引 言

隨著分布式網(wǎng)絡 (Distributed Network，DN) 日益復雜，其安全性機制也呈現(xiàn)多樣性，傳統(tǒng)的基于密碼體系的安全機制主要用來抵抗外部攻擊，無法有效地解決基站被俘而發(fā)生的內(nèi)部攻擊。加之基站的能力有限，現(xiàn)行的基于對稱密碼算法的認證方式，使得基站被俘之后很容易發(fā)生敏感信息泄露，從而可能會導致整個網(wǎng)絡癱瘓。因此，需要引入有效的機制來及時識別被俘基站，以便可以有針對性地采取相應的措施來減少系統(tǒng)損失。為了增強 DN 對網(wǎng)絡內(nèi)部攻擊的免疫力，加強網(wǎng)絡的安全性和可用性，將可信機制應用到 DN 中將成為必然趨勢。近年來，國內(nèi)外對于 DN 的可信性判斷方法主要有預配置法與自組織法兩種。預配置法的核心思想是把傳統(tǒng)對一個中心的權威信任分配到多個預先配置的基站上 ；而另一種則是自組織法，其適用于 Ad-hoc 網(wǎng)絡。文獻提出的基于節(jié)點信譽的路由信譽評估模型比較適用于 WSN 網(wǎng)絡。為此，本文結(jié)合 DN 的安全性現(xiàn)狀，提出了一種基于基站免疫性的DN 可信模型。

1 基站免疫性描述

定義 1 基站免疫性 ：表示基站 i 對另一基站 j 安全性的信任，通常用于表達一方對另一方的應答及時性的描述。假如用 Xij 來表示基站免疫性，則有：

式中，t 是連續(xù)的時間間隔， R0 ! [ , 0 1]。當 R0=1 時，表示信任程度最高 ；反之，當 R0=0 時，表示基站 i 對基站 j 的信任程度最低。

定義 2 正面信任值 ：用于在可信模型中表達及時獲得應答成功的可能性的大小，通常用正面信任值 Tij(t)(Tij(t) 取值范圍是 [0, 1]) 來表示將出現(xiàn)的可信參數(shù)的一個信任值，即正面信任值 ：

式中，α 為常量。

定義 3 負面信任值 ：用于在可信模型中表達不能夠及時獲得應答成功的可能性的大小，可用 Fij(t) 來表示，即 ：

式中，β 為常量。

定義 4 基站經(jīng)驗信任值 : 一方基站 i 無法確定另一方基站 j是否及時應答來自對方的訪問請求，參照經(jīng)驗數(shù)值對雙方基站的信任性描述，可用 Iij 來表示經(jīng)驗信任值，即( ):I tt R0ij" ，基站經(jīng)驗信任值與正面信任值和負面信任值的關系為：

其中，μ0、μ1、μ2 為參數(shù)，且 μ0+μ1+μ2=1。將上述微分方程離散化可得 ：

基站免疫性由正面信任值、負面信任值和經(jīng)驗信任值共同表示。一般情況下，我們用正面信任值所占總信任值的比例來表示基站的免疫性。即 ：

若令 Xij(t) 為相互作用的基站對 (i, j) 在時間段 t 時的免疫性，Xij(t+1) 為 t+1 時間段的免疫性，則相互作用的基站對 (i, j)在 t+1 時間段的免疫性為 ：

其中， 稱為遺忘因子，其作用是為了使過去的免疫性對當前免疫性的影響隨著時間的推移逐漸變小。

2評估模型

在數(shù)據(jù)過程中，假設一方基站為基站i，另一方基站為基 站汁1，則一對相鄰基站為(i,i+1)o

當一方基站發(fā)起請求，等待另一方應答確認后，雙方便 建立起n條傳輸連接，此后所有連接的基站在時間段t內(nèi)的綜 合免疫性可記為sumX(t)。即：

至此，我們便可將該基站的免疫性 X(t) 定義為 ：

3 仿真驗證

假如有 100 個基站，這些基站再進行分組，每組惡意基站數(shù)分別是 5，10，15，20，25，30?，F(xiàn)在再假定，在建立鏈接時，基站配對關系是隨機配對并嵌入可信機制的。

從信息論系統(tǒng)能量評估的一般規(guī)律來講，系統(tǒng)能量是依 靠系統(tǒng)安全可信度來衡量的，即S=klnp,這里取k=1。對于 DN的某一項安全指標*而言，若用安全度P(x)來表示其完 成安全功能的能力，其系統(tǒng)能量值可以定義為：

這樣的話，一旦惡意基站生效，就會導致DN的安全受 到破壞。由此，我們需要引入信息論中的“系統(tǒng)能量差”的概 念，它是指用DS = -log2(P(x)' IP(x))來描述攻擊效果的一 種量值。其中，以P(x)為網(wǎng)絡受攻擊前的安全度,P(x)'為網(wǎng) 絡受攻擊后的安全度，則攻擊效果越嚴重，As越大，反之, As越小。隨著惡意基站數(shù)量的增加，安全系統(tǒng)能量值的變化 如圖1所示。

由此可知，釆用可信機制系統(tǒng)能量差與不釆用可信機制系 統(tǒng)能量差變化斜率的區(qū)別是很明顯的，釆用可信機制的系統(tǒng)能 量差變化率遠遠低于不釆用可信機制的系統(tǒng)能量差的變化率。

4結(jié)語

本文提出了一種基于基站免疫性的DN可信評估模型, 并通過對其安全性進行仿真實驗和評估，結(jié)果表明，基于可 信評估機制的系統(tǒng)具有更高的安全性。

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