基於節點可信度量的無線感測器網路層次路由算法

《基於節點可信度量的無線感測器網路層次路由算法》是依託北京航空航天大學，由馮仁劍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於節點可信度量的無線感測器網路層次路由算法
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：馮仁劍
• 項目類別：面上項目

項目摘要

無線感測器網路的路由協定決定著信息從源節點傳輸到目的節點的路徑選擇，直接影響到整個網路的性能。基於密碼體系的安全機制只能抵抗路由信息的重放、篡改和錯誤路由信息的注入等外部攻擊，其設計思路與實現機制都無法解決網路內部被俘虜節點所產生的內部攻擊。本課題採用基於信任決策樹的模糊數學度量方法，利用熵理論的信任模型（時間角度），結合雲計算方式（空間角度），在路由中引入節點可信度作為信息素的分配策略，將惡意節點排除出網路；在證據理論基礎上，採用冗餘策略和挑戰應答等手段，選舉和管理主幹節點，並降低網路能耗；利用半環代數理論，結合貝葉斯算法與模糊神經網路技術，建立新型的層次可信路由算法，並在物理實驗平台上進行驗證。該套方法有效解決路由內部攻擊問題，保證數據安全可信傳輸，提高網路整體路由性能，從可信度量和網路內部安全形度，豐富和發展無線感測器網路路由協定，具有重要的科學意義和套用價值。

結題摘要

針對基於密碼體系的安全機制只能抵抗路由信息的重放、篡改等外部攻擊而無法解決網路內部節點被俘虜而產生的內部攻擊的問題，本課題研究了一套提高網路路由安全性的新方法。根據感測器節點特性，定義節點信任度的各種構成因子，採用基於D-S證據理論的數學度量方法計算節點信任度，在路由中引入節點可信度作為信息素的分配策略；利用不完全信息博弈理論，結合貝葉斯算法與伯努利方程，建立兩級動態貝葉斯博弈模型的惡意節點檢測模型，將惡意節點排除出網路；在模糊理論與無約束最佳化算法基礎上，採用冗餘策略和挑戰應答等手段，選舉和管理主幹節點，並降低網路能耗；在LEACH算法和簇頭節點可信選舉的基礎上，建立新型的層次可信路由算法。在理論研究的基礎上，設計出一套包括新型感測器節點、網關設備和測試床的感測網研發測試綜合平台，對算法的有效性評估和實用性進行了驗證。本項目的研究成果已發表13篇論文（其中SCI檢索 5篇，EI檢索 8篇），在項目執行過程中，培養博士研究生2名，碩士研究生6名。本項目研究可套用於工業控制與監測、安全與軍事、物資跟蹤與管理、環境感知和健康監測等領域。