CN111818484A - 面向车联网的安全路由控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种面向车联网的安全路由控制方法,采用混合通信方式,其中车和车之间采用多跳路由转发方式,从源车辆节点出发,到目的车辆节点寻找一条最优路由路径,如果目的车辆节点在源车辆节点的通信范围,即一跳距离,直接转发;否则根据车辆节点相关信息,利用贪心策略构建从源车辆节点到目的车辆节点的一条多跳路径,车和路边基站采取分簇方式通信传输,由路边基站所在区域范围内的车辆节点推选簇头,完成信息传输任务,当簇头车辆节点离开当前区域范围,则所在簇瓦解并重新推选簇头。因此,通过采用本发明的面向车联网的安全路由控制方法,可以有效地提高车联网络数据传输的安全性能,预防因遭受攻击而影响整体网络性能的问题发生。
Description
技术领域
本发明涉及路由控制技术领域,具体是指一种面向车联网的安全路由控制方法。
背景技术
随着物联网技术与智能技术发展,作为智能交通领域的重要组成,车联网的概念孕育而生。车联网源于物联网,是泛在物联网架构下的其中重要一环,它是以车辆为信息感知对象,借助新一代信息通信技术,如3G/4G/5G,实现车与X(即车与车、人、路、服务平台)之间的网络连接,提升车辆整体的智能驾驶水平,为用户提供安全、舒适、智能、高效的驾驶感受与交通服务,同时提高交通运行效率,提升社会交通服务的智能化水平。近年来,车联网技术有了一定发展,但也面临着许多挑战,其中安全问题刻不容缓。由于车联网是一个开放的环境,容易遭受网络和物理上的各种恶意攻击,如超声波攻击、无线电干扰等。为此,设计一种面向车联网的安全路由控制方法来提高数据传输的安全性能很有必要。
发明内容
为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种面向车联网的安全路由控制方法,可提高车联网络数据传输的安全性能,预防因遭受攻击而影响整体网络性能的问题发生。
为了实现上述目的,本发明具有如下构成:
本发明提供了一种面向车联网的安全路由控制方法,包括如下步骤:
(1)车辆节点广播报文消息,在得到响应后根据响应的周围车辆节点建立距离自身一跳范围的邻居车辆节点信息表;
(2)从源车辆节点出发,到目的车辆节点寻找一条最优路由路径,按照最优路由路径在所述源车辆节点和目的车辆节点之间传输数据;
(3)车辆节点与路边基站通信采用分簇方式,由路边基站所在区域范围内的车辆节点推选簇头车辆节点,由所述簇头车辆节点完成车辆节点与路边基站的信息传输任务,当簇头车辆节点离开当前区域范围,则所在簇瓦解并重新推选簇头车辆节点。
在一些实施例中,所述步骤(1)包括如下步骤:
车辆节点广播报文信息;
如果车辆节点处于初始状态,在得到周围其他车辆节点的响应后与一跳范围内车辆节点交换信息,确定邻居关系,并各自存储建立自身一跳范围的邻居车辆节点信息表;
如果车辆节点未处于初始状态,则所述车辆节点根据周围其他车辆节点的响应更新邻居车辆节点信息表。
在一些实施例中,所述步骤(2)包括如下步骤:
从源车辆节点出发,到目的车辆节点寻找一条最优路由路径,如果目的车辆节点在源车辆节点的通信范围,即一跳距离,直接转发;否则根据车辆节点相关信息,利用贪心策略构建从源车辆节点到目的车辆节点的一条多跳路径。
在一些实施例中,所述步骤(2)包括如下步骤:
(2.1)从源车辆节点Src开始建立路由路径,创建信息表,更新Src_id为自身id;
(2.2)判断邻居车辆节点是否存在目的车辆节点,若是,则直接转到(2.7);若为普通节点,则继续下一步;
(2.3)获取邻居列表,判断具有相同目的车辆节点的节点数Nebr是否大于0,若是,则执(2.4);若否,则等待时间t后重新执行(2.3);
(2.4)按照公式计算节点被选择为中继车辆节点的概率,其中dSrc,v是源车辆节点Src与下一跳中继车辆节点间的距离,dv,Dest是中继车辆节点v与目标车辆节点间的距离,目标车辆节点为簇头车辆节点,Sv为中继车辆节点的安全概率,K为权重系数;选择具有最大的P(Src,v)的邻居车辆节点作为中继车辆节点v;
(2.5)中继车辆节点记录消息来源Src_id,并检查自身的邻居车辆节点;
(2.6)判断中继车辆节点的邻居车辆节点中是否含有目的车辆节点,若是,则执行下一步;若否,则跳转执行(2.3);
(2.7)完成路径建立,开始在源车辆节点和目的车辆节点之间传输数据。
在一些实施例中,所述步骤(3)包括(3.1)簇头选择策略,所述簇头选择策略包括以下步骤:
(3.1.1)以基站为中心初始化网络,预设簇头最大数量和簇头最大竞争半径在基站一跳范围内,按照公式计算候选簇头的成簇概率,其中di,bs为节点到基站的距离,为距离因子,为当前基站范围内的簇头数量,为簇头数量因子,Si(Si∈[0,1])为节点安全率,α和β分别表示距离因子和数量因子的权重系数,节点以成簇概率PC降序排列,最高的节点生成初始簇头,其余的节点成为候选簇头;
(3.1.2)按照公式计算当前簇头Ci和候选簇头Cj的竞争半径,其中dmax和dmin分别是全网节点到基站的距离最大距离和最小距离,是候选簇头Ci到基站的距离,是候选簇头和离基站最近节点相对距离最远节点的比值;
(3.1.4)确定Cj为簇头车辆节点,并更新簇头列表,对车辆节点发出如簇邀请;
在一些实施例中,所述步骤(3)包括(3.2)节点如簇策略,所述节点如簇策略包括以下步骤:
(3.2.1)当前簇头通过广播,向车辆节点发送如簇邀请;
(3.2.2)车辆节点判断是否接收到如簇邀请,若是,则继续下一步,若否,则持续等待接收邀请;
(3.2.3)车辆节点判断接收到的邀请数量是否大于1,若是,则继续下一步,若否,则直接加入簇;
在一些实施例中,所述面向车联网的安全路由控制方法还包括如下步骤:
在稳定数据传输阶段,源车辆节点采用(k,n)门限秘密共享方案,将数据分解为s份传输,目标节点至少收到其中k条数据,k<s,则可还原数据,完成数据传输。
综上所述,与现有技术相比,本发明提出一种面向车联网的安全路由控制方法,采用混合通信方式,其中车和车之间采用多跳路由转发方式,车和路边基站采取分簇方式通信传输,从而提高车联网络数据传输的安全性能,预防因遭受攻击而影响整体网络性能的问题发生。
附图说明
图1是本发明一实施例的面向车联网的安全路由控制方法的示意图;
图2是本发明一实施例的最优路由路径策略流程图;
图3是本发明一实施例的簇头选择策略流程图;
图4是本发明一实施例的节点如簇策略流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本发明将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略对它们的重复描述。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而,本领域技术人员应意识到,没有特定细节中的一个或更多,或者采用其它的方法、组元、材料等,也可以实践本发明的技术方案。在某些情况下,不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明。
如图1所示,为了解决现有技术中的技术问题,本发明提供了一种面向车联网的安全路由控制方法,采用混合通信方式,其中车和车之间(Vehicle to Vehicle)采用多跳路由转发方式,车和路边基站(Vehicle to Infrastructure)采取分簇方式通信传输。
具体地,所述面向车联网的安全路由控制方法包括如下步骤:
(1)首先,车辆节点通过广播“Hello”报文消息,如果车辆处于初始状态,则在得到响应后与一跳范围内车辆节点交换信息,确立邻居关系,并各自存储建立自己一跳范围的邻居车辆节点信息表;否则,车辆节点更新邻居车辆节点信息表。其中,信息表中每条记录包含由车辆发动机号生成的ID号、位置信息、速度、加速度矢量、行驶方向、所处道路基本信息与当前流量信息组成。
(2)从源车辆节点(Src)出发,到目的车辆节点(Dest)寻找一条最优路由路径,如果目的车辆节点在源车辆节点的通信范围,即一跳距离,直接转发;否则根据车辆节点相关信息,利用贪心策略构建从源车辆节点到目的车辆节点的一条多跳路径。
(3)车辆节点与路边基站通信采用分簇方式,由路边基站所在区域范围内的车辆节点推选簇头,完成信息传输任务。当簇头车辆节点离开当前区域范围,则所在簇瓦解并重新推选簇头。
(4)在稳定数据传输阶段,源车辆节点采用(k,n)门限秘密共享方案,将数据分解为s份传输,目标节点至少收到其中k条数据,k<s,则可还原数据,完成数据传输。
所述步骤(2)的最优路由路径策略包括如下步骤:
(2.1)从源车辆节点Src开始建立路由路径,创建信息表,更新Src_id为自身id。
(2.2)判断邻居车辆节点是否存在目的车辆节点,若是,则直接转到(2.7);若为普通节点,则继续下一步。
(2.3)获取邻居列表,判断具有相同目的车辆节点的节点数Nebr是否大于0,若是,则执(2.4);若否,则等待时间t后重新执行(2.3)。
(2.4)按照公式计算节点被选择为中继车辆节点的概率,其中dSrc,v是源车辆节点Src与下一跳中继车辆节点v间的距离,dv,Dest是中继车辆节点v与目标节点Dest间的距离,目标节点为簇头,Sv为中继车辆节点的安全概率,K为权重系数。选择具有最大的P(Src,v)的邻居车辆节点作为中继车辆节点v。
(2.5)中继车辆节点v记录消息来源Src_id,并检查自身的邻居车辆节点。
(2.6)判断中继车辆节点V的邻居车辆节点中是否含有目的车辆节点Dest,若是,则执行下一步;若否,则跳转执行(2.3);
(2.7)完成路径建立,开始传输数据。
所述步骤(3)中的分簇方式包括以下策略:
(3.1)簇头选择策略,包括以下步骤:
(3.1.1)以基站为中心初始化网络,预设簇头最大数量和簇头最大竞争半径在基站一跳范围内,按照公式计算候选簇头的成簇概率,其中di,bs为节点到基站的距离,为距离因子,为当前基站范围内的簇头数量,为簇头数量因子,Si(Si∈[0,1])为节点安全率,α和β分别表示距离因子和数量因子的权重系数,节点以成簇概率PC降序排列,最高的节点生成初始簇头,其余的节点成为候选簇头。
(3.1.2)按照公式计算当前簇头Ci和候选簇头Cj的竞争半径,其中dmax和dmin分别是全网节点到基站的距离最大距离和最小距离,是候选簇头Ci到基站的距离,是候选簇头和离基站最近节点相对距离最远节点的比值。
(3.1.4)确定Cj为簇头车辆节点,并更新簇头列表,对车辆节点发出如簇邀请。
(3.2)节点如簇策略,包括以下步骤:
(3.2.1)当前簇头通过广播,向车辆节点发送如簇邀请。
(3.2.2)车辆节点判断是否接收到如簇邀请,若是,则继续下一步,若否,则持续等待接收邀请。
(3.2.3)车辆节点判断接收到的邀请数量是否大于1,若是,则继续下一步,若否,则直接加入簇。
综上所述,与现有技术相比,本发明提出一种面向车联网的安全路由控制方法,采用混合通信方式,其中车和车之间采用多跳路由转发方式,车和路边基站采取分簇方式通信传输,从而提高车联网络数据传输的安全性能,预防因遭受攻击而影响整体网络性能的问题发生。
在此说明书中,本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是,很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此,说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (7)
1.一种面向车联网的安全路由控制方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)车辆节点广播报文消息,在得到响应后根据响应的周围车辆节点建立距离自身一跳范围的邻居车辆节点信息表;
(2)从源车辆节点出发,到目的车辆节点寻找一条最优路由路径,按照最优路由路径在所述源车辆节点和目的车辆节点之间传输数据;
(3)车辆节点与路边基站通信采用分簇方式,由路边基站所在区域范围内的车辆节点推选簇头车辆节点,由所述簇头车辆节点完成车辆节点与路边基站的信息传输任务,当簇头车辆节点离开当前区域范围,则所在簇瓦解并重新推选簇头车辆节点。
2.根据权利要求1所述的面向车联网的安全路由控制方法,其特征在于,所述步骤(1)包括如下步骤:
车辆节点广播报文信息;
如果车辆节点处于初始状态,在得到周围其他车辆节点的响应后与一跳范围内车辆节点交换信息,确定邻居关系,并各自存储建立自身一跳范围的邻居车辆节点信息表;
如果车辆节点未处于初始状态,则所述车辆节点根据周围其他车辆节点的响应更新邻居车辆节点信息表。
3.根据权利要求1所述的面向车联网的安全路由控制方法,其特征在于,所述步骤(2)包括如下步骤:
从源车辆节点出发,到目的车辆节点寻找一条最优路由路径,如果目的车辆节点在源车辆节点的通信范围,即一跳距离,直接转发;否则根据车辆节点相关信息,利用贪心策略构建从源车辆节点到目的车辆节点的一条多跳路径。
4.根据权利要求1所述的面向车联网的安全路由控制方法,其特征在于,所述步骤(2)包括如下步骤:
(2.1)从源车辆节点Src开始建立路由路径,创建信息表,更新Src_id为自身id;
(2.2)判断邻居车辆节点是否存在目的车辆节点,若是,则直接转到(2.7);若为普通节点,则继续下一步;
(2.3)获取邻居列表,判断具有相同目的车辆节点的节点数Nebr是否大于0,若是,则执(2.4);若否,则等待时间t后重新执行(2.3);
(2.4)按照公式计算节点被选择为中继车辆节点的概率,其中是源车辆节点Src与下一跳中继车辆节点间的距离,是中继车辆节点v与目标车辆节点间的距离,目标车辆节点为簇头车辆节点,为中继车辆节点的安全概率,为权重系数;选择具有最大的的邻居车辆节点作为中继车辆节点v;
(2.5)中继车辆节点记录消息来源Src_id,并检查自身的邻居车辆节点;
(2.6)判断中继车辆节点的邻居车辆节点中是否含有目的车辆节点,若是,则执行下一步;若否,则跳转执行(2.3);
(2.7)完成路径建立,开始在源车辆节点和目的车辆节点之间传输数据。
5.根据权利要求1所述的面向车联网的安全路由控制方法,其特征在于,所述步骤(3)包括(3.1)簇头选择策略,所述簇头选择策略包括以下步骤:
(3.1.1)以基站为中心初始化网络,预设簇头最大数量和簇头最大竞争半径,在基站一跳范围内,按照公式计算候选簇头的成簇概率,其中为节点到基站的距离,为距离因子,为当前基站范围内的簇头数量,为簇头数量因子,()为节点安全率,和分别表示距离因子和数量因子的权重系数,节点以成簇概率降序排列,最高的节点生成初始簇头,其余的节点成为候选簇头;
(3.1.2)按照公式计算当前簇头和候选簇头的竞争半径,其中和分别是全网节点到基站的距离最大距离和最小距离,是候选簇头到基站的距离,是候选簇头和离基站最近节点相对距离最远节点的比值;
(3.1.3)比较当前簇头和候选簇头的竞争半径,判断是否满足簇头间距,若是,则继续下一步;若否,则去掉该候选簇头,回到(3.1.2);
(3.1.4)确定为簇头车辆节点,并更新簇头列表,对车辆节点发出如簇邀请;
(3.1.5)判断当前簇头数量是否满足,若是,则不再生成簇头;若否,则回到(3.1.2)。
6.根据权利要求1所述的面向车联网的安全路由控制方法,其特征在于,所述步骤(3)包括(3.2)节点如簇策略,所述节点如簇策略包括以下步骤:
(3.2.1)当前簇头通过广播,向车辆节点发送如簇邀请;
(3.2.2)车辆节点判断是否接收到如簇邀请,若是,则继续下一步,若否,则持续等待接收邀请;
(3.2.3)车辆节点判断接收到的邀请数量是否大于1,若是,则继续下一步,若否,则直接加入簇;
(3.2.4)按照公式计算如簇价值,其中是节点到簇头车辆节点之间的距离,是簇头车辆节点范围内的车辆节点数量,选择最大的簇头并加入。
7.根据权利要求1所述的面向车联网的安全路由控制方法,其特征在于,还包括如下步骤:
在稳定数据传输阶段,源车辆节点采用(k,n)门限秘密共享方案,将数据分解为s份传输,目标节点至少收到其中k条数据,k<s,则可还原数据,完成数据传输。
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