[发明专利]基于SDN的工业无线网络安全路由方法

说明书

本发明公开一种基于SDN的工业无线网络安全路由方法，该方法通过在工业生产环境布置SDN控制器，设计基于SDN的工业无线网络模型，控制器通过安全通道周期性收集节点的运行状态信息，通过合理的计算方法计算节点的综合信任值。通过节点的综合信任值来判断网络节点的行为是否可信。通过计算节点综合信任值检测内部攻击节点，从而解决传统网络安全技术无法解决内部攻击的安全问题。计算完节点的综合信任值后基于综合信任值设计基于绒泡菌觅食原理的生物启发算法作为网络安全路由算法，计算网络安全传输路径，找到一条高效可信的路径，安全传输信息，从而可以保证网络传输时避开恶意节点保证网络传输数据的高度可信。

技术领域

本发明涉及网络安全技术领域，尤其涉及一种基于SDN的工业无线网络安全路由方法。

背景技术

随着无线技术的发展，以及工业生产规模越来越大并且工业设备的灵活性要求越来越高，所以工业无线网络越来越受各个领域的欢迎，并同时提出了工业无线网络标准，像ZigBee无线标准、WirelessHART无线标准、WIA-PA无线标准和ISA100.11a无线标准。无线HART标准首次提出了三种工业无线网络路由，分别是图路由、源路由以及超帧路由，基本满足了专业环境下无线网络的需求，但这三种路由技术并没有一种路由技术能够同时解决网络运行时网络内部恶意节点发动恶意攻击问题和工业无线网络高实时性的路由要求问题。由于网络的灵活性越来越重要，传统网络架构已经不能满足现今的业务变化需求。为了解决问题，软件定义网络(SDN)被应用到无线网络中。随着工业化与信息化的两化融合，工业无线网络中生产设备越来越多，网络规模越来越趋于大规模化，同时工业无线网络处于常规工业生产车间或一些高干扰高危险性地区容易被恶意攻击入侵，这些都为工业无线网络安全带来了巨大的挑战。内部恶意攻击模型包括DOS攻击、自私攻击、虫洞攻击、Sinkhole攻击、On-Off攻击、黑洞攻击以及智能行为攻击等，面对这些内部恶意攻击时传统的网络安全技术是不适合的，首先信息加密技术不适用于具有大量能源和计算能力有限节点的网络，其次，网络物理中间件以及传统网络协议安全技术可以抵御来自网络外部攻击，但无法检测网络内部恶意攻击。

所以亟需一种方法来解决传统网络安全技术无法解决内部攻击的安全问题。同时在面对网络内部恶意攻击时设计一种网络安全路由方法，能够快速的解决传统解决方案无法解决的NP难问题，计算网络安全传输路径，找到一条高效可信的路径，安全传输信息。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种基于SDN的工业无线网络安全路由方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于SDN的工业无线网络安全路由方法，包括如下步骤：

步骤1：SDN架构中底层网络设备周期性上传节点自身运行参数至SDN架构中的网络控制器中；

步骤2：网络控制器中的安全认证模块对节点身份进行认证，对于身份认证成功的节点通过安全通道周期性上传节点运行状态参数；

步骤3：根据周期性上传的节点运行状态参数来计算节点的综合信任值，并生成节点的综合信任值时间序列，过程如下：

步骤3.1：网络控制器全局监测网络运行时的节点状态，根据周期性收集到的网络节点运行状态参数计算节点的近期信任值；

所述节点的近期信任值的计算过程如下：

步骤3.1.1：计算节点的近期信任值控制器收集节点发送率因子SF_i、节点间通信频率因子CF_i、节点转发率因子TF_i、节点丢弃率因子DF_i、节点剩余能量因子EF_i；

步骤3.1.2：控制器计算完近期信任值中五种计算因子后，采用加权平均方法计算节点的近期信任值或者调整节点的各个因子对应的权重数值，获得更合理的近期信任值。