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专利号: 201710657239X
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-05-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法,其特征在于:该方法包括:步骤1:网络模型构建:主要由基站节点、参考节点、普通节点和移动节点构成多区域结构网络,并赋予各节点初始信任值;

步骤2:节点信任管理:设定时间窗;首先更新各节点信任值;然后根据各节点自身更新前后的信任值差异判断各节点是否为可疑节点,选择进行以下步骤之一:A:可疑节点,则触发时间窗对该节点进行连续监测,并设置k个监测间隔;若k个监测间隔内该节点的ΔT(j)均满足ΔT(j)<ε,ε<0,则该节点为背叛节点;反之则不再对该节点进行监测,等待下一轮的信任值更新返回执行步骤2;

B、非可疑节点,执行步骤3;

步骤3:簇头选取:根据各节点信任值、剩余能量以及与参考节点之间的距离选取簇头;

步骤4:路由构建:各区域簇头节点向非簇头节点广播入簇邀请,接收到入簇要求的非簇头节点将包含区域号的数据包发回至簇头;簇头保留区域号相同的节点作为簇成员;各簇头为簇成员分配数据传输时隙和信任更新时隙;

步骤5:路由:各区域簇头将数据发送至参考节点,参考节点通过自身与基站节点之间的距离选择进行单跳或多跳将数据传输至基站节点。

2.如权利要求1所述的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法,其特征在于:所述步骤1中所述的多区域结构网络包括高级簇和低级簇,所述高级簇包括基站节点和参考节点;所述低级簇包括普通节点。

3.如权利要求1所述的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法,其特征在于:所述步骤2中所述的各节点信任值由以下计算模型更新:T(j)=α·DTij+β·IDTij  (1)

式(1)中:T(j)表示网络中某一节点j更新后的信任值;α、β表示权重系数,α+β=1,α>β;DTij为数学期望,其通过式(2)求取;IDTij为间接信任值,其通过式(3)求取;

式(2)中: 表示所选取的主信任评估节点i的评估参数, 分别表示节点j成功转发节点i的次数和节点j未成功转发节点i的次数;

式(3)中: 分别代表第三方节点m作为节点j的中间监测节点,监测到的节点j转发节点i数据的成功次数和失败次数; 则代表节点i对于节点m评价节点j转发节点i数据的行为的正确次数和错误次数。

4.如权利要求1所述的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法,其特征在于:所述步骤2中ΔT(j)通过以下公式求取:ΔT(j)=ΔTt(j)·ΔTt-1(j)=(T(j,t)-T(j,t-1))·(T(j,t-1)-T(j,t-2))  (4)式中:ΔTt(j)表示节点j在第t次更新的信任值与第t-1次更新的信任值之间的差值;ΔTt-1(j)表示节点j在第t-1次更新的信任值与第t-2次更新的信任值之间的差值;T(j,t)表示节点j第t次更新的信任值,T(j,t-1)表示节点j第t-1次更新的信任值,T(j,t-2)表示节点j第t-2次更新的信任值;

ΔT(j)为负则为可疑节点,反之则不然。

5.如权利要求1或2或3或4所述的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法,其特征在于:所述步骤3中簇头的选取具体步骤为:A:将各节点更新后的节点信任值与所有节点初始信任值Vini进行比较;若节点的信任值大于Vini则赋予该节点一比较阈值Y,执行步骤B;反之则不赋予比较阈值;

B:将比较阈值Y与该节点自身随机产生的随机数random进行比较,若存在random

C:若只有一个节点被标记为簇头候选节点,则该节点为簇头;若存在两个或两个以上被标记为簇头候选节点,则计算各簇头候选节点的可信度,选择可信度最大的节点作为簇头;若多个候选簇头节点的可信度相同,则选择X最大的节点作为簇头。

6.如权利要求5所述的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法,其特征在于:所述比较阈值Y通过式(5)或式(6)获得:或

Y=0  (6)

当i∈G时,适用式(5);当 时,适用式(6),G为获得比较阈值Y且未当选过簇头的节点集合;

式(5)中P(T(j))为某一节点的可信度,其可以通过式(7)或式(8)求取:或

P(T(j))=0 VT≤T(j)<Vini  (8)

式(7)、式(8)中T(j)表示节点j的信任值,其通过以下式(1)求取:T(j)=α·DTij+β·IDTij  (1)

式(1)中:T(j)表示网络中某一节点j更新后的信任值;α、β表示权重系数,α+β=1,α>β;DTij为数学期望,其通过式(2)求取;IDTij为间接信任值,其通过式(3)求取;

式(2)中: 表示所选取的主信任评估节点i的评估参数, 分别表示节点j成功转发节点i的次数和节点j未成功转发节点i的次数;

式(3)中: 分别代表第三方节点m作为节点j的中间监测节点,监测到的节点j转发节点i数据的成功次数和失败次数; 则代表节点i对于节点m评价节点j转发节点i数据的行为的正确次数和错误次数;

式(7)中Vini表示所有节点初始信任值;VT表示存活节点的最低信任阈值,其值小于Vini;

式(5)中p表示最优簇头数占总节点数的比例,r表示当前轮数;Eres(j)表示节点j当前轮的剩余能量, 表示当前轮节点j对应区域内所有存活节点剩余能量的平均值,d(j,CKregion.num(j))表示节点j与区域内对应参考节点之间的距离, 表示节点j对应区域内所有存活节点到参考节点距离的平均值,region.num(j)表示节点j对应的区域号,μ是加权系数用于调节能量因素和距离因素的比重,取(0,1)。

7.如权利要求1或2或4所述的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法,其特征在于:所述步骤2中所述的各节点信任值更新计算过程中引入遗忘因子wage。

8.如权利要求3或6所述的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法,其特征在于:所述步骤2中所述的各节点信任值更新计算过程中引入遗忘因子wage,通过遗忘因子wage更新各成功转发次数和未成功转发次数;更新后的成功转发次数等于原成功转发次数乘以遗忘因子wage,再加上 更新后的未成功转发次数等于原未成功转发次数乘以遗忘因子wage,再加上 其中 和 分别表示旧一轮信任更新结束之后,新一轮信任更新之前的时间间隔内,节点j新成功转发节点i数据的次数和节点j新失败转发节点i数据的次数。

9.权利要求1-8所述的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法在智能家居中的应用。