欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2020103698595
申请人: 长春工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-10-16
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于信任值的无线传感器网络安全路由协议,其特征在于:包括节点计算信任值,sink决策和路由建立与维护三个阶段;信任值计算包括直接信任值、间接信任值、挥发因子计算和能量信任值计算,最终对其进行加权平均计算综合信任值;sink决策包括sink计算链路质量,传输距离和最优路径;路由建立与维护包括sink根据最优路径值去选择数据传输的路径,并且对其进行更新与维护。

2.根据权利要求1所述的一种基于信任值的无线传感器网络安全路由协议,其特征在于:所述的节点i对节点j的直接信任值如下:               (1)

其中前者代表历史信任值,后者代表当前信任值;和 ( )分别是历史信任值和当前信任值的权重; 和 分别是发送和接收的数据包数与数据包总数的比值,可以表示为:                               (2)                                 (3)此外,定义了挥发因子 和 ,以快速排除从具有高信任值的正常节点转变而来的恶意节点,从而尽快降低先前的高信任值,其表示为:                                 (4)                                 (5)其中T是网络的当前时间,是时间阈值; 和 都是用来调整信任值变化速度的常数;

此外,引入 以保证历史信任值不太小,并使挥发因子在一定范围内周期性衰减;

节点i对节点j的间接信任值是由其公共邻居节点提供的直接信任值计算而来,节点i对节点j的间接信任值入下:                       (6)

其中, 是节点i对u的直接信任值, 是节点u对j的直接信任值,u是i和j的可信公共邻居节点,并且,如果节点i对u的信任值小于阈值 ,则将节点u定义为不可信节点且将其排除网络之外;此外, 的值设置为0.35;

只有当节点j的剩余能量 大于阈值 时,节点j才能参与TSPR的操作,节点i对节点j的能量信任值为:                                 (7)考虑到安全性和能耗,节点i对节点j的综合信任值公式如下:

                   (8)

其中, , 和 分别是满足的直接信任值、间接信任值和能量信任值的权重;并且满足 ,本发明的 , 和 的值分别为0.34、0.4和0.26。

3.根据权利要求2所述的一种基于信任值的无线传感器网络安全路由协议,其特征在于:所述链路质量描述为:                      (9)

其中dis是链路的传输距离,其公式如下:

                 (10)

从公式(9)可以看出,如果存在虫洞攻击,两个恶意节点之间的距离会很长,这必然会产生较大的dis值,从而降低链路质量,将恶意节点排除在链路之外;此外,考虑到链路的延迟,本发明定义了一个最优路径值PV,如下:           (11)

其中jump是链路中的跳数, 和1- 分别是链路质量和链路延迟的权重系数;将链路的PV值从大到小排序,建立路由表,选择最大值作为路由。

4.根据权利要求3所述的一种基于信任值的无线传感器网络安全路由协议,其特征在于:所述的路由建立和路由维护是AODV路由的一个改进;它扩展了AODV路由的请求帧(RREQ)和路由应答帧(RREP);在本发明的RREQ中加入节点ID、综合信任值、剩余能量和跳数;RREP加入了节点的路由表和中继节点的剩余能量;

详细的路由建立过程如下:

源节点i通过向其综合信任值高于阈值的邻居广播RREQ来启动路由建立过程;每个邻居节点接收到RREQ后,检查其与sink的距离是否小于节点i与sink之间的距离;如果是进行第二步;否则,丢弃RREQ;

接收到RREQ的邻居节点检查其剩余能量是否低于预设阈值 ;如果是,则丢弃RREQ,否则跳到步骤3;

邻居节点将其ID、综合信任值、剩余能量和跳数jump=jump+1添加到RREQ并广播RREQ;

接收到RREQ的节点检查其到sink的距离和剩余能量,如步骤1和2,不符合要求的节点丢弃RREQ;此外,每个接收到RREQ的节点检查其每个接收到的RREQ,如果源ID相同,则只广播距离最短、跳数最小的RREQ以避免路由循环,直到sink接收到RREQ为止;

sink可以接收一个或多个RREQ,然后通过公式(11)计算每个路径的PV,并将它们从最大到最小排序,这些排序存储在列表中PV_list;从PV_list中选择最大的PV值作为第一条路径,sink沿着该路径反向发送RREP,直到源节点i;

中间节点在转发RREP过程中,从中读取邻居节点的剩余能量并且更新能量信任值,一旦中继节点的综合信任值或剩余能量低于阈值,节点沿着路径向sink发送RERR以通知其不可靠性;因此sink从PV_list中选择第二大的PV值作为路径再次发送RREP,直到找到最可信的路由路径;

在接收到RREP后,源节点i沿着该路径发送数据,并且该路径上的节点和周围的节点在一定周期 内更新其综合信任值;

路由维护如下:

在数据传输期间,一旦路径中任何节点的综合信任值或剩余能量低于阈值时,则先前的路径将不再可信;然后开始路由维护阶段;不可信节点的上一跳节点沿着反向路由将RERR发送到源节点i;一旦源节点接收到RERR,它将再次运行路由建立,从步骤(1)重新开始。