基于分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)低能耗安全路由協(xié)議的研究.pdf

1、作為一種新的信息獲取方式和處理模式，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks，簡稱WSNs)目前已成為通信領(lǐng)域備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。WSNs是一種新型的無基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò)，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)檢測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，通過無線通信的方式把信息傳送到信息匯聚點(diǎn)。WSNs不需要固定的網(wǎng)絡(luò)支持，具有快速展開、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。該項(xiàng)新技術(shù)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。

2、 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有區(qū)別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，如節(jié)點(diǎn)能量、計(jì)算能力、通信帶寬都嚴(yán)格受限，并且高度應(yīng)用相關(guān)，已提出的大量路由協(xié)議不能適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，必須設(shè)計(jì)新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。目前，適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議較多，對(duì)典型的分簇路由協(xié)議LEACH的研究也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。 本文首先針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，總結(jié)、比較分析了典型的路由協(xié)議的路由機(jī)制，同時(shí)從路由安全的角度，

3、概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議中常見的攻擊類型，并對(duì)其安全性進(jìn)行了分析。接著，詳細(xì)分析了LEACH分簇路由協(xié)議，并且在NS2仿真平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了LEACH協(xié)議的仿真，同時(shí)分析研究了LEACH路由協(xié)議的不同仿真參數(shù)對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。然后，本文建議性的提出了對(duì)LEACH協(xié)議的兩種改進(jìn)方案，分別針對(duì)LEACH協(xié)議的能量消耗和安全性進(jìn)行了進(jìn)一步的探討。改進(jìn)方案之一是基于LEACH的區(qū)域簇頭選擇簇間多跳傳輸(LEACH—ZMH)路由

4、協(xié)議，它從簇頭選擇和數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)方面進(jìn)行了優(yōu)化，有效的減少了LEACH路由協(xié)議中的能量消耗。通過在網(wǎng)絡(luò)中劃分區(qū)域，在區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行簇頭選擇，使得簇頭分布更加均勻，從而達(dá)到減少成員節(jié)點(diǎn)與簇頭節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸能量消耗的目的；同時(shí)采用簇間多跳傳輸方式，減少了遠(yuǎn)離Sink節(jié)點(diǎn)的簇頭進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的能量，延長了網(wǎng)絡(luò)的存活時(shí)間。改進(jìn)方案之二是鑒于LEACH路由協(xié)議中缺乏對(duì)安全性的考慮，提出了一種適用于LEACH協(xié)議的安全解決方案，它在LEACH協(xié)議上添

5、加了鏈路的雙向性驗(yàn)證和節(jié)點(diǎn)身份認(rèn)證兩個(gè)過程，使其能夠有效抵御LEACH協(xié)議中最容易遭受的攻擊——HELLOFloods。本文通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了LEACH—ZMH分簇路由協(xié)議在NS2仿真平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)的可行性，以及理論性的驗(yàn)證了適用于LEACH協(xié)議的安全解決方案的有效性。最后，對(duì)本論文的工作進(jìn)行總結(jié)，并提出了本課題領(lǐng)域有待于進(jìn)一步研究的問題。 本論文得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：60672137，60773211)，新世紀(jì)優(yōu)秀人