無位置信息的無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測方法

◆陳志皚

無位置信息的無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測方法

◆陳志皚

(廣東省計算技術(shù)應用研究所 廣東 510000)

無線網(wǎng)絡在各行業(yè)起到的作用是十分關(guān)鍵的，為了提升無線傳感網(wǎng)絡的魯棒性，要對傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測進行研究。但是采用當前的方法進行網(wǎng)絡漏洞檢測時，無法計算出相鄰節(jié)點的相對位置信息，存在無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測誤差大的問題。為此，要先利用覆蓋漏洞發(fā)現(xiàn)算法組建傳感器極點坐標，獲取最相近節(jié)點間位置信息，計算出任意節(jié)點被其最相近節(jié)點覆蓋的邊緣弧信息序列，得到對應傳感器節(jié)點間需要增加的新傳感器數(shù)量，由此進行無位置信息的無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測。實驗證明，所提方法檢測誤差較低，可以有效地延長無線傳感器網(wǎng)絡的使用壽命。

無位置信息；無線傳感器；漏洞檢測

0 引言

在網(wǎng)絡時代，無線傳感網(wǎng)絡以其便捷、快速、能耗小的優(yōu)勢被廣泛地應用在醫(yī)療、建筑、航空等各個行業(yè)領(lǐng)域的建設(shè)中。傳感器節(jié)點是組成無線網(wǎng)絡的主要部分，其主要作用是監(jiān)測給定范圍內(nèi)出現(xiàn)的特殊信息或數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上再傳輸給終端［1~3］。但在實際操作過程中，由于無線傳感網(wǎng)絡所處的環(huán)境較為惡劣，傳感器所損失的能耗無法在第一時間內(nèi)及時地被補充，容易形成監(jiān)測漏洞，進而影響了無線傳感器網(wǎng)絡感知監(jiān)測的質(zhì)量［4~6］。因此，有效地進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測是保障監(jiān)測信息完整性的先決條件。在實際的操作過程中，大多數(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測方法均無法計算出相鄰節(jié)點的相對位置信息，致使其對網(wǎng)絡漏洞檢測的實施陷入了瓶頸。在這種情況下，無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測問題已經(jīng)成為了業(yè)內(nèi)人士所研究的焦點課題。

1 問題描述與定義

設(shè)計一個網(wǎng)絡平面區(qū)域，由n代表所給定的傳感器節(jié)點數(shù)量。組成一個由S代表的監(jiān)測網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡平面區(qū)域內(nèi)。各個傳感器節(jié)點可以感知給定范圍內(nèi)的信息，為了描述問題，做如下定義：

1.1覆蓋漏洞

如果會有部分連貫的范圍沒有被任何節(jié)點所覆蓋，則將該范圍定義為覆蓋漏洞。

1.2單純覆蓋弧序列

由Si代表的節(jié)點監(jiān)測范圍邊緣被Sj代表的鄰居節(jié)點所覆蓋的弧組成的單純覆蓋序列為c List，c List，需要滿足給定的約束條件。

在給定的無線網(wǎng)絡傳感監(jiān)測區(qū)域內(nèi)，節(jié)點的地理位置信息不詳細，給定相鄰節(jié)點間的距離信息，實現(xiàn)對無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測。

2 基于無位置信息的無線傳感器網(wǎng)絡漏洞優(yōu)化檢測

2.1節(jié)點覆蓋的單純覆蓋弧序列的組建

在進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞優(yōu)化檢測過程中，組建節(jié)點極坐標，計算出相鄰兩個節(jié)點的相對位置信息，獲取被覆蓋的弧的方位角信息，得到節(jié)點覆蓋的單純覆蓋弧序列。具體的步驟如下詳述：

2.2基于傳感器數(shù)量的無線傳感器網(wǎng)絡漏洞優(yōu)化檢測

3 實驗證明

為了證明提出的基于無位置信息的無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測方法有效性，需要進行一次實驗。實驗在120m*120m仿真區(qū)域內(nèi)，隨機產(chǎn)生大小不同的漏洞，在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)隨機部署多個傳感器節(jié)點，隨著節(jié)點數(shù)量的增多，漏洞個數(shù)會呈現(xiàn)一定數(shù)量的變化。

3.1評價指標的設(shè)定

在實驗過程中，為了更好地評價基于無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的性能，將實驗分為兩個不同的階段，在實驗的第一個階段，以漏洞檢測誤差率作為測試指標來測試基于無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的整體有效性。在實驗的第二個階段，為了更好地彰顯實驗的全面性和公正性，將傳統(tǒng)方法作為對比方法，將無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測時間作為評價指標來評價不同方法進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的質(zhì)量。

3.2基于無位置信息的無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的誤差率

采用基于無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的實驗，在不同的實驗次數(shù)下，測試基于無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的誤差率，測試結(jié)果見表1。

表1 基于無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的誤差率

從表1的實驗仿真結(jié)果中可以說明，基于無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的誤差率較小，這是由于在利用無位置信息方法進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測時，計算出任意節(jié)點被其最相近節(jié)點覆蓋的邊緣弧信息序列，得到對應傳感器節(jié)點間連線上應插入新傳感器數(shù)量，從而保證了基于無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的整體優(yōu)越性。

3.3不同方法進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測時間對比

分別采用傳統(tǒng)方法和基于無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測實驗。測試不同方法進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的時間效率，測試結(jié)果見表2。

從表2的實驗仿真結(jié)果中可以說明，利用無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的時間要明顯的優(yōu)于傳統(tǒng)方法，這是因為在利用無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測時，先以傳感器節(jié)點作為極點組建極坐標，計算出相鄰兩個節(jié)點的相對位置信息，大幅度提升了基于無位置信息進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測的時間效率。

表2 不同方法進行無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測時間對比

實驗證明，所提方法檢測誤差較低，可以有效地延長無線傳感器網(wǎng)絡的使用壽命。

4 結(jié)束語

針對節(jié)點能量受損會造成無線傳感網(wǎng)絡漏洞的問題，需要進行無線傳感器網(wǎng)絡中的覆蓋漏洞檢測。但是采用當前的方法進行網(wǎng)絡漏洞檢測時，無法計算出相鄰節(jié)點的相對位置信息，存在無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測誤差大的問題。為此，提出一種基于無位置信息的無線傳感器網(wǎng)絡漏洞檢測方法。實驗證明，所提方法檢測誤差較低，可以有效地延長無線傳感器網(wǎng)絡的使用壽命。

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