密集傳感器網(wǎng)絡中基于地址分配的路由與安全問題研究.pdf

1、作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展，物聯(lián)網(wǎng)的概念正席卷全球。物聯(lián)網(wǎng)的感知層是海量數(shù)據(jù)信息的來源，這些海量數(shù)據(jù)主要通過單跳或多跳的接入網(wǎng)傳輸?shù)侥康亩?，其中的單跳網(wǎng)絡由RFID(RadioFrequencyIdentification)標簽與攝像頭等構成，而多跳網(wǎng)絡主要是指傳感器網(wǎng)絡。以傳感器網(wǎng)絡作為依托，本文引入了密集傳感器網(wǎng)絡的概念。它除了有傳感器網(wǎng)絡的大規(guī)模分布，以及受限的節(jié)點資源之外，還引入了密集分布的特性，因而導致網(wǎng)絡管理存在相當?shù)睦щy，其困

2、難尤其表現(xiàn)在網(wǎng)絡內(nèi)節(jié)點的尋址組織，路由方式與通信安全等方面。雖然上述三個問題是這類網(wǎng)絡中的較為傳統(tǒng)的問題，但在密集分布的情況下呈現(xiàn)出較為新穎的一面，具備一定的研究價值。
　　 本文首先針對密集傳感器網(wǎng)絡的地址分配問題進行研究。通過在已有研究的基礎上進行歸納總結，結合諸如密集性及節(jié)點受限的資源的特性，將地理位置相關的邏輯地址分配方式作為關注的重點。SAS（StructuredAddressingScheme）可以用于小規(guī)模和稀疏的

3、多跳網(wǎng)絡中，柵格化的地址分配方式是其最大的優(yōu)勢。當網(wǎng)絡節(jié)點的相鄰節(jié)點數(shù)較少時，SAS可以通過n維的超立方結構來對各節(jié)點分配n維的地址空間，使得網(wǎng)絡中的路由方式簡單且更加健壯。本文基于SAS提出了一種密集網(wǎng)絡下的改進方案，它能為節(jié)點分配二維的地址并盡量保證邏輯地址與原網(wǎng)絡拓撲的相似性。文章通過給出分布式算法的機制及仿真結果，證明了新的結構化地址分配方法對密集傳感器網(wǎng)絡具有實用價值。
　　 在密集SAS邏輯網(wǎng)絡的基礎上，本文也進行了

4、相關路由算法的研究。由于該邏輯網(wǎng)絡與實際網(wǎng)絡僅是宏觀上相似，最短路徑策略的路由不一定能成功轉發(fā)，另外網(wǎng)絡能量消耗也有非均衡的特性，因此本文提出了基于跨越性的尋路方案，并將球面投影引入，提出了一種結合了跨越性的球面最短路徑尋路策略，既可以減少尋路失效的情況的出現(xiàn)，也能在一定程度上均衡網(wǎng)絡節(jié)點的能量消耗。文章通過對球面投影的幾何分析，以及對仿真中的能量消耗的統(tǒng)計，證明了該球面路由方案的可用性。
　　 在數(shù)據(jù)為中心的分布式存儲模式的應

5、用中，密集傳感器網(wǎng)絡要在數(shù)據(jù)的存儲區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)安全性。在DoubleRuling中，所有節(jié)點被預先告知一個散列點h，由h的地址可以確定出所有節(jié)點所屬的經(jīng)緯度，節(jié)點按照所屬的經(jīng)緯環(huán)將數(shù)據(jù)備份到環(huán)上節(jié)點。在機密性方面，本文使用LBK(LocationBasedKey)的方式，生成以h為根的本地密鑰對，通過環(huán)結構進行分組，大大減少了各節(jié)點密鑰的存儲量。在真實性方面，本文通過Hash鏈的方式實現(xiàn)對節(jié)點身份的逐跳認證。并且以定時的更新保證Hash鏈