本文關(guān)鍵詞：基于信任管理機制的WSNs簇頭選舉策略

  更多相關(guān)文章： 分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò) 簇頭選舉 安全 信任 能耗

【摘要】：近年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)已逐步應(yīng)用至軍事、商用等多個領(lǐng)域,且常被部署于無人監(jiān)管的開放式環(huán)境中,網(wǎng)絡(luò)安全性難以得到保障。路由協(xié)議是WSNs穩(wěn)定運行的基礎(chǔ),其中分簇WSNs因其易管理、可擴展性強等特點得到了廣泛的研究和應(yīng)用,簇頭作為分簇WSNs網(wǎng)絡(luò)通信和安全的瓶頸,其選舉策略成為當(dāng)前研究中的重點。因此如何設(shè)計出適合分簇WSNs的安全機制,并加強簇頭選舉的合理性是當(dāng)前十分重要的研究方向。為了提高分簇WSNs的安全性,本文提出了一種集中式的信任管理機制,該機制制定出一系列具有針對性的節(jié)點惡意行為檢測方案對節(jié)點行為進行檢測,并將檢測結(jié)果作為節(jié)點信任參數(shù)用于節(jié)點信任值的評估計算,通過使用信任值對節(jié)點可信度進行評估,繼而進行多種安全決策以提升網(wǎng)絡(luò)安全性。集中式的信任管理策略采用由基站對所有節(jié)點的信任值進行計算、存儲、管理和決策的方式,這種方式可以實現(xiàn)信任值的全局性,避免節(jié)點在系統(tǒng)中存在不同信任值而引起的安全策略上的沖突問題,同時可以減少信息重復(fù)計算產(chǎn)生的能量浪費,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)對節(jié)點信任更加直接有效的管理和應(yīng)用。本文主要將信任值的評估結(jié)果作為簇頭選舉時的參考依據(jù),確保簇頭的安全性。為了解決傳統(tǒng)簇頭選舉策略存在的問題,加強網(wǎng)絡(luò)安全性,節(jié)省能量并平衡網(wǎng)絡(luò)負載,本文提出了一種基于信任管理機制的集中式簇頭選舉策略,首先利用K-Means聚類分簇實現(xiàn)簇結(jié)構(gòu)的均勻劃分,平衡網(wǎng)絡(luò)負載;然后在每個簇內(nèi),利用信任管理機制得到的節(jié)點信任值進行簇頭初選,避免低信任值節(jié)點當(dāng)選簇頭,從而加強網(wǎng)絡(luò)安全性;最后綜合考慮節(jié)點能量、密度和距離多個因素進行簇頭的二次選取,以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能耗并延長網(wǎng)絡(luò)生命周期,最終保證簇頭選舉的安全性和合理性。在上述研究的基礎(chǔ)上,本文實現(xiàn)了安全分簇路由協(xié)議的原型系統(tǒng),實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),本文提出的簇頭選舉方法在提升網(wǎng)絡(luò)安全性的同時將能耗控制在了合理范圍內(nèi),證明了本文提出的簇頭選舉策略的有效性。
【關(guān)鍵詞】：分簇?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò) 簇頭選舉 安全 信任 能耗
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 WSNs安全威脅研究11-12
• 1.2.2 WSNs安全機制研究12-13
• 1.2.3 WSNs簇頭選舉方法研究13-15
• 1.2.4 WSNs信任管理模型研究15-17
• 1.3 國內(nèi)外文獻綜述的簡析17
• 1.4 本文工作內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)17-19
• 第2章 安全簇頭選舉相關(guān)理論基礎(chǔ)19-29
• 2.1 WSNs分簇路由協(xié)議介紹19-21
• 2.1.1 WSNs路由協(xié)議分類19-20
• 2.1.2 經(jīng)典分簇路由協(xié)議介紹20-21
• 2.1.3 經(jīng)典分簇路由協(xié)議問題分析21
• 2.2 WSNs異常行為檢測方法介紹21-23
• 2.3 WSNs信任管理機制介紹23-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 WSNs集中式信任管理機制研究29-51
• 3.1 集中式信任管理模型構(gòu)建29-30
• 3.2 節(jié)點信任參數(shù)獲取30-34
• 3.2.1 選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊檢測30-32
• 3.2.2 惡意數(shù)據(jù)攻擊檢測32-34
• 3.3 節(jié)點信任參數(shù)整合34-35
• 3.4 節(jié)點信任計算35-39
• 3.4.1 貝葉斯信任模型35-37
• 3.4.2 信任初始化37-38
• 3.4.3 信任計算和更新38-39
• 3.5 實驗過程與結(jié)果分析39-50
• 3.5.1 選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊實驗39-44
• 3.5.2 惡意數(shù)據(jù)檢測實驗44-46
• 3.5.3 信任模型實驗46-50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第4章 基于信任管理機制的簇頭選舉策略51-65
• 4.1 安全分簇路由設(shè)計框架51-52
• 4.2 簇頭選舉策略設(shè)計52-57
• 4.2.1 集中式簇頭選舉控制策略52-53
• 4.2.2 基于K-Means的分簇方式53-54
• 4.2.3 基于信任的安全簇頭初選54-55
• 4.2.4 基于能耗的二次簇頭選舉55-57
• 4.3 多跳路由的構(gòu)建57-58
• 4.4 實驗過程及結(jié)果分析58-64
• 4.4.1 K-Means分簇效果實驗58-59
• 4.4.2 基于信任的安全簇頭初選實驗59-60
• 4.4.3 基于能耗的二次簇頭選舉實驗60-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第5章 原型系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)65-81
• 5.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計65-66
• 5.2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)66-72
• 5.2.1 選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊檢測模塊66-67
• 5.2.2 集中式信任管理模塊67-68
• 5.2.3 集中式簇頭選舉模塊68-69
• 5.2.4 多跳路由構(gòu)建模塊69-70
• 5.2.5 數(shù)據(jù)傳輸模塊70-72
• 5.3 實驗過程與結(jié)果分析72-80
• 5.3.1 參數(shù)配置72
• 5.3.2 實驗過程72-77
• 5.3.3 結(jié)果分析77-80
• 5.4 本章小結(jié)80-81
• 結(jié)論81-82
• 參考文獻82-86
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果86-88
• 致謝88

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本文編號：905911