WSN下分簇算法和秘密比較協(xié)議的研究.pdf

1、WSN(WirelessSensorNetwork)是繼Internet之后的又一次信息革命，將改變?nèi)藗兊纳?，促進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展，進(jìn)一步加強(qiáng)信息世界與物質(zhì)世界之間的聯(lián)系。WSN由傳感器、無線傳輸模塊和信息中心組成，其工作過程為傳感器采集數(shù)據(jù)，通過無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)中心。節(jié)點(diǎn)采用采用微電子設(shè)備，電池供電，在計(jì)算能力、通信能力以及存儲(chǔ)能力都是受限的，很難更換電池或者部署節(jié)點(diǎn)替換。延長WSN的生命周期可以降低網(wǎng)絡(luò)部署成本，延長網(wǎng)絡(luò)的

2、工作時(shí)間。分簇算法是一種網(wǎng)絡(luò)管理方式，簇由簇頭和簇成員組成。簇內(nèi)成員將數(shù)據(jù)發(fā)送至簇頭，簇頭再將數(shù)據(jù)發(fā)送至目的地。簇頭選舉算法是分簇算法的核心，是分簇的基礎(chǔ)。分簇網(wǎng)絡(luò)的通信分為簇內(nèi)通信與簇間通信，簇間通信過程中簇成員將數(shù)據(jù)發(fā)送到所在簇的簇頭，簇間通信是簇頭之間的通信。在WSN中，簇頭承擔(dān)較重的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，會(huì)因消耗能量過多導(dǎo)致失效。簇頭輪轉(zhuǎn)機(jī)制是要求簇內(nèi)成員輪流擔(dān)任簇頭，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，延長WSN的生命周期。高連通的算法為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)提供了更多

3、的路由選擇，對(duì)于負(fù)載均衡具有重要意義。
　　 由于WSN節(jié)點(diǎn)處于開放環(huán)境，無線信號(hào)很容易被偵聽，安全傳輸數(shù)據(jù)成為WSN推廣的關(guān)鍵問題之一。傳統(tǒng)的安全算法在計(jì)算要求、通信要求以及存儲(chǔ)空間上的要求，WSN節(jié)點(diǎn)很難滿足這樣的要求，即使可以運(yùn)行也會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能量耗盡。設(shè)計(jì)輕量級(jí)的安全算法對(duì)構(gòu)建WSN下的安全協(xié)議具有重要的意義，算法應(yīng)該盡可能降低對(duì)計(jì)算能力、通信能力以及存儲(chǔ)能力的要求。秘密比較協(xié)議要實(shí)現(xiàn)的是的具有隱私數(shù)據(jù)的雙方，在不透露各自

4、隱私數(shù)據(jù)的情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，該協(xié)議是安全多方計(jì)算的基礎(chǔ)協(xié)議之一。研究輕量級(jí)的秘密比較協(xié)議不僅對(duì)構(gòu)建實(shí)用的安全協(xié)議具有重要的意義，而且為WSN資源受限環(huán)境下的安全計(jì)算協(xié)議設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。
　　 本文的研究圍繞著WSN下分簇算法和秘密比較協(xié)議展開，其主要工作有:對(duì)WSN下的分簇算法進(jìn)行了研究，針對(duì)“熱點(diǎn)”問題，提出了高連通負(fù)載均衡的分簇算法。分簇算法中，節(jié)點(diǎn)可以屬于不同的簇，可以請(qǐng)求不同的簇頭進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。節(jié)點(diǎn)輪流充當(dāng)簇頭，從而

5、實(shí)現(xiàn)均衡負(fù)載。高連通的網(wǎng)絡(luò)使得簇內(nèi)成員在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)具有多選擇性，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的情況進(jìn)行負(fù)載均衡。算法增強(qiáng)了簇的穩(wěn)定性，提高了網(wǎng)絡(luò)的魯棒性，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，解決了熱點(diǎn)問題，并最終延長了網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
　　 在安全多方計(jì)算基礎(chǔ)協(xié)議方面，利用Range-Encoding編碼技術(shù)，提出了高效和公平的秘密比較協(xié)議。該協(xié)議沒有采用常用的加密算法，而是采用編碼技術(shù)，大大降低算法對(duì)計(jì)算能力、存儲(chǔ)能力的要求，適用于WSN節(jié)點(diǎn)。在不借助于可信第三方的條件