[發明專利]基于元胞自動機的SIRC傳播模型設計方法

在審

• 申請號: 201710274641.X
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN106992827A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 于秦
• 申請（專利權）人: 成都瑞灃信息科技有限公司
• 主分類號: H04B17/391
• 分類號: H04B17/391;H04W84/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于無線傳感器網絡技術領域，尤其涉及一種基于元胞自動機的SIRC傳播模型設計方法。

背景技術

現在，無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)越來越廣泛的應用于生活、經濟與軍事等各個方面。由于無線傳感器網絡中傳感器節點的資源受限且常常布置在環境惡劣的地方，無線傳感器網絡很容易被惡意程序入侵。這些惡意程序可能會竊取網絡信息，甚至破環整個無線傳感器網絡。所以，無線傳感器網絡的安全形式越來越嚴峻。對于惡意程序再無線傳感器網絡中的傳播行為，現有的研究一般都是基于傳染病傳播理論，結合無線傳感器網絡的本身一些特點來構建惡意程序在無線傳感器網絡中的傳播模型，從而找到相應的控制策略來抑制惡意程序在無線傳感器網絡中的傳播。所以，在傳統的SIR(Susceptible-Infective-Recovered)傳染病模型的基礎上，考慮傳感器節點的能量消耗、傳感器節點的傳輸半徑與節點密度、WSN的休眠喚醒機制，構建惡意程序再WSN中的傳播模型，并且分析該模型的平衡點及平衡點的穩定性。

近年來，元胞自動機(Cellular Automata，CA)模型已經廣泛的應用于WSN的各種研究之中。其中，元胞自動機模型是指一種微觀個體相互作用，時間與空間及狀態都是離散化的自組織動態系統。CA模型結構比較簡單，但是它們可以通過簡單的轉換規則來演示復雜系統的動態變化。而且，WSN與元胞自動機有許多相似的地方，其中，WSN中的傳感器節點類似于CA中的元胞，WSN是一個自組織類型的網絡，網絡中的傳感器節點通過收集鄰居的信息等局部信息來實現整個網絡的功能，而CA也是通過鄰居之間的狀態來進行狀態轉換，所以，CA模型用于WSN的研究是非常適合的。在基于CA模型的WSN的研究中，將WSN所在的空間與時間都離散化，同時元胞的狀態也是離散的，在離散空間中，CA中全部元胞都按照相同的演化規則實現無線傳感器網絡的動態變化。

許多的研究者使用元胞自動模型來研究無線傳感器網絡中的惡意程序傳播。其中有文獻較早的使用CA模型來構建惡意程序在WSN的傳播模型，通過他們構建的惡意程序傳播模型，發現WSN的無線信道爭用機制及網絡中節點的整體密度對惡意程序的傳播有較大的影響。另有文獻研究了現有的WSN占中惡意程序傳播模型的不合理的地方，考慮現有的經典惡意程序傳播模型，提出了一種改進的無線傳感器網絡惡意程序攻防優化模型。

但是，在上面的基于CA模型的惡意程序傳播模型之中，他們都沒有考慮WSN中節點間的休眠喚醒調度機制。由于WSN經常布置在環境惡劣、人們可能難以到達的區域，所以對WSN中的傳感器節點進行電池更換是不現實的。

發明內容

本發明的發明目的是：為了解決現有技術中存在的以上問題，本發明提出了一種基于元胞自動機的SIRC傳播模型設計方法。

本發明的技術方案是：一種基于元胞自動機的SIRC傳播模型設計方法，包括以下步驟：

A、將無線傳感器網絡抽象為二維空間，建立無線傳感器網絡模型；

B、對免疫控制節點設定免疫定時器immuneTimer，采用周期性免疫算法控制免疫控制節點進行周期性免疫；

C、采用無線信道分配算法，根據傳感器節點的通信半徑劃分傳感器節點的無線信道；

D、根據傳感器節點的休眠與工作狀態轉化規則和元胞自動機模型中惡意程序傳播轉化規則，構建基于元胞自動機的SIRC傳播模型。

進一步地，所述步驟A將無線傳感器網絡抽象為二維空間，建立無線傳感器網絡模型，具體為：將無線傳感器網絡抽象為大小為L×L的二維空間，在所述二維空間中均勻分布N個傳感器節點，所有傳感器節點均配備有全向天線；再將所述二維空間分為若干個邊長為1的單元格，對每一個單元格采用唯一的位置表示為c_i,j，其中1≤i≤L，1≤j≤L。

進一步地，所述步驟B中對免疫控制節點設定免疫定時器immuneTimer，具體為對免疫控制節點設定免疫周期，采用Rc(n_m,t)表示免疫控制節點是否處于免疫階段，即：

進一步地，所述步驟B中采用周期性免疫算法控制免疫控制節點進行周期性免疫具體包括以下分步驟：

B1、判斷處于時刻t的免疫控制節點是否處于免疫階段；若是則對無線傳感器網絡中的鄰居節點進行免疫；若否則進入步驟B4；

B2、判斷步驟B1中免疫控制節點的nodeNum！是否為0；若是則對無線傳感器網絡中的鄰居節點進行免疫；若否則操作結束；