[發明專利]一種基于節點動態信任的機會路由傳輸方法

在審

• 申請號: 202210336083.6
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114845259A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 申曉紅;孫霖;劉鄭國;王海燕;何軻;員一帆;張之琛;馬石磊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W12/121;H04W12/122;H04W40/24;H04W84/18
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種基于節點動態信任的機會路由傳輸方法，通過對網絡通信過程中節點的行為進行監測，判斷網絡節點是否可信，在候選集節點選取過程中，在原有水聲傳感器網絡機會路由協議選取準則的基礎上，考慮候選集節點是否為可信節點。以此保障網絡路由的安全性，惡意節點存在的網絡依然可以進行正常數據傳輸，維持網絡的魯棒性。本發明在正常的路由操作及數據傳輸過程中，通過廣播信任探針包實時更新節點的信任值，并將節點是否可信作為候選集節點選取指標，可以消除欺騙性惡意節點對網絡的影響，而且對于網絡節點而言，額外開銷的增加并不明顯。同時，有效緩解了聯合攻擊情況下，惡意節點對水聲傳感器網絡性能影響，同時保障網絡正常的數據傳輸。

技術領域

本發明涉及水聲傳感器網絡技術領域，特別是一種通過節點行為監測和路徑選擇來識別隔離惡意節點的水聲傳感器網絡安全路由傳輸方法。

背景技術

水聲傳感器網絡是無線傳感器網絡的一個典型應用，作為海洋環境中的一個理想媒介，能夠大范圍、實時的監測目標海域，在海洋資源勘測、海洋環境監測和海域安全保證等領域擁有廣闊的應用前景。

目前，水聲傳感器網絡應用廣泛的機會路由協議利用廣播通信特性，有效提高了惡劣海洋環境下水聲傳感器網絡的端到端數據包投遞成功率。然而，機會路由候選集節點選取機制采取的機會性選取，為下一跳中繼節點選取增加了不確定性，同時，水聲傳感器網絡中節點定位模糊，而水聲傳感器網絡機會路由協議設計過程中，并沒有管理機制來驗證節點實際上是否處于它所聲稱的位置。這些問題為惡意節點在水聲傳感器網絡中實施位置欺騙攻擊創造了機會。

現有水聲傳感器網絡機會路由協議的研究均假設網絡中所有節點可以信任，并沒有考慮到網絡內部節點的安全性和自私性。DBR協議網絡節點根據自身的深度和前一個發送者的深度判斷自身是否成為候選集節點，未考慮發送者是否可信。VBF協議網絡節點通過測量它與中繼節點的距離和信號的到達角計算它們的相對位置，通過比較與源節點目的節點路由向量的距離，判斷自身是否可以成為候選集節點，也默認網絡中所有節點都是可信的。VARP協議浮標節點將自己的深度，跳數，序列號和數據轉發方向嵌入到信標中廣播給鄰居傳感器節點，接收信標的節點設置更新完自己的狀態后，會將跳數加1，并把自己的信息嵌入到信標中，將此信標廣播給鄰居節點，網絡節點彼此之間認為是可信安全的。

從上述研究可以看出，現有水聲傳感器網絡機會路由協議在設計運行過程中，大都未考慮節點是否可信。但在實際網路中，惡意節點進行攻擊時可通過偽裝成合法節點攻擊網絡，而且正常網絡節點在資源不足時，也可能做出一些自私行為，只接受服務而拒絕服務，甚至于丟棄接收到的數據包，網絡存在嚴重安全威脅。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于節點動態信任的機會路由傳輸方法。為了保證己方水聲傳感器網絡在節點失效或者遭受未知攻擊情況下的基本通信傳輸功能，提高己方水聲傳感器網絡的抗毀能力，提出了一種基于節點動態信任的水聲傳感器網絡機會路由協議。本發明通過對網絡通信過程中節點的行為進行監測，判斷網絡節點是否可信。在候選集節點選取過程中，在原有水聲傳感器網絡機會路由協議選取準則的基礎上，考慮候選集節點是否為可信節點。以此保障網絡路由的安全性，惡意節點存在的網絡依然可以進行正常數據傳輸，維持網絡的魯棒性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案的步驟如下：

第一步：網絡節點信任評估；

節點的信任評估通過監測和評估鄰居節點在網絡通信過程中的行為建立或更新信任值，節點信任評估涉及信任值初始化、行為監測、節點綜合信任值、惡意節點管理四部分；

(1)信任值初始化

初始化網絡，初始狀態假設所有節點都是可信的，設置所有節點初始信任值為λ；

(2)行為監測