[发明专利]一种评估自私节点声誉的数据转发方法

说明书

本发明请求保护一种评估自私节点声誉的数据转发方法。本发明基于隐马尔科夫模型，利用Viterbi算法在每个时间段T估计节点的状态序列，进而计算出节点的声誉值。当节点的能量等于网络设定的能量阈值ε时，若声誉值高于或等于阈值，则将该节点判定为合作节点，反之，则判定为自私节点，节点感知自私节点后向周围节点广播自私节点的ID。在转发数据之前，根据节点的状态确定消息的转发顺序，并根据节点运动过程中所获知的历史相遇信息计算节点与目的节点的相遇概率，选择消息的最优转发节点。本发明所提出的设计方法能够实现节点能量均衡，且声誉模型计算复杂度低，可精确地检测出自私节点，有效激励自私节点参与消息转发。

技术领域

本发明涉及一种涉及机会网络数据转发策略技术，特别涉及基于评估自私节点声誉的机会网络转发策略设计方法。

背景技术

大量手持智能移动设备的普及推动了无线自组织网的应用。在复杂的无线网络中，由于节点移动、信号衰减等原因，网络常常会中断，但传统的无线自组织网要求在源节点和目的节点间至少有一条确定的链路，因而无法适应这种环境。区别于传统的无线自组织网的通信模式，机会网络中的节点在转发数据之前，并不需要建立端到端的路径，而是利用节点之间的相遇机会进行数据转发，直至消息到达目的节点。这种全新的通信方式引起了业内人士的极大兴趣，被认为是未来无线网络发展的方向之一。

显而易见，消息的投递需要网络中节点间的相互协作。目前机会网络中大多数路由机制均假设网络中的节点为完全的利他主义节点，这种节点无条件积极参与消息的转发。然而，在现实的网络中，节点的能量、缓存空间等资源往往是极其有限的，节点大量转发其他节点的消息可能会导致自身资源耗尽而过早“死亡”，从而无法正常地发送和接收消息。因而上述假设不具有一般性，特别是当网络中没有激励机制激励节点协作的时候。在这种情况下，自私节点通过拒绝接收或直接丢弃其他节点的消息以节省自身资源，减缓能量的消耗，从而达到在网络中生存更长时间的目的。

近年来研究人员在传统的机会网络转发机制上引入了对节点声誉的评估，通过衡量节点的声誉值来判断节点相遇时是否选择转发或接收消息。当声誉值高于或等于阈值时，即选择接收并转发消息，当声誉值低于阈值时，即选择拒绝接收和转发消息，节点的声誉值会随着节点的历史行为等因素而动态变化。这样做的目的即是为了发现自私节点并提高消息的投递概率和传输延迟。

针对机会网络中普遍存在自私节点的情况，这种节点拒绝接收和转发消息，使得合作节点频繁地接收、转发消息会导致能量消耗过快进而过早“死亡”。这不仅会影响合作节点自身消息的接收与发送，还会影响网络拓扑的连通性，造成网络资源分配的严重不公平性。其次，存在诸如消息TTL过期，或者节点缓存有限，合作节点处于合作状态时也可能因为缓存溢出等原因而拒绝接收对方发送的消息，这样会被观察节点感知其发起了自私行为。而当节点的剩余能量低于特定阈值时，节点为了节能也会采取拒绝接收与发送消息等自私行为，也同样会被感知其发起了自私行为。针对这些问题，提出了一种基于隐马尔科夫模型量化节点的声誉值，并以网络状态信息为依据感知节点的阈值，从而检测出自私节点。

发明内容

针对现有技术的不足，提出了一种节点能量均衡、计算复杂度低、精确度高的评估自私节点声誉的数据转发方法。本发明的技术方案如下：一种评估自私节点声誉的数据转发方法，其包括以下步骤：

101、无线自组织网络的初始化步骤：包括初始化节点的初始能量、节点的声誉值及节点的协作度；

102、将时间段T的节点协作度划分为四个区间，每个区间分别对应一个节点行为协作度区间，并建立一阶HMM隐马尔科夫模型，记时刻t所观察的节点协作度所属的区间为o_t，根据节点历史协作度信息，判断每个时间段T观察节点所处的状态，记节点状态集合为S＝{S₁,S₂}，时刻t所处的状态为z_t,z_t∈S；S₁表示合作状态，S₂表示自私状态；