[發(fā)明專利]一種基于能量和信任模型的低功耗自適應(yīng)分簇路由方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010041182.2
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111065108B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王軍;劉經(jīng)濤;蘆賀
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽化工大學(xué)
• 主分類號: H04W16/22
• 分類號: H04W16/22;H04W40/10;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 沈陽技聯(lián)專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

一種基于能量和信任模型的低功耗自適應(yīng)分簇路由方法，涉及一種物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)分簇路由方法，本發(fā)明均衡網(wǎng)絡(luò)能耗以及提高網(wǎng)絡(luò)安全性角度出發(fā)，設(shè)計新的路由算法—基于能量和信任模型的低功耗自適應(yīng)分簇路由算法（Energy and Trust models based Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy，以下簡稱ETM?LEACH）。綜合考慮節(jié)點能量、節(jié)點密度、節(jié)點信任值等多方面因素對路由協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化。算法ETM?LEACH，在選舉簇首時在不同的環(huán)境下分配不同的權(quán)重給能量、密度和信任值，最后通過更新閾值，讓選舉的簇首節(jié)點是能量高效、安全系數(shù)高的節(jié)點，讓網(wǎng)絡(luò)能夠自適應(yīng)識別惡意節(jié)點，平衡網(wǎng)絡(luò)開銷、提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)分簇路由方法，特別是涉及一種基于能量和信任模型的低功耗自適應(yīng)分簇路由方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的迅速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為其感知層的核心得到了廣泛的使用，由于其低功耗、低成本且獨立感知、數(shù)據(jù)存儲、處理以及無線通訊能力在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、家居等諸多領(lǐng)域均有發(fā)揮，應(yīng)用前景非常廣闊。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由大量具備無線通信功能的傳感器節(jié)點組成，節(jié)點可以實時感知監(jiān)測對象的各種信息，并通過自組織網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)方的觀察者，可以解決復(fù)雜的應(yīng)用問題。但由于傳感器節(jié)點部署在開放的環(huán)境中且節(jié)點的能量有限無法二次補給，所以在存儲、通信、計算上都有限制，無法得到安全保障，容易被惡意節(jié)點攻擊造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。選舉剩余能量多且安全系數(shù)高的簇首節(jié)點，對保障網(wǎng)絡(luò)安全、延長網(wǎng)絡(luò)生存周期有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于能量和信任模型的低功耗自適應(yīng)分簇路由方法，該方法綜合考慮節(jié)點能量、節(jié)點密度、節(jié)點信任值等多方面因素對路由協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化。算法ETM-LEACH，在選舉簇首時在不同的環(huán)境下分配不同的權(quán)重給能量、密度和信任值，最后通過更新閾值，讓選舉的簇首節(jié)點是能量高效、安全系數(shù)高的節(jié)點，讓網(wǎng)絡(luò)能夠自適應(yīng)識別惡意節(jié)點，平衡網(wǎng)絡(luò)開銷、提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于能量和信任模型的低功耗自適應(yīng)分簇路由方法，所述方法包括基于能量和信任模型的低功耗自適應(yīng)分簇路由算法，綜合考慮節(jié)點能量、節(jié)點密度、節(jié)點信任值方面因素對路由協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化；算法ETM-LEACH，在選舉簇首時在不同的環(huán)境下分配不同的權(quán)重給能量、密度和信任值，最后通過更新閾值，讓選舉的簇首節(jié)點是能量高效、安全系數(shù)高的節(jié)點，讓網(wǎng)絡(luò)能夠自適應(yīng)識別惡意節(jié)點，平衡網(wǎng)絡(luò)開銷、提高網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性；

包括以下過程：

a. ETM-LEACH多因素模型

ETM-LEACH算法則優(yōu)先計算動態(tài)簇首數(shù)量，然后綜合考慮節(jié)點能量、密度因子、信任因子對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行考量；

b. 信任模型

在節(jié)點信任值計算中，采用節(jié)點直接信任值和間接信任值相結(jié)合的方法。檢測主體i對檢測客體j的信任值評估包括節(jié)點i直接檢測的結(jié)果DTN，以及通過i和j共同的鄰居節(jié)點N1，N2……N檢測的間接信任值ITN，整合后根據(jù)權(quán)重計算出最終信任值FTN；

c. ETM-LEACH算法及流程

根據(jù)公式計算出最優(yōu)簇首數(shù)后，引入能量因子、密度因子、信任因子后計算得到新的閾值，與自己設(shè)定的隨機數(shù)(01)相比較，如果小于給定的閾值，則該節(jié)點在本輪中被選中為簇頭；在選舉簇首節(jié)點是時能夠在剩余能量多、節(jié)點密度大、安全系數(shù)高的節(jié)點當(dāng)選簇首節(jié)點，這樣更有利于讓網(wǎng)絡(luò)更加均衡，延長了網(wǎng)絡(luò)的生存周期，能夠自適應(yīng)識別惡意節(jié)點，保證了網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。

所述的一種基于能量和信任模型的低功耗自適應(yīng)分簇路由方法，所述多因素模型包括：

（1）動態(tài)簇首數(shù)；

（2）能量因子；