無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中信任管理研究與應用.pdf

1、隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展，計算技術(shù)、無線通信技術(shù)和微電子技術(shù)的日益成熟，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應用領(lǐng)域也越來越廣泛。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在應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)點之間實現(xiàn)安全通信是無線傳感器網(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，卻無法有效地抵御由于節(jié)點被俘獲而發(fā)生的內(nèi)部攻擊

2、，因此需要建立有效的安全機制以便及時識別被俘獲節(jié)點。作為對基于密碼體系的安全手段的重要補充，信任管理在解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的內(nèi)部攻擊，識別惡意節(jié)點、自私節(jié)點及低競爭力節(jié)點，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，具有較強的研究價值。
　　本文在深入研究國內(nèi)外現(xiàn)有的信任管理模型的基礎(chǔ)上，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，設(shè)計了有效節(jié)能的β信任管理模型。并將該模型引入到GEAR協(xié)議中，通過計算節(jié)點的信任值來建立可信路由，實現(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)在深入研究國內(nèi)外現(xiàn)有的信任管理模型的基礎(chǔ)上，針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點，提出了有效節(jié)能的β信任管理模型。該模型通過多個協(xié)作節(jié)點監(jiān)測節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的行為，計算被監(jiān)測節(jié)點的信任值，并通過信任值建立相鄰節(jié)點間的信任關(guān)系；在信任決策時考慮能量因素，選擇能量高于一定閾值的節(jié)點作為路由節(jié)點，從而保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能量負載均衡。該模型

4、采用較為簡單的計算方式，而且避免了節(jié)點間的大量通信，屬于輕量級模型，能夠適用于能量受限的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。
　　(2)針對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。利用信任模型對節(jié)點進行信任評估，選擇能量高于一定閾值且信任值較高的節(jié)點建立可信路由；同時考慮節(jié)點能量受限這一因素，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)點能量的消耗

5、，延長節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中的使用時間。該協(xié)議可以延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間并且能增強網(wǎng)絡(luò)的安全性。
　　(3)采用網(wǎng)絡(luò)仿真工具 NS2對R-GEAR協(xié)議和GEAR協(xié)議進行仿真，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)量三個性能參數(shù)來測試算法的可靠性和能耗性，并對仿真結(jié)果進行了比較分析。實驗結(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確的判斷節(jié)點的可信性、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的資源利用、增強網(wǎng)