無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中信任管理研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和微電子技術(shù)的日益成熟，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中存在著多種威脅，如惡意丟包攻擊、Sybil攻擊、Sinkhole攻擊等，種種不安全因素限制了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。這些安全問題受到越來越多研究者的關(guān)注，如何在節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)安全通信是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要研究的核心問題之一?；诿艽a技術(shù)的安全體制能夠很好的抵御外部攻擊，卻無(wú)法有效地抵御由于節(jié)點(diǎn)被俘獲而發(fā)生的內(nèi)部攻擊

2、，因此需要建立有效的安全機(jī)制以便及時(shí)識(shí)別被俘獲節(jié)點(diǎn)。作為對(duì)基于密碼體系的安全手段的重要補(bǔ)充，信任管理在解決無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)部攻擊，識(shí)別惡意節(jié)點(diǎn)、自私節(jié)點(diǎn)及低競(jìng)爭(zhēng)力節(jié)點(diǎn)，提高系統(tǒng)安全性、可靠性和公平性等方面有著顯著優(yōu)勢(shì)，具有較強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值。
　　本文在深入研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的信任管理模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了有效節(jié)能的β信任管理模型。并將該模型引入到GEAR協(xié)議中，通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)的信任值來建立可信路由，實(shí)現(xiàn)了基于β

3、信任管理模型的信任路由協(xié)議R-GEAR，并仿真了R-GEAR協(xié)議的性能。
　　本文的主要研究工作包括:
　　(1)在深入研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的信任管理模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，提出了有效節(jié)能的β信任管理模型。該模型通過多個(gè)協(xié)作節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的行為，計(jì)算被監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的信任值，并通過信任值建立相鄰節(jié)點(diǎn)間的信任關(guān)系；在信任決策時(shí)考慮能量因素，選擇能量高于一定閾值的節(jié)點(diǎn)作為路由節(jié)點(diǎn)，從而保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量負(fù)載均衡。該模型

4、采用較為簡(jiǎn)單的計(jì)算方式，而且避免了節(jié)點(diǎn)間的大量通信，屬于輕量級(jí)模型，能夠適用于能量受限的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
　　(2)針對(duì)位置和能量感知的地理路由協(xié)議 GEAR存在的不足，將有效節(jié)能的β信任管理模型引入 GEAR協(xié)議，建立了信任路由協(xié)議 R-GEAR。利用信任模型對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信任評(píng)估，選擇能量高于一定閾值且信任值較高的節(jié)點(diǎn)建立可信路由；同時(shí)考慮節(jié)點(diǎn)能量受限這一因素，采用數(shù)據(jù)融合的方式減少需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組，從而降低傳感器節(jié)點(diǎn)能量的消耗

5、，延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的使用時(shí)間。該協(xié)議可以延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間并且能增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性。
　　(3)采用網(wǎng)絡(luò)仿真工具 NS2對(duì)R-GEAR協(xié)議和GEAR協(xié)議進(jìn)行仿真，選取包傳輸率、包丟失率和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的數(shù)量三個(gè)性能參數(shù)來測(cè)試算法的可靠性和能耗性，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了比較分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，R-GEAR協(xié)議比 GEAR協(xié)議具有更好的性能，從而證明了有效節(jié)能的β信任管理模型能夠較為準(zhǔn)確的判斷節(jié)點(diǎn)的可信性、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的資源利用、增強(qiáng)網(wǎng)