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随着微电子技术、计算技术和无线通信技术等技术的飞速发展和日益成熟,无线传感器网络被广泛应用于军事、环境监测等多个领域。无线传感器网络在应用中存在着多种威胁,如恶意丢包攻击、Sybil攻击、Sinkhole攻击等,种种不安全因素限制了无线传感器网络的发展,这些安全问题受到越来越多研究者的关注。其中信任管理在分布式网络中的应用被认为是对传统网络安全技术的有效补充,对其在无线传感器网络中的安全模型加以研究,具有较强的理论价值和现实意义。本文结合国内外现有的分布式网络中信任模型研究成果的不足和无线传感器网络的特点,提出了能量负载均衡的Beta信任模型;与此同时,将该模型引入冗余路由协议,设计信任检测机制,评估路由节点的信任度,建立可信路由。实现了基于能量负载均衡的Beta信任模型的信任路由协议,并仿真了信任路由协议的性能。主要研究内容包括:
(1)结合现有分布式网络中信任模型研究成果的不足和无线传感器网络的特点,提出了能量负载均衡的Beta信任模型。通过多个节点协作监测节点转发数据包的行为,评估对节点的信任度,建立节点间的信任关系。同时考虑传感器节点的能量限制,在信任决策阶段引入能量负载均衡的机制,延长节点在网络中的存活时间。该信任模型是轻量的,避免了复杂的计算和大量的通信,能够适应传感器节点的能量限制条件。
(2)针对冗余路由协议INSENS的不足,将能量负载均衡的Beta信任模型引入INSENS协议,设计信任路由协议。利用信任模型对路由节点进行信任评估,检测恶意节点,选择信任度高的路由节点建立可信路由,采用信任路由方式转发数据包,摒弃冗余发送方式,大大降低了网络资源的消耗和节点能量的消耗,延长了无线传感器网络的生存时间,提高了网络的有效性。
(3)采用仿真工具NS2,仿真了基于能量负载均衡的Beta信任模型的信任路由协议,与INSENS协议的性能进行了比较,验证了能量负载均衡的Beta信任模型的有效性。