基于K-means和信任機(jī)制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低能耗安全路由研究.pdf

1、超大規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體技術(shù)、無線通信和微機(jī)電系統(tǒng)等技術(shù)的驚人進(jìn)步和快速發(fā)展，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的發(fā)展鋪平了道路。由于WSN部署的環(huán)境及傳感器節(jié)點(diǎn)自身?xiàng)l件的限制，能量的最大化利用一直是國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。伴隨著 WSN在人類社會(huì)中的實(shí)際應(yīng)用越來越廣泛，其安全性也逐漸引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。論文借鑒近年來學(xué)者提出的相關(guān)理論及改進(jìn)算法，從能量利用和路由安全兩方面出發(fā)，對(duì)WSN能量負(fù)載均衡的安全路由算法進(jìn)行討論研究和分析。在WSN中，

2、層次路由算法相較于其他路由算法，在能耗性方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，論文也是針對(duì)層次路由算法中比較經(jīng)典的LEACH算法進(jìn)行改進(jìn)，提出一種基于K-means聚類算法的均勻分簇、簇間多跳路由算法，并在此基礎(chǔ)上融入混合式信任機(jī)制，建立節(jié)點(diǎn)間的信任模型，以低能耗的代價(jià)提高WSN的魯棒性。
　　針對(duì) LEACH算法存在分簇不均勻和簇頭選舉隨機(jī)性的缺陷，提出一種基于K-means的均勻分簇、負(fù)載均衡的分簇路由算法（KICMH）。論文首先通過K-mea

3、ns聚類算法根據(jù)節(jié)點(diǎn)的位置信息對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行均勻分簇，以實(shí)現(xiàn)整體網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡。節(jié)點(diǎn)根據(jù)其距離簇中心點(diǎn)位置和距基站距離之比以及剩余能量來競(jìng)選簇頭，以實(shí)現(xiàn)簇內(nèi)的負(fù)載均衡。簇頭競(jìng)選成功后，根據(jù)簇頭向基站發(fā)送數(shù)據(jù)的開銷情況，通過Dijkstra算法生成簇頭至基站的最短路徑，建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。為減小構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠鴰淼念~外能量損耗，該過程皆由基站實(shí)現(xiàn)。
　　針對(duì)路由算法面臨的安全威脅，論文在KICMH算法的基礎(chǔ)上，提出一種基于混合式信任機(jī)制的安全

4、路由算法（HT-KICMH）。論文結(jié)合分布式和集中式信任機(jī)制的優(yōu)點(diǎn)，提出一種混合式信任機(jī)制：基站根據(jù)簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文信息以及簇頭記錄鄰居簇頭的一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)（發(fā)送）表來集中式計(jì)算簇頭的信任值，及時(shí)隔離惡意簇頭，同時(shí)建立起簇間的安全多跳路由。而簇頭對(duì)各自簇成員進(jìn)行區(qū)域自治，通過節(jié)點(diǎn)行為對(duì)其惡意與否進(jìn)行信任評(píng)價(jià)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的信任值對(duì)其簇頭競(jìng)選因子做出相應(yīng)的校正，并向基站推薦可靠的候選簇頭。
　　為驗(yàn)證論文提出算法的性能及準(zhǔn)確性，論文通過