[發明專利]基于演化博弈的分簇無線傳感器網絡惡意程序傳播模型

在審

• 申請號: 201611034933.8
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106656571A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 李冬輝;王藝琳;李林
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/06;H04W84/18
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司12209
• 代理人: 高璇

1.一種基于演化博弈的分簇無線傳感器網絡惡意程序傳播模型，其特征在于：包括無線傳感器網絡模型、改進的二維元胞自動機惡意程序傳播模型、多人演化博弈模型四個系統模型，其中：

無線傳感器網絡模型是分簇的無線傳感器網絡模型，包含n個靜態的傳感器節點，這些節點以節點密度σ被隨機均勻地分布在二維區域內，每個傳感器節點最大發射距離為r，該模型中有三種類型節點：基站、簇頭節點和終端傳感器節點；

二維元胞自動機模型，在該系統模型中，l×l個獨立的被稱為元胞的對象構成的一種獨特方式排列在二維元胞空間中，元胞自動機是由元胞空間、時間變量、元胞鄰域、元胞狀態集、元胞狀態轉換函數等組成的；改進的二維元胞自動機惡意程序傳播模型是將無線傳感器網絡中傳感器節點的特性劃分為以下四種狀態：傳感器節點處于能正常工作但易被惡意程序感染狀態、傳感器節點已被惡意程序感染狀態、被感染的傳感節點經過治療后從感染狀態轉化過來，即具有免疫力、傳感器節點失去所有的功能的狀態；

多人演化博弈模型四個系統模型包括兩種攻擊情況，一種是惡意程序直接對傳感器節點的攻擊；另一種是通過已感染的鄰居節點采取流行病模型的方式對傳感器節點進行傳播，針對惡意程序攻擊，無線傳感器網絡中傳感器節點采取兩種策略，一種是積極應對策略ρ₁，即根據時隙傳播信息的特性，讓已感染的傳感器節點周圍的節點進入休眠狀態，使得惡意程序不能擴散；另一種是消極應對策略ρ₂，即讓惡意程序以流行病模型傳播。

2.根據權利要求1所述的基于演化博弈的分簇無線傳感器網絡惡意程序傳播模型，其特征在于：所述終端傳感器節點負責感知采集數據并傳輸給簇頭節點進行數據融合；簇頭節點是通過競爭產生，由信任值相對較高的節點擔任，負責將其管轄區域內接收的信息數據融合直接傳輸給基站；基站是網絡中最強大的節點，負責控制網絡和收集數據并管理簇頭節點的信任值。

3.根據權利要求2所述的基于演化博弈的分簇無線傳感器網絡惡意程序傳播模型，其特征在于：所述二維元胞自動機模型是根據無線傳感器網絡結構節點差異度模型而建立的，元胞自動機通過一個四元組來表示(C,P,N,F)，C表示元胞空間；P表示元胞的狀態集；N表示元胞鄰域；F為元胞狀態轉換函數。二維元胞自動機惡意程序傳播模型包括上述的四部分內容，用公式1表示：

CA＝(C,P,N,F) 式1

1)元胞空間：這里代表l×l個格子單元的二維網格，節點在空間中的位置可以用二維網格中的水平坐標i和垂直坐標j表示；

C＝{(i,j)|1≤i≤l,1≤j≤l} 式2

2)元胞的狀態集：包含兩個狀態集分別為P′和P″，且P＝{P′,P″}，無線傳感器網絡數據鏈路層協議的信道訪問原則為：當某節點監聽到信道空閑后再隨機退避一段時間后進行數據發送，當一個節點在發送數據時其鄰居節點均不能發送，只有監聽到信道空閑后才會嘗試發送數據，惡意程序在無線傳感器網絡中的傳播也是遵循該信道訪問規則，在二維元胞空間坐標系中任意節點C_ij的信道訪問狀態為P′_ij(t)＝{0,1}，其鄰居的信道訪問狀態為任意節點C_ij的狀態根據改進的流行病模型，可表示為P″_ij(t)＝{2,3,4,5}，具體分析情況如公式3和式4；

3)元胞鄰域：

本發明設定每個傳感器節點最大的發射距離是r，因此任意節點C_ij的鄰域為

在建立的二維元胞自動機模型中，只有屬于鄰域范圍內的節點才可以相互通信；

4)元胞狀態轉換函數

惡意程序的不同狀態下的分別進行函數轉化。