付；

步骤2中，恶意攻击者的最优攻击策略为恶意攻击者在非零和“阶段博弈”Γ_V、Γ_W和Γ_C中的混合策略纳什均衡策略，也就是恶意攻击者在最大化自己期望收益基础上得到的攻击概率。