基于無證書螞蟻算法的WSNs路由協(xié)議研究.pdf

1、WSNs是一種大多部署在野外無人區(qū)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)資源極其有限，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)動態(tài)拓?fù)?、自組織，網(wǎng)絡(luò)生命周期也因節(jié)點(diǎn)生命周期影響很大的無線網(wǎng)絡(luò)。這些特性都使得WSNs的路由通信和安全就顯得十分重要，設(shè)計(jì)滿足WSNs特性的安全路由是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。本文介紹了WSNs現(xiàn)有的路由協(xié)議體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全體系結(jié)構(gòu)和SPINS安全協(xié)議框架，從不同層面分析了WSNs的安全需求、路由需求，得出基本的安全路由性能需求。并結(jié)合無證書公鑰密碼體制和螞蟻算法各自的優(yōu)點(diǎn)，在

2、SPINS安全協(xié)議框架下，分析適合WSNs的安全路由協(xié)議研究架構(gòu)。
　　 綜合考慮WSNs安全路由需求、現(xiàn)有的安全算法和螞蟻路由算法后，本文提出了基于無證書和螞蟻算法的WSNs路由算法(B-(CL-PKC)&ACO-R)。該算法由動態(tài)信息素自適應(yīng)螞蟻路由主算法(DAPAS)和無證書多節(jié)點(diǎn)協(xié)同認(rèn)證算法((CL-PKC)-MNCSA)組成。DAPAS負(fù)責(zé)在以Sink節(jié)點(diǎn)查詢驅(qū)動模型的查詢?nèi)蝿?wù)下進(jìn)行Sink節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)間的路由建立過

3、程；(CL-PKC)-MNCSA則負(fù)責(zé)在DAPAS算法路由建立后對路徑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行安全認(rèn)證，保障通信安全。為了克服螞蟻算法的信息素和算法收斂的呆板，DAPAS采用了信息素跟網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)值相關(guān)的動態(tài)自適應(yīng)信息素調(diào)節(jié)機(jī)制。此算法包括3個(gè)子算法：信息素自適應(yīng)調(diào)節(jié)算法(PAA)，根據(jù)鏈路的數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)值和閾值來確定，負(fù)責(zé)路徑信息素的自我調(diào)節(jié)；信息素自適應(yīng)揮發(fā)算法(PAV)，根據(jù)查詢的數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)及其節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)的數(shù)據(jù)項(xiàng)計(jì)數(shù)和閾值，自適應(yīng)調(diào)節(jié)信息素?fù)]發(fā)因子；

4、信息素自適應(yīng)分發(fā)算法(PAD)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)和鏈路質(zhì)量因素對查詢?nèi)蝿?wù)的貢獻(xiàn)，來確定信息素分發(fā)量。WSNs節(jié)點(diǎn)的眾多和廉價(jià)的特性要求其安全認(rèn)證靠傳統(tǒng)的專門認(rèn)證服務(wù)器是不劃算的，于是在(CL-PKC)-MNCSA算法中采用鄰節(jié)點(diǎn)協(xié)同認(rèn)證，把可信節(jié)點(diǎn)組成的認(rèn)證集劃分為仲裁節(jié)點(diǎn)、監(jiān)護(hù)節(jié)點(diǎn)和認(rèn)證節(jié)點(diǎn)。其中，認(rèn)證節(jié)點(diǎn)——負(fù)責(zé)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的認(rèn)證；仲裁節(jié)點(diǎn)——負(fù)責(zé)認(rèn)證過程中沖突的協(xié)商解決，其本身不參與任何節(jié)點(diǎn)的認(rèn)證，但生成系統(tǒng)公共參數(shù)且具有較強(qiáng)的安全維護(hù)功能；