多阶段的无线可充电传感器网络对恶意程序的攻防方法技术

本发明专利技术涉及一种多阶段的无线可充电传感器网络对恶意程序的攻防方法，包括：S1，建立布置于可充电无线传感器网络中的太阳能能量补充装置，对所述太阳能充电模型进行数学描述；所述太阳能能量补充装置包括能捕获太阳能状态和不能捕获太阳能状态；S2，分时段建立可感染恶意程序的可充电无线传感器网络的流程图，并对流程图进行微分方程的描述；S3，分时段建立对应的代价成本函数，同时建立对应时段的哈密尔顿函数；S4，分时段根据微分博弈的双边极大值原理，分类求出无线传感器网络对恶意程序的最优攻防策略，这对无线可充电传感网中能量捕获对象是太阳能，潮汐能等具有周期性变化的能量具有非常大的指导意义。

Attack and defense of malicious program in multi-stage wireless rechargeable sensor network

【技术实现步骤摘要】
多阶段的无线可充电传感器网络对恶意程序的攻防方法
本专利技术涉及传感器网络
，特别是涉及一种多阶段的无线可充电传感器网络对恶意程序的攻防方法。
技术介绍
随着无线传感器网络技术的不断更新换代，其应用层面所涉及的也越来越广，像军事领域，医疗卫生，智能家居，环境监测，建筑安全，地震监测，智能交通，深海监控等等，由此必将带来巨大的经济效益。但是由于无线传感器网络的结构特性，假若在没有任何防御措施的情况下，恶意程序会迅速感染整个网络，由此带来的网络瘫痪，信息泄露都将造成巨大的经济损失。同时在敌我双方的战场中，针对敌方所布置的用于监测我方区域的传感网，我方使用散播恶意程序的方式去破坏敌方的传感网，造成敌方网络的瘫痪或者反窃听敌方的消息，都将有利于我方的效益。恶意程序在无线可充电传感器网络的传播从最基础的SIR模型，即易感状态-感染状态-修复状态，逐渐在这个基础上增加了Q状态，即隔离状态，E状态，即暴露状态，还有各种休眠状态等等，这些都是从节点感染层面去探讨细化的。布置于可充电无线传感器网络的太阳能能量补充装置在每天日出的时候开始工作，在每天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多阶段的无线可充电传感器网络对恶意程序的攻防方法，其特征在于，包括：/nS1，建立布置于可充电无线传感器网络中的太阳能能量补充装置，对所述太阳能充电模型进行数学描述；所述太阳能能量补充装置包括能捕获太阳能状态和不能捕获太阳能状态；/nS2，分时段建立可感染恶意程序的可充电无线传感器网络的流程图，并对流程图进行微分方程的描述；/nS3，分时段建立对应的代价成本函数，同时建立对应时段的哈密尔顿函数；/nS4，分时段根据微分博弈的双边极大值原理，分类求出无线传感器网络对恶意程序的最优攻防策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种多阶段的无线可充电传感器网络对恶意程序的攻防方法，其特征在于，包括：
S1，建立布置于可充电无线传感器网络中的太阳能能量补充装置，对所述太阳能充电模型进行数学描述；所述太阳能能量补充装置包括能捕获太阳能状态和不能捕获太阳能状态；
S2，分时段建立可感染恶意程序的可充电无线传感器网络的流程图，并对流程图进行微分方程的描述；
S3，分时段建立对应的代价成本函数，同时建立对应时段的哈密尔顿函数；
S4，分时段根据微分博弈的双边极大值原理，分类求出无线传感器网络对恶意程序的最优攻防策略。


2.根据权利要求1所述的多阶段的无线可充电传感器网络对恶意程序的攻防方法，其特征在于，对所述太阳能能量补充装置进行数学描述的步骤包括：
P(t)＝0当且仅当24n≤t＜6+24n或18+24n＜t≤24+24n；

当且仅当6+24n≤t≤18+24n；
其中n＝0,1,2,3,4,......，表示周期数；
所述P(t)＝0为太阳能能量补充装置处于不能捕获太阳能状态，即此时没有光照；为太阳能能量补充装置处于能捕获太阳能状态，即此时处于有光照的情况；2p为太阳能能量补充装置的捕获太阳能的最大功率。


3.根据权利要求2所述的多阶段的无线可充电传感器网络对恶意程序的攻防方法，其特征在于，当太阳能能量补充装置处于不能捕获太阳能状态时，对流程图进行微分方程的描述的步骤包括：















其中，S(t)为无线传感节点处于易感染状态，I(t)为无线传感节点处于被感染状态，R1(t)为无线传感节点处于免疫状态；D(t)为无线传感节点处于死亡状态，L(t)为无线传感节点处于低能量状态；ASI为恶意程序对正常节点从易感染(St)状态转移到被感染状态的攻击的控制程度；AIL为恶意程序对被感染节点从被感染状态最终走到低能量状态攻击的的控制程度；为传感器网络对正常节点从易感染状态转移到免疫状态的防御的控制程度；为传感器网络对被感染节点从被感染状态转移到免疫状态的防御的控制程度；PSI为节点从易感染状态转移到被感染状态的转移概率；为节点从易感染状态转移到免疫状态的转移概率；PSL为节点从易感染状态转移到低能量状态的转移概率；为节点从被感染状态转移到免疫状态的转移概率；PIL为节点从被感染状态转移到低能量状态的转移概率；为节点从免疫状态转移到低能量状态的转移概率；PLD为节点从低能量状态转移到死亡状态的转移概率；
同时构建如下成本代价函数：



其中，cI为节点在被感染状态运行恶意程序时所导致的过高能耗，信息泄露等产生的成本系数，且满足cI≥0；为节点在免疫状态打补丁所产生的成本系数，且满足cL为节点处于低能量状态而不能正常工作所产生的成本系数，且满足cL≥0；cD为节点在死亡状态时所引致的网络瘫痪导致的成本系数，且满足cD≥0；cPATCH为节点在打补丁时产生的成本系数，且满足cPATCH≥0；cSI为节点受恶意程序感染由易感染状态转移到被感染状态的所产生的成本系数，cSI≥0；cIL为节点在被恶意程序攻击时从被感染状态转移低能量状态时所产生的成本系数，cIL≥0；为死亡节点在每个周期内的两段无太阳时间段末态时产生的终期成本，且满足
根据各个状态的状态微分方程以及代价成本函数，构建的对应时段的哈密尔顿函数为：



根据微分博弈中的双边极大值原理，要使得最优策略成立，协态方程及其终端条件必须满足以下的条件为：



λS(T)＝0；



λI(T)＝0；















λL(T)＝0；
假若满足上述协态方程以及终端条件，在无约束条件以及基于无光照条件下，一个周期内无线可充电传感器网络与恶意程序的最优攻防策略根据双边极大值原理有以下式子，以下四条式子均是时间的函数：












假若控制量均有最值约束，假设各控制量满足以下最值约束不等式：
ASImin≤ASI≤ASImax；
AILmin≤AIL≤AILmax






进一步完善上述无约束情况下的最优策略，并且给出有约束情况下一个周期内太阳能能量补充装置处于不能捕获太阳能时段的各个控制量的最优策略：
1.当则
当则：



当则
2.当则
当则：



当则
3.当则
当则



当则
4.当则
当则
当则

【专利技术属性】
技术研发人员：刘贵云，彭百豪，钟晓静，舒聪，唐冬，向建化，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：广东;44