论文部分内容阅读
无线传感器网络(WSN,Wireless Sensor Networks)是由大量廉价微型、资源有限的传感器节点组成的无线多跳自组织网络,在工业、军事、医疗等领域有着广泛的应用前景。由于节点资源有限,为实现网络数据安全可靠的传输,路由协议的安全性是设计路由的重点与难点。基于此,本文对无线传感器网络路由技术进行研究,从提高网络安全性、降低网络能耗角度出发,在研究蚁群优化算法的基础上,进一步研究节点信任评估机制,进行了以下内容的研究工作:(1)研究节点的信任评估机制。监控相邻节点间的行为,计算节点的直接、间接信任值加权叠加得到综合信任评估值。深入研究了节点信任模型,采用基于改进的D-S证据理论,针对间接证据冲突带来的不可靠性,引入冲突处理机制。基于直接信任、间接信任、冲突处理机制和D-S证据合成规则建立节点D-S证据理论评估模型,用以衡量节点可信度,规避恶意节点。(2)研究节点可信蚁群安全路由协议。在蚁群路由协议中,加入节点信任评估机制。将通过节点信任评估机制获得的节点信任值作为启发素因子引入到蚁群路由协议中,选择高可信度节点作为下一跳,确保节点选择的安全性。在节点的状态转移规则中考虑信息素、启发素和能量因子,同时,信息素更新过程中考虑路由路径节点的剩余能量、信任值和路径跳数,以此来建立高效节能的节点可信安全路由。(3)研究多目标节点可信蚁群安全路由协议。针对单目标求解的缺陷,为解决无线传感器网络资源受限和安全性两大问题,研究了Pareto多目标求解策略,将路由路径的平均剩余能量作为第一个目标函数,将路由路径的平均信任值作为第二个目标函数,提高网络安全性的同时减少网络能耗。采用改进的拥挤距离准则,确保最优解在Pareto前沿广泛均匀地分布。采用NS2网络模拟器作为仿真工具,对研究算法的性能进行验证。与已有的路由算法进行对比分析,仿真结果表明:1)研究的信任评估模型能够很好地评估网络节点的安全可信度,规避恶意节点;2)基于节点可信的蚁群安全路由协议在黑洞攻击情况下,维持网络性能方面具有良好的效果,对黑洞攻击具有一定的防御性;3)多目标节点可信蚁群安全路由协议能更好地改善网络丢包率和能耗,能够以低能耗实现网络安全性,同时也降低了网络资源的虚耗。