[發明專利]無線傳感器網絡多路徑安全傳輸方法

有效

• 申請號: 201710445951.3
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107295505B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 黃杰;張云龍;衛錦;萬棄寒;閔溪青;曹山山;朱仟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04W12/00
• 分類號: H04W12/00;H04W12/02;H04W84/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

1.一種無線傳感器網絡多路徑安全傳輸方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)已部署的無線傳感器網絡里，當源節點需要向目的節點傳輸數據時，發送源路由請求消息；

(2)中間節點在進行源路由請求消息廣播時，將自身相關的鏈路信息添加至本節點接收到的路由請求消息中，構成中間路由請求消息；

(3)基站獲得多條最終路由請求消息，從所述多條最終路由請求消息中提取得到網絡拓撲參數，根據竊聽者竊聽能力計算傳輸數據被竊聽的概率，對網絡的安全性進行評估；

所述網絡拓撲參數為根據每一條最終路由請求消息獲取到的傳輸路徑，包括每一條傳輸路徑的跳數、各跳中間節點ID；

所述傳輸數據被竊聽的概率包括普通節點廣播數據被竊聽概率P_u、單條傳輸路徑被竊聽概率和整個無線傳感器網絡被竊聽概率P_pkt；

所述最終路由請求消息為路由請求消息傳輸路徑上最后一個中間節點發送至基站的路由請求消息；

(4)根據使用者對傳輸安全性的要求S_req確定此次傳輸需要的子數據包秩K，建立路由拓撲，返回路由應答消息至源節點；

(5)源節點接收到路由應答消息后，按基站要求將原數據分為以K為秩的子數據包，每一個子數據包通過一條獨立路徑進行傳輸，秩K個子數據包在秩K條確定的拓撲路徑上實現安全傳輸；

所述普通節點廣播數據被竊聽概率P_u的計算公式為：

所述單條傳輸路徑被竊聽概率的計算公式為：

其中X為所述單條傳輸路徑的總跳數；

所述整個無線傳感器網絡被竊聽概率P_pkt的計算公式為：

其中r為竊聽者的竊聽能力范圍，L和W為無線傳感器網絡部署的矩形區域的長和寬，R表示節點的有效通信半徑，X_i為第i條路徑的總跳數，整個無線傳感器網絡中共有M條路徑，從中選擇秩K條路徑，i的范圍即從1到K，K≤M；

秩K的計算步驟為：

建立關于K的條件不等式：P_pkt≤1-S_req；求解所述條件不等式，秩K為使不等式成立的最大正整數。

2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡多路徑安全傳輸方法，其特征在于，所述源路由請求消息包括源節點地址、目的節點地址；

所述中間路由請求消息包括源路由請求消息、中間節點ID。

3.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡多路徑安全傳輸方法，其特征在于，步驟(4)中建立路由拓撲的步驟為：

(4.1)通過公式計算n值；建立n條虛擬路徑；具體步驟為：

(a)選擇網絡拓撲參數中跳數最少的傳輸路徑，記錄下該路徑上各跳中間節點ID，隨后排除掉含有這些ID的傳輸路徑，

(b)從剩余傳輸路徑中選擇一條獨立不相交路徑，接著繼續排除含有所述獨立不相交路徑中中間節點ID的傳輸路徑；

(c)重復步驟a和b，直至獲得n條獨立不相交的虛擬路徑；

(4.2)從n條虛擬路徑中隨機選擇秩K條路徑作為實際傳輸路徑，建立路由拓撲。

4.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡多路徑安全傳輸方法，其特征在于，所述路由應答消息包括步驟(4)中建立的路由拓撲中K條傳輸路徑信息。