无线传感器网络路由协议安全分析：Directed Diffusion、LEACH、GPSR

典型的安全路由协议包括：Secure Directed Diffusion、Secure LEACH、Secure GPSR等。

Directed Diffusion

Directed Diffusion是一个典型的以数据为中心、查询驱动的路由协议，路由机制包含兴趣扩散、初始梯度建立以及数据沿着加强路径传播三个阶段。

路由机制:
- 兴趣扩散：汇聚节点周期性地广播兴趣消息到其邻居节点，包含对象类型、目标区域数据发送时间间隔、持续时间等。节点收到兴趣消息后，会建立或更新兴趣列表，并将消息转发给邻居节点。
- 初始梯度建立：在兴趣扩散过程中，节点记录邻居节点指定的数据发送率，即梯度。当节点具有与兴趣消息匹配的数据时，将消息发送到梯度上的邻居节点，并根据梯度设置传感器模块采集数据速率。
- 数据沿着加强路径传播：汇聚节点可能通过多个路径接收到相同的数据。汇聚节点会选择最优路径，并将路径加强信息发送到源节点，确保后续数据以较高速率传输。
特点:
- 以数据为中心的传输
- 基于强化适应性的经验最优路径
- 网络内数据汇聚和高速缓存
优缺点:
- 优点: 高效、灵活、适应性强
- 缺点: 缺乏必要的安全防护

LEACH

LEACH是一种低能耗、自适应的基于聚类的协议，它利用随机旋转的本地簇基站来均分网络中传感器的能量负荷。

路由机制:
- 簇头节点选择：节点随机生成一个数字，如果小于阈值，则成为簇头节点。
- 数据传输：非簇头节点将数据发送给所属簇的簇头节点，簇头节点将数据融合后发送给汇聚节点。
特点:
- 本地化的协作
- 动态网络的可扩展性和鲁棒性
- 数据融合减少数据量
优缺点:
- 优点: 能量消耗低、自适应性强
- 缺点: 簇头节点选择容易受到攻击

GPSR

GPSR是一种无线数据报网络的新型路由协议，每个节点可以利用贪心算法依据邻居与自身位置信息自转发数据。

路由机制:
- 贪心算法：节点将数据转发给距离基站最近的邻居节点。
- 右手法则：解决“空洞”问题，当节点接收到通过右手法则转发过来的数据时，会比较自身与邻居节点到基站的距离，如果自身距离更大，则启用贪心算法进行转发。
特点:
- 位置感知
- 自适应路由
优缺点:
- 优点: 路由效率高、适应性强
- 缺点: 易受到位置攻击，可能导致死循环

针对Directed Diffusion协议

针对LEACH协议

针对GPSR协议

总结

无线传感器网络路由协议面临着各种安全威胁。为了提高网络安全，需要对协议进行安全设计，例如引入加密、身份验证、访问控制等机制。同时，需要对攻击手段进行深入研究，开发有效的防御措施。