[發明專利]一種融合信譽評估與巡查機制的無線傳感網安全成簇方法

有效

• 申請號: 201711308704.5
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108124261B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 胡向東;邢有權;胡蓉;唐賢倫;白銀
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W12/12
• 分類號: H04W12/12;H04W24/08;H04W40/10;H04W40/14;H04W40/32;H04W52/02;H04W52/28;H04W52/34
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種融合信譽評估與巡查機制的無線傳感網安全成簇方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：通過改進的leach算法進行成簇；

S2：成簇完成之后，通過每個節點的剩余能量和距簇質心的距離求取節點的簇頭閾值，通過產生隨機數，選擇簇內節點產生的隨機數小于簇頭閾值的節點為簇頭節點，成簇完成之后進入穩定數據傳輸階段；

S3：穩定數據傳輸階段：節點將監測的信息傳送給下一跳節點，通過檢驗節點發送的信息，來判斷節點之間的通信行為，將節點間通信行為與異常行為庫對比，若相似，則判定此次通信行為異常；否則，視此次通信為正常通信；

S4：信譽評估：每個簇頭節點統計簇內每個節點的正常通信行為次數α和異常通信行為次數β，若簇內節點一次通信行為異常，則更新異常通信行為計數β＝β+1，否則更新正常通信行為計數α＝α+1，通過節點的信譽分布，求取節點的信譽值，更新簇頭內節點的信譽值；

S5：巡查機制：每個簇在進行信譽評估的同時巡查機制也在執行，匯聚節點通過產生隨機數來選擇要巡查的目標，若目標為普通節點，則匯聚節點通過與目標節點所在簇的簇頭節點進行通信，獲得目標節點當前的通信行為；若目標節點為簇頭節點，則匯聚節點通過自身信息獲取目標節點當前的通信行為；若目標節點當前的通信行為異常，則將目標節點的異常通信行為計數β＝β+[e^β]，否則更新正常通信行為計數α＝α+1，更新目標節點的信譽值；

S6：更新完節點的信譽值，將其與信譽值閾值比較，若節點的信譽值小于信譽值閾值，則判定節點為惡意節點，廣播全網并剔除出網，若節點的信譽值高于閾值，判定節點為正常節點，繼續通信；

S7：判斷簇頭節點的剩余能量是否大于簇內節點平均剩余能量的0.618倍，若大于，則跳轉S3；若小于，判斷總節點數是否小于10，若總節點數大于10，跳轉S2，否則，整個過程結束。

2.根據權利要求1所述的一種融合信譽評估與巡查機制的無線傳感網安全成簇方法，其特征在于：在步驟S2中，簇質心的算法是求取簇內節點位置的平均值得來，具體為：

其中，k為質心的編號，s_k為編號k的質心擁有的節點數目。

3.根據權利要求1所述的一種融合信譽評估與巡查機制的無線傳感網安全成簇方法，其特征在于：在步驟S2中，無線傳感網在選取簇頭的時候，將節點的剩余能量和節點距質心距離兩因素考慮進去，均衡節點的能量，簇頭選取的閾值為：

式中p是本輪循環中每個節點成為簇頭節點的概率；r為當前的循環輪數；E(n)表示節點的剩余能量；E_aver是節點所屬簇內節點剩余能量的均值；D(n)是節點到簇質心的距離，使用歐式距離；D_aver是簇內所有節點到該簇質心距離的均值；γ是影響因子，用來權衡節點剩余能量與節點到簇質心的距離對簇頭選舉的影響。

4.根據權利要求1所述的一種融合信譽評估與巡查機制的無線傳感網安全成簇方法，其特征在于：在步驟S4中，計算節點的綜合信譽值是通過節點的直接信譽值和間接信譽值通過以下公式得到：

式中為節點i對節點j的直接信譽評估，為節點i通過節點k對節點j的間接信譽評估，其中參數c的取值范圍在0到1之間，用于表示在計算節點的綜合信譽值之時，其直接信譽值所占的比重；為了防止高信譽節點進行惡意誹謗行為，將參數c服從峰值為0.8的正態分布，參數c的值取決于節點的上一時刻的信譽值。

5.根據權利要求1所述的一種融合信譽評估與巡查機制的無線傳感網安全成簇方法，其特征在于：在步驟S5中，在信譽評估檢測惡意節點的基礎上，引入巡查機制，通過匯聚節點對所有節點的隨機巡查，通過懲罰巡查到異常通信行為的節點，使其異常通信行為計數以指數形式增加，信譽值表達式為：

6.根據權利要求1所述的一種融合信譽評估與巡查機制的無線傳感網安全成簇方法，其特征在于：在步驟S7中，為了均衡節點能量，當簇頭節點的剩余能量小于簇內節點平均剩余能量的0.618倍時，重新選取簇頭。