ad hoc網(wǎng)絡(luò)尋路階段的合作激勵機制研究new

1、稿件編號：076271Adhoc網(wǎng)絡(luò)尋路階段的合作激勵機制研究網(wǎng)絡(luò)尋路階段的合作激勵機制研究黃蕾，劉立祥（中國科學院軟件研究所綜合信息系統(tǒng)技術(shù)國家級重點實驗室，北京，100080）摘要：摘要：如何激勵屬于不同利益最大化實體的自私節(jié)點合作是當前Adhoc網(wǎng)絡(luò)研究中的一個熱點問題?，F(xiàn)有的自私節(jié)點檢測和激勵機制主要針對數(shù)據(jù)傳輸階段，不能適應尋路階段的特點。本文基于鄰居節(jié)點中繼和生成的路由請求包之間的統(tǒng)計關(guān)系，提出了一種適用于按需路由協(xié)議尋路階

2、段的自私行為檢測和懲罰機制，并利用博弈論工具將其建模為噪聲環(huán)境下的重復囚徒困境博弈，對算法激勵合作的有效性進行分析。理論分析和仿真結(jié)果顯示，本算法能夠有效地懲罰尋路中的自私行為，促進節(jié)點合作。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：Adhoc網(wǎng)絡(luò)，路由，自私檢測，合作激勵，博弈論StudyoncooperationstimulationmechanisminroutediscoveryofadhocwksHuangLeiLiuLixiang(NationalK

3、eyLabatyofIntegratedInfmationSystemTechnologyInstituteofSoftwareChineseAcademyofSciencesBeijing100080)Abstract:Howtostimulateselfishnodeswhichbelongtodifferentutilitymaximizingentitiestocooperateisahottopicinadhocwkresea

4、rchcommunity.Currentmechanismsproposedsofarfocusmainlyondetectingselfishbehavistimulatingcooperationindatafwardingstage.Theyarenotapplicableinroutediscoverystage.Basedonstatisticsrelationshipofrouterequestpacketsrelayedg

5、eneratedbyaneighbnodethispaperproposedanalgithmtodetectpunishtheselfishnessinroutediscoverystagefondemroutingprotocols.Thealgithmwasmodeledwiththetoolofgametheyastherepeatedprisonerdilemmainnoisyenvironmentitseffectivene

6、sstostimulatecooperationwasanalyzedwiththemodel.Theeticanalysissimulationresultsshowedthatourschemecouldpunishtheselfishnessinroutediscoveryeffectivelythusstimulatenodestocooperate.Keywd:Adhocwkroutingselfishnessdetectio

7、ncooperationstimulationgamethey1引言引言Adhoc網(wǎng)絡(luò)由一組移動或固定的無線節(jié)點組成，信息交流等網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵任務(wù)的實現(xiàn)需要各節(jié)點之間的相互協(xié)作，這種合作性也是現(xiàn)有諸多路由協(xié)議設(shè)計的一個基本假設(shè)前提。但是當節(jié)點屬于不同實體時，其合作性缺乏內(nèi)在的保證，理性節(jié)點更傾向于采取能夠使得自身利益最大化的行動，而不是完全遵從協(xié)議。由于無線傳輸需要耗費大量的能量，因此理性的自私節(jié)點會盡量避免為其他節(jié)點中繼數(shù)據(jù)，從而導致網(wǎng)絡(luò)性

8、能下降，合作用戶利益受損。Adhoc網(wǎng)絡(luò)中自私節(jié)點的激勵機制是當前的一個研究熱點，提出的解決方案可分為三種類型[1]：基于信用的方法（creditbasedmethod），基于聲譽的方法（reputationbasedmethod），和博弈論方法（gametheymethod）?；谛庞玫姆椒ㄒ话憬⒃谔摂M貨幣機制的基礎(chǔ)上，通過精心設(shè)計的支付方式，使得節(jié)點只有在合作的時候才能使自己的利益最大化[24]。這種方法的缺陷在于作為其基礎(chǔ)的虛擬

9、貨幣管理系統(tǒng)，或者需要抗篡改硬件的支持[2]，或者需要集中的支付服務(wù)[4]，尚未有令人滿意的解決方案；基于聲譽的方法記錄節(jié)點的過往行為，綜合直接觀察結(jié)果和第三方信息形成對節(jié)點合作性的判斷，對不合作的自私節(jié)點以拒絕服務(wù)的方式進行懲罰，從而達到促進合作的目的[58]。目前聲譽系統(tǒng)采用基于Watchdog[8]的隱式響應或基于ACK的顯式響應作為監(jiān)測的主要方式，[1][910]等文獻指出現(xiàn)有監(jiān)測機制的不準確性是聲譽系統(tǒng)應用的主要障礙；博弈激勵

10、機制大多建立在“針鋒相對（TFT）”策略及其變種的基礎(chǔ)上，目前提出的方案多是各節(jié)點根據(jù)自己數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β蕘碚{(diào)整為網(wǎng)絡(luò)中其它節(jié)點中繼分組的概率[1113]。這類文獻重在納什均衡的證明，使用了較強的假設(shè)條件，距離實際應用尚有一段距離。上述文獻提出的激勵機制大多是針對數(shù)據(jù)傳輸階段節(jié)點的自私行為而設(shè)計的，一個基本假設(shè)是節(jié)點稿件編號：076271的統(tǒng)計范圍為REQs1的那些記錄。30和10節(jié)點場景下ξ的分布如圖1所示?？梢钥闯?，兩個場景中ξTh