專利名稱：一種可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法。
背景技術(shù)：
入侵檢測antrusion Detection)是在網(wǎng)絡(luò)安全中已經(jīng)存在的防御概念，是指檢測網(wǎng)絡(luò)中違反安全策略行為的技術(shù)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告系統(tǒng)中未授權(quán)或異常的現(xiàn)象，是確保網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全的第二道屏障。有關(guān)入侵檢測在物聯(lián)網(wǎng)方面(多數(shù)專門針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò))的研究主要包括檢測體系和檢測算法兩部分。檢測體系主要包括分離檢測體系、對等檢測體系和層次化檢測。分立檢測體系基于鄰居節(jié)點(diǎn)信息的分布式異常檢測結(jié)構(gòu)方案，每個(gè)節(jié)點(diǎn)對鄰居節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)接收緩沖區(qū)用來記錄報(bào)文能量和分組到達(dá)速率。遇到匹配外數(shù)據(jù)，則判斷鄰居節(jié)點(diǎn)異常，廣播報(bào)警信息，通知基站進(jìn)行處理。但是該方案不能解決新增節(jié)點(diǎn)的問題，且能耗巨大，同時(shí)也缺乏對于節(jié)點(diǎn)損壞的處理。又如在路徑中隨機(jī)選擇節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測的分立檢測體系，根據(jù)單向hash鏈表實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)源身份鑒別防范路由DoS。雖然該方法不依賴公鑰加密算法，但初始化和維護(hù)工作較復(fù)雜。對等檢測體系是Perrigy等提出使用μ TESLA協(xié)議，添加額外報(bào)文加、解密操作保障合作檢測的安全傳輸。以及Strikos等人提出包括數(shù)據(jù)收集引擎 (data collection engine)，^!弓I, (local detection engine)，弓 (cooperative detection engine)禾口口向應(yīng)弓|擎(response engine)的本地檢測代理結(jié)構(gòu) (local detection agent)，共同裁決入侵檢測結(jié)果，都是典型的對等檢測體系。層次化檢測體系是最后提出也是目前常用的體系方式。Ngai提出一種三層的入侵檢測結(jié)構(gòu)，包括普通傳感節(jié)點(diǎn)，聚合節(jié)點(diǎn)和基站。Rajasegarar等人提出基于數(shù)據(jù)挖掘的分布式異常檢測以基站為樹根；父節(jié)點(diǎn)定期選舉產(chǎn)生；子節(jié)點(diǎn)周期采樣并對數(shù)據(jù)進(jìn)行相似分組。父節(jié)點(diǎn)和基站分別合并分組信息和匯總。雖然開銷小，但實(shí)時(shí)性比較差。Su等人在2005年提出的分簇式的能量節(jié)省入侵檢測方案。針對簇頭和普通節(jié)點(diǎn)分別考慮能耗問題，但其分組劃分機(jī)制增加樂實(shí)施難度和檢測準(zhǔn)確程度。而后，同一實(shí)驗(yàn)室又提出了一種低能耗的混合入侵防御的eHIP算法，這種入侵防御系統(tǒng)中包括了基于身份認(rèn)證的入侵防護(hù)系統(tǒng)和基于協(xié)作的入侵檢測系統(tǒng)，能夠適應(yīng)不同安全級別的應(yīng)用需求，但算法設(shè)計(jì)本身過于復(fù)雜，仍然不適合資源有限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。雖然入侵檢測在有線和傳統(tǒng)無線自組織網(wǎng)絡(luò)界已有不少研究成果，但在物聯(lián)網(wǎng)方面由于其特殊性，整體還處于初級的研究階段。近幾年的研究多集中于針對某一種或幾種攻擊而進(jìn)行的特定方法上。例如Loo提出的針對路由拒絕服務(wù)攻擊的方法，使用聚類進(jìn)行檢索，雖然對未知攻擊有一定的檢測敏感度，但需要大量數(shù)據(jù)樣本3eng 提出的基于免疫的檢測方法具有已知和未知攻擊雙重檢測能力，但缺乏防誤判激勵(lì)，導(dǎo)致誤報(bào)率高；Doumit提出將自然界中觀察到的多個(gè)復(fù)雜的現(xiàn)象總結(jié)抽象成為簡單的物理定則，使用隱式馬爾可夫模型來檢測可能出現(xiàn)的異常。但該算法過于理論化。針對選擇性路由轉(zhuǎn)發(fā)的攻擊類型的三種主要的算法使用“區(qū)間規(guī)則”、使用預(yù)先特定聲明，以及使用檢測包丟失率，均存在一定的復(fù)雜度和實(shí)時(shí)性的問題。另外，還有基于游戲模型的博弈理論算法、 基于分布式的貝葉斯算法、以及基于邊緣區(qū)域的算法等。雖然關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)入侵檢測體系和算法的研究已經(jīng)開始受到重視，但多數(shù)研究成果過于理論化，且主要針對的是來自外部的入侵行為，而對節(jié)點(diǎn)自身的感知數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、傳輸?shù)陌踩詻]有進(jìn)行考慮，另外在靈活性和實(shí)時(shí)性方面也有所欠缺。特別是對于在一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點(diǎn)上連接多個(gè)感知傳感器之后，針對內(nèi)外部結(jié)合的入侵特殊性和實(shí)用性的研究還未見報(bào)道。因此，亟需能夠解決現(xiàn)在存在的算法復(fù)雜、實(shí)時(shí)性弱、誤報(bào)率偏高、檢測片面等問題的新型入侵檢測策略。另外，現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)入侵檢測系統(tǒng)多數(shù)移植了互聯(lián)網(wǎng)的解決思想，檢測手段主要集中在軟件層面，而沒有關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)有別于互聯(lián)網(wǎng)的安全隱患主要在于感知源的不可信和易攻擊。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法。本發(fā)明提供了一種可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，包括步驟1，在數(shù)據(jù)融合過程中根據(jù)邏輯運(yùn)算關(guān)系建立信息流邏輯關(guān)系，并根據(jù)信息流邏輯關(guān)系形成入侵檢測引擎；步驟2，進(jìn)行入侵檢測引擎多閾值掃描，超過閾值的傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源；步驟3，設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如果根據(jù)運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，則設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送來自該設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)發(fā)送來自該設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。在一個(gè)示例中，步驟2中，還進(jìn)行信任度判別。在一個(gè)示例中，步驟1中，先判定融合邏輯是否變化，如果是，則在數(shù)據(jù)融合過程中根據(jù)邏輯運(yùn)算關(guān)系建立陰影邏輯，并根據(jù)陰影邏輯形成入侵檢測引擎，否則直接執(zhí)行步馬聚2 ο在一個(gè)示例中，步驟3中，如果根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)還降低該設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)的信任度。本發(fā)明提供了一種可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，包括步驟1，在路由的基礎(chǔ)上建立信息流邏輯關(guān)系，并根據(jù)信息流邏輯關(guān)系分層形成入侵檢測引擎；步驟2，進(jìn)行入侵檢測引擎多閾值掃描，并對超過閾值的傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置標(biāo)簽，該傳感器節(jié)點(diǎn)被相鄰的簇頭覆蓋；步驟3，對設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如果根據(jù)運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，則隔離該設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)，否則繼續(xù)發(fā)送來自該設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。在一個(gè)示例中，步驟2中，還進(jìn)行信任度判別。在一個(gè)示例中，步驟1中，先判定拓?fù)浠蛘哌壿嬍欠褡兓?，如果是，則在路由的基3/6頁
礎(chǔ)上建立信息流邏輯關(guān)系，并根據(jù)信息流邏輯關(guān)系分層形成入侵檢測引擎，否則直接執(zhí)行步驟2 ο在一個(gè)示例中，步驟3中，如果根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，還降低設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)的信任度。在一個(gè)示例中，如果根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，還上報(bào)該設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明利用可編程邏輯器件的重構(gòu)特性和多源融合物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，對物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的硬件級信息流進(jìn)行安全監(jiān)控，有助于入侵攻擊的定位和隔離，同時(shí)能夠減少能耗，提高物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有入侵檢測系統(tǒng)的靈活性和實(shí)時(shí)性。


下面結(jié)合附圖來對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中圖Ia是二輸入AND門；圖Ib是加入了跟蹤標(biāo)簽的陰影邏輯；圖Ic是陰影邏輯的真值表；圖2是多源接入的終端節(jié)點(diǎn)上的入侵檢測方法流程；圖3是可重構(gòu)門級入侵檢測機(jī)制示例；圖4是可重構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明建立一種可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)入侵檢測方法，其中使用了門級硬件信息追蹤技術(shù)(gate level information flow tracking, GLIFT)建立可重構(gòu)的安全“熱點(diǎn)”追蹤。其基本原理如下設(shè)原始邏輯為/= / (4 Λ,..., A， ， ，.. Λ)對每個(gè)變量(An和算一個(gè)變量)加入一個(gè)跟蹤標(biāo)簽知，已證明必定有一個(gè)陰影邏輯(shadow logic)能夠指示該邏輯的結(jié)果是否被標(biāo)簽標(biāo)注(設(shè)被標(biāo)注值為1，否則為0)， 其表達(dá)式為圖Ia為一個(gè)二輸入AND門的范例，圖Ib陰影的圖形所表示的即為加入跟蹤標(biāo)簽 \，bt的陰影邏輯，其真值表如圖Ic所示，其中0表示原邏輯輸出值，Ot表示標(biāo)注值，可以看到行4中，即使兩個(gè)輸入值都為0，但都被標(biāo)簽，則結(jié)果的0也是被標(biāo)簽的。在實(shí)際應(yīng)用中，一般給被懷疑的輸入變量設(shè)置標(biāo)簽。根據(jù)推算，可得到所有邏輯組成的基本單元N輸入的AND門，OR門和M)R門的陰影邏輯表達(dá)式如下說
權(quán)利要求
1.一種可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，其特征在于，包括步驟1，在數(shù)據(jù)融合過程中根據(jù)邏輯運(yùn)算關(guān)系建立信息流邏輯關(guān)系，并根據(jù)信息流邏輯關(guān)系形成入侵檢測引擎；步驟2，進(jìn)行入侵檢測引擎多閾值掃描，超過閾值的傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源；步驟3，設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如果根據(jù)運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置的標(biāo)簽數(shù)據(jù)源對傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，則設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送來自該設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)發(fā)送來自該設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，其特征在于，步驟2中，還進(jìn)行信任度判別。
3.如權(quán)利要求1所述的可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，其特征在于，步驟1中，先判定融合邏輯是否變化，如果是，則在數(shù)據(jù)融合過程中根據(jù)邏輯運(yùn)算關(guān)系建立陰影邏輯，并根據(jù)陰影邏輯形成入侵檢測引擎，否則直接執(zhí)行步驟2。
4.如權(quán)利要求2所述的可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，其特征在于，步驟3中，如果根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)還降低該設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)的信任度。
5.一種可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，其特征在于，包括步驟1，在路由的基礎(chǔ)上建立信息流邏輯關(guān)系，并根據(jù)信息流邏輯關(guān)系分層形成入侵檢測引擎；步驟2，進(jìn)行入侵檢測引擎多閾值掃描，并對超過閾值的傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置標(biāo)簽，該傳感器節(jié)點(diǎn)被相鄰的簇頭覆蓋；步驟3，對設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如果根據(jù)運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，則隔離該設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)，否則繼續(xù)發(fā)送來自該設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，其特征在于，步驟2中，還進(jìn)行信任度判別。
7.如權(quán)利要求5所述的可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，其特征在于，步驟1中，先判定拓?fù)浠蛘哌壿嬍欠褡兓?，如果是，則在路由的基礎(chǔ)上建立信息流邏輯關(guān)系，并根據(jù)信息流邏輯關(guān)系分層形成入侵檢測引擎，否則直接執(zhí)行步驟2。
8.如權(quán)利要求6所述的可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，其特征在于，步驟3中，如果根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，還降低設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)的信任度。
9.如權(quán)利要求6所述的可重構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)入侵檢測方法，其特征在于，如果根據(jù)邏輯運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，還上報(bào)該設(shè)置標(biāo)簽的傳感器節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了步驟1，在數(shù)據(jù)融合過程中根據(jù)邏輯運(yùn)算關(guān)系建立信息流邏輯關(guān)系，并根據(jù)信息流邏輯關(guān)系形成入侵檢測引擎；步驟2，進(jìn)行入侵檢測引擎多閾值掃描，超過閾值的傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源；步驟3，設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如果根據(jù)運(yùn)算結(jié)果判定設(shè)置的標(biāo)簽數(shù)據(jù)源對傳感器節(jié)點(diǎn)有影響，則設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送來自該設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)發(fā)送來自該設(shè)置標(biāo)簽數(shù)據(jù)源的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。本發(fā)明利用可編程邏輯器件的重構(gòu)特性和多源融合物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，對物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的硬件級信息流進(jìn)行安全監(jiān)控，有助于入侵攻擊的定位和隔離，提高物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有入侵檢測系統(tǒng)的靈活性和實(shí)時(shí)性。
文檔編號H04L29/06GK102420824SQ20111039113
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者佟鑫, 李瑩, 陳嵐 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所