鏈?zhǔn)綗o線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種有著特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),被廣泛應(yīng)用到國邊境線、道路交通、井下礦道等狹長區(qū)域的監(jiān)測之中。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大規(guī)模普及,作為其感知層重要組成部分的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也隨之被更為廣泛、深入地部署。然而,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由于其節(jié)點(diǎn)價(jià)格較為低廉,其在計(jì)算、存儲能力和能量方面存在著一定的限制,如何在資源受限的條件下提高網(wǎng)絡(luò)的安全性成為了研究的熱門內(nèi)容。區(qū)塊鏈作為比特幣的底層技術(shù)之一,依靠數(shù)學(xué)手段和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保障了其安全性和可靠性,其在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上的成功應(yīng)用為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全提供了新的解決思路。本文首先分析了區(qū)塊鏈技術(shù)中的核心部分內(nèi)容,對于區(qū)塊頭的構(gòu)成以及Merkle樹結(jié)構(gòu)、查詢進(jìn)行了深入學(xué)習(xí)和了解;對已有的非均勻分簇、基于地理位置的分簇等無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇算法進(jìn)行了研究,并且分析了鏈?zhǔn)綗o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的分布特征�？紤]到無線傳感器節(jié)點(diǎn)有限的資源,本文提出了一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)分組認(rèn)證的PEGASIS路由擴(kuò)展協(xié)議。該擴(kuò)展協(xié)議先引入了基于節(jié)點(diǎn)分布的概率模型并利用模型進(jìn)行分組數(shù)目的計(jì)算,之后通過Merkle樹對組內(nèi)成員進(jìn)行區(qū)塊信息的構(gòu)建,并通過區(qū)塊信息構(gòu)建組內(nèi)互信,實(shí)現(xiàn)分組認(rèn)... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量

第一章緒論5圖1.2中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模隨著國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值不斷提升，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分、作為物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的“千里眼”、“順風(fēng)耳”，其所需攻克的難題也在不斷增加。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)方面，國內(nèi)學(xué)者也做了大量的研究和貢獻(xiàn)�？紤]到區(qū)塊鏈技術(shù)中的Merkle樹是通過哈希函數(shù)將區(qū)塊內(nèi)每個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)的交易的哈希值存儲至Merkle根的，而且Merkle樹的尋址算法較為簡便，于是將Merkle樹應(yīng)用到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，提出了一種基于Merkle樹的廣播認(rèn)證策略[15,16]。同時(shí)，也有學(xué)者考慮到鏈?zhǔn)綗o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的通信能耗和擁塞情況，提出了一種基于分組的節(jié)點(diǎn)部署方案[17]，該方案充分考慮到非均勻分布下節(jié)點(diǎn)的通信半徑與能耗的關(guān)系，并以此為參考將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇，起到了很好的節(jié)能、提高通信質(zhì)量的作用。1.3研究內(nèi)容本文主要內(nèi)容是基于Matlab仿真平臺，模擬本文方案中提出的機(jī)遇區(qū)塊鏈技術(shù)的PEGASIS路由擴(kuò)展協(xié)議。解決方案是首先根據(jù)傳統(tǒng)的PEGASIS協(xié)議設(shè)計(jì)出基于區(qū)塊鏈技術(shù)的安全方案，并針對Merkle可信樹的特點(diǎn)來對無線傳感器節(jié)點(diǎn)存儲的信息進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。最后在Matlab上對該方案進(jìn)行仿真并分析結(jié)果。由于區(qū)塊鏈應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的研究仍在探索階段，本文的研究內(nèi)容和思路可以作為此研究方向的一個(gè)參考。針對本文所要實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，主要的研究內(nèi)容如下所示：1.3.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議自上世紀(jì)90年代開始，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被提出并開始應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，并逐漸向著民用領(lǐng)域轉(zhuǎn)變。隨著WSNs技術(shù)的不斷發(fā)展、演變，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制

第二章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與區(qū)塊鏈技術(shù)11外部網(wǎng)絡(luò)的橋梁，所以由基站對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理直接傳輸至移動端的管理者，或者接入互聯(lián)網(wǎng)甚至衛(wèi)星等傳輸至PC端，并將管理者下達(dá)的監(jiān)測任務(wù)傳遞至監(jiān)測區(qū)域，實(shí)現(xiàn)監(jiān)管兩方的交互。圖2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖2.1.2WSNs的特點(diǎn)及應(yīng)用WSNs作為無線Adhoc網(wǎng)絡(luò)的一種特殊形式，除了基本的分布式網(wǎng)絡(luò)、動態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、有限的能耗和存儲資源、多跳通信自組織網(wǎng)絡(luò)和有限的安全性等AdHoc網(wǎng)絡(luò)所具有的特點(diǎn)之外，還有一些WSNs所獨(dú)有的特點(diǎn)[40,41]：(1)資源受限明顯：考慮到節(jié)點(diǎn)的成本及部署情況，節(jié)點(diǎn)在被部署于監(jiān)測區(qū)域后將很難進(jìn)行電池的更換等操作，因此每個(gè)節(jié)點(diǎn)所具有的用于計(jì)算、通信的能量資源是有限且不可補(bǔ)充的。同時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)所攜帶的都是計(jì)算能力較弱，只能進(jìn)行簡單的與或運(yùn)算；存儲空間較小的集成芯片，存儲空間只有幾百甚至幾十K。相較于其他無線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)情況，WSNs的節(jié)點(diǎn)明顯資源受限嚴(yán)重。(2)部署環(huán)境復(fù)雜：WSNs作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的關(guān)鍵技術(shù)，主要應(yīng)用于目標(biāo)區(qū)域的環(huán)境信息監(jiān)測。監(jiān)測區(qū)域多為無人值守的礦井、國邊境線、交通道路沿線等地區(qū)，通常監(jiān)測區(qū)域的范圍較大且環(huán)境復(fù)雜多變，且所需部署的WSNs規(guī)模較大、節(jié)點(diǎn)達(dá)到上百甚至更多，這對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和安全性提出了較高的要求，并且傳統(tǒng)的普適性方案已經(jīng)出現(xiàn)了弊端，針對不同環(huán)境下采取更加適合的協(xié)議成為了現(xiàn)行方案。(3)節(jié)點(diǎn)密度大、數(shù)據(jù)存在冗余：由于無線傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗受限，其通信半徑也隨之受到了限制，節(jié)點(diǎn)間的距離也就不能特別遠(yuǎn)，所以將存在某些區(qū)域內(nèi)存在著大量的無線傳感器節(jié)點(diǎn)，即節(jié)點(diǎn)分布的密度較大。因此在一定區(qū)域內(nèi)大量部署的無線傳感器節(jié)點(diǎn)所收集的環(huán)境信息有概率存在一定的冗余，甚至在距離終端節(jié)點(diǎn)較近范圍內(nèi)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于聯(lián)盟鏈的微電網(wǎng)身份認(rèn)證協(xié)議[J]. 張利華,胡方舟,黃陽,萬源華,李晶晶.  應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào). 2020(01)
[2]區(qū)塊鏈在電力設(shè)備泛在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)及方案[J]. 江秀臣,羅林根,余鐘民,傅曉飛,盛戈皞,劉亞東,錢勇.  高電壓技術(shù). 2019(11)
[3]基于區(qū)塊鏈的防護(hù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備DDoS攻擊方法[J]. 周啟惠,鄧祖強(qiáng),鄒萍,王秋生,李艷東,姜海森.  應(yīng)用科學(xué)學(xué)報(bào). 2019(02)
[4]認(rèn)知無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議綜述[J]. 王繼紅,石文孝.  通信學(xué)報(bào). 2018(11)
[5]基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的分布式能源交易認(rèn)證模型[J]. 佘維,楊曉宇,胡躍,劉琦,劉煒.  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[6]能源互聯(lián)網(wǎng)中基于區(qū)塊鏈的電力交易和阻塞管理方法[J]. 邰雪,孫宏斌,郭慶來.  電網(wǎng)技術(shù). 2016(12)
[7]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中PEGASIS協(xié)議的研究與改進(jìn)[J]. 劉偉強(qiáng),蔣華,王鑫.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2013(12)
[8]一種基于LEACH與PEGASIS協(xié)議的分層成鏈優(yōu)化路由算法[J]. 嚴(yán)英,郭麗,許建真.  傳感技術(shù)學(xué)報(bào). 2011(09)
[9]Merkle樹遍歷機(jī)制的改進(jìn)及應(yīng)用研究[J]. 劉芳,蔡永泉,王朝翔,鄢楚平.  計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2012(14)
[10]基于分級Merkle樹的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣播認(rèn)證策略[J]. 蔣毅,史浩山,趙洪鋼.  系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào). 2007(24)

博士論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)認(rèn)證與安全檢測研究[D]. 黃建.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多路徑路由協(xié)議研究[D]. 李孟杰.吉林大學(xué) 2019
[2]基于merkle樹的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全的的研究與應(yīng)用[D]. 楊志康.北京郵電大學(xué) 2018
[3]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)多路徑路由協(xié)議研究[D]. 朱文志.南京航空航天大學(xué) 2016



本文編號：3418443