CN103702321A - 一种无线传感器网络的路由信誉评估模型 - Google Patents

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孙志敬
钟华
周乔皇
吴昌宇
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Abstract

本发明公开了一种无线传感器网络的路由信誉评估模型，该方法根据对传感器节点信息的产生和传输过程准确性的测量，用信任值、负面信任值和经验信任值来表示节点的信誉度，将节点分类。通过对节点信誉度的计算，确定恶意节点，从而可以构建相应的安全服务。在节点中保存其他节点的信誉度，可以为路由安全性的提高提供更直接的经验。并且随着时间和攻击强度的变化，节点信誉度也在不断的变化中。源节点选择信誉度X(t)最高的路径建立信誉路径。而引入信誉之后的路由评估模型将路由的信誉度作为重要的评估指标，会提高无线传感器网络在不确定条件下的评估准确性，且基于信誉选择路由的路由将有助于提高路由的安全性。

Description

一种无线传感器网络的路由信誉评估模型
技术领域
本发明涉及无线传感器网络通信安全评估领域，更具体地，涉及一种无线传感器网络的路由信誉评估模型。 
背景技术
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)是由大量体积小、价格便宜、具有无线通信和监测能力的传感器节点组成的，随着微电子技术、计算机技术和无线通信技术的飞速发展和日益成熟，WSN在军事、商业、环境监测等众多领域有着广阔的应用前景。但是信息传播媒介的开放性和恶劣的部署环境，给WSN的安全带来了极大隐患，严重制约着无线传感器网络的应用。 
路由和拓扑控制是无线传感器网络通信的重要部分，因此，建立有效的WSN路由安全评估模型和拓扑的安全性定量评估模型是非常有必要的，能够有效的提高路由和拓扑控制的安全性，有效控制风险。WSN的路由安全和拓扑安全性评估，有重要的意义。一方面，有效的网络攻击评估准则和检测方法，可以促进WSN网络生存能力的提升，从而提高系统应对复杂环境下各种攻击的能力。另一方面，在应对来自敌方的恶意攻击时，路由攻击评估与技术和拓扑安全性评估可以为网络反击提供合适的应对策略。 
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种无线传感器网络的路由信誉评估模型，该模型是对无线传感器网络信息产生和传输过程准确性的测量，根据各节点测量数据的异常程度的分析将节点分类，建立信誉函数，通过节点的正向信任值、负面信任值及经验信任值来表示节点的信誉度，通过信誉的传输和迭代过程而建立的。 
为了实现上述目的，本发明的技术方案为： 
一种无线传感器网络的路由信誉评估模型，该评估模型的建立方法为：根据各传感器节点测量数据的异常程度的分析将传感器节点分类，建立信誉函数，通过传感器节点的正向信任值、负面信任值及经验信任值来表示传感器节点的信誉度；通过信誉的传输和迭代过程，建立路由的信誉评估模型。信誉评估模型更加客观，保证模型建立的准确性，并且更适合于具有某些性质的路由协议。
更进一步的，传感器节点Xij的信誉度X(t)是由节点i对节点j考察得到，信誉度X(t)由正向信任值、负面信任值和经验信任值来综合表示； 
正向信任值： 
Figure 2013104482494100002DEST_PATH_IMAGE001
；
负面信任值：
Figure 485821DEST_PATH_IMAGE002
；
经验信任值：。
基于信誉度的安全评估的主要目标是识别恶意节点，建立高信誉路由，从而提高路由自身的安全性。 
更进一步的，所述传感器节点的信誉度X(t)引入遗忘因子
Figure 2013104482494100002DEST_PATH_IMAGE005
， Xij(t+1)为时间段t+1的信誉度，则相互作用的传感器节点对在t+l时间段的信誉度为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
。遗忘因子是用于保障节点在传输过程中，节点信誉度的不断改变时，使过去的信誉信息周期性下降，以保证节点信誉的新鲜性。 
更进一步的，建立信誉评估模型前需设时间具有同步性，源节点到目的结点为相邻节点对（i，i+1），节点对间的信誉值是时间间隔t的连续函数且节点i+1对节点i的信誉保存具有时效性。 
更进一步的，当源节点发起路由请求并建立到达目的节点的具有n个节点的路径后，叠加t时段该路径上所有节点的信誉度，即
Figure DEST_PATH_IMAGE009
； 
则路由的信誉度X(t)定义为：  
Figure DEST_PATH_IMAGE011
。
与现有技术相比，本发明的有益效果为： 
本发明是根据无线传感器网络信息产生和传输过程准确性的测量，用信任值、负面信任值和经验信任值来表示节点的信誉度，将节点分类。通过对节点信誉度的计算，确定恶意节点，从而可以构建相应的安全服务。在节点中保存其他节点的信誉度，可以为路由安全性的提高提供更直接的经验。并且随着时间和攻击强度的变化，节点信誉度也在不断的变化中。源节点选择信誉度X(t)最高的路径建立信誉路径。而引入信誉之后的路由评估模型将路由的信誉度作为重要的评估指标，会提高无线传感器网络在不确定条件下的评估准确性，且基于信誉选择路由的路由将有助于提高路由的安全性。
具体实施方式
下面对本发明做进一步描述，但本发明的实施方式并不限于此。 
基于节点信誉的路由信誉评估模型的建立包括模型假设、路由信誉的综合计算。 
为了使信誉评估模型更加客观，保证模型建立的准确性，并且更适合于具有某些性质的路由协议，首先做以下假设： 
(1)依靠时间同步机制，实现传感器节点保持与基站的时间同步。
(2)传感器节点采用某种路由协议建立了路由，且基站获取了路由的拓扑，网络已进入数据传输阶段。 
(3)在数据传输路径上，源节点方向为上游，目的节点方向为下游。在数据传输路径上的两个相邻的节点，称上游节点i与下游节点i+1为一个相邻节点对(i , i+1)。 
(4)下游节点i+1对上游节点i的信誉值是时间间隔t的连续函数。 
(5)节点i+1对节点i的信誉保存具有时效性。 
在单个节点i对节点j的信誉计算的基础上，将信誉实现机制引入到路由中。当源节点发起路由请求并建立到达目的节点的具有n个节点的路径后，叠加t时段该路径上所有节点的信誉度，记为
Figure 718482DEST_PATH_IMAGE012
。即
Figure 649529DEST_PATH_IMAGE009
； 
则路由的信誉度X(t)定义为：  。
源节点选择信誉度x(t)最高的路径建立信誉路径。而引入信誉之后的路由评估模型将路由的信誉度作为重要的评估指标，会提高无线传感器网络在不确定条件下的评估准确性，且基于信誉选择路由的路由将有助于提高路由的安全性。 
以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。 

Claims (5)

1.一种无线传感器网络的路由信誉评估模型，其特征在于，该评估模型的建立方法为：根据各传感器节点测量数据的异常程度的分析将传感器节点分类，建立信誉函数，通过传感器节点的正向信任值、负面信任值及经验信任值来表示传感器节点的信誉度；通过信誉的传输和迭代过程，建立路由的信誉评估模型。
2.根据权利要求1所述的无线传感器网络的路由信誉评估模型，其特征在于，传感器节点Xij的信誉度X(t)是由节点i对节点j考察得到，信誉度X(t)由正向信任值、负面信任值和经验信任值来综合表示；
正向信任值：                                                
Figure 119407DEST_PATH_IMAGE002
；
负面信任值：
Figure 941870DEST_PATH_IMAGE004
；
经验信任值：
Figure 271220DEST_PATH_IMAGE006
。
3.根据权利要求2所述的无线传感器网络的路由信誉评估模型，其特征在于，所述传感器节点的信誉度X(t)引入遗忘因子
Figure DEST_PATH_IMAGE008AA
， Xij(t+1)为时间段t+1的信誉度，则相互作用的传感器节点对在t+l时间段的信誉度为：
Figure DEST_PATH_IMAGE010AA
。
4.根据权利要求3所述的无线传感器网络的路由信誉评估模型，其特征在于，建立信誉评估模型前需设时间具有同步性，源节点到目的结点为相邻节点对（i，i+1），节点对间的信誉值是时间间隔t的连续函数且节点i+1对节点i的信誉保存具有时效性。
5.根据权利要求4所述的无线传感器网络的路由信誉评估模型，其特征在于，当源节点发起路由请求并建立到达目的节点的具有n个节点的路径后，叠加t时段该路径上所有节点的信誉度，即
Figure DEST_PATH_IMAGE012AA
；
则路由的信誉度X(t)定义为：  
Figure DEST_PATH_IMAGE014AA
。
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