[发明专利]一种基于角色层级化的无线传感网安全路由方法

说明书

本发明涉及一种基于角色层级化的无线传感网安全路由方法，将无线传感网节点划分为汇聚节点、安监节点、簇首节点、普通节点。利用Voronoi图对网络进行分簇，通过Dijkstra优化算法建立全网路由。簇首节点收集普通节点数据，融合并发送给汇聚节点，将普通节点数据和融合数据发送给邻近安监节点；安监节点对普通节点和簇首节点进行信誉评估，维护信誉集，将结果发送给汇聚节点，向汇聚节点进行报告异常节点；汇聚节点收集簇首节点感知数据和安监节点信誉报告、异常报告，核实报告真实性，处理异常行为节点、维护网络拓扑。该机制有助于补齐传统模式的安全短板，强化网络节点的不同角色和功能定位，保障无线传感网的路由安全和数据安全。

技术领域

本发明属于无线传感网安全技术领域，涉及一种基于角色层级化的无线传感网安全路由方法。

背景技术

随着通信与网络技术飞速发展，作为一种以互联网为基础，融合了传感器技术、无线通信技术、数字电子技术等的新兴网络通信技术，无线传感网络(Wireless sensornetwork,WSN)成为了研究热点。层次型网络结构一般将网络进行分层，即现阶段研究中比较热门并实用的路由成簇，对于大规模的无线传感网络而言，基于分簇的网络拓扑结构在拓扑管理、能量效率、数据融合与节点协同处理方面都具有明显的优势。

然而传统的分簇路由协议中，对于簇首的依耐性过高，簇首需要接收和融合数据并进行长距离的数据传输，因此，簇首的能耗远大于成员节点。同时，如若簇首数目过多，会导致网络总能耗增多，而簇首数目过少，则失去分层成簇意义，簇首数目过多过少都不利于延长网络生存时间。同样的，面对无线传感网络这样高动态的网络结构，除了能量消耗因素之外也面临着许多的安全问题，其中大多数都来自于攻击者利用恶意节点对网络发起的各种攻击。因此需要建立一种有效的无线传感网络模型以及安全路由方法来解决这些问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种一种基于角色层级化的无线传感网安全路由方法，从而提高无线传感网络能量均衡优化利用，以延长整个网络的生存时间，同时达到检测并排除网络中恶意节点的效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于角色层级化的无线传感网安全路由方法，包括以下步骤：

S1：针对网络中随机分布的普通节点，利用最优簇首数机制获得本轮簇首个数K；

S2：获得当前运行时间now_time，若now_time高于100s则进入安监节点选举阶段，跳转至步骤S3；否则，省去安监节点选举，跳转至步骤S4；

S3：根据安监节点选举机制获得U个安监节点；

S4：通过S1中得到的最优簇首个数K和簇首选举机制得到K个簇首；

S5：利用Voronoi图原理依照选举的簇首节点进行网络区域划分并得到K个簇；

S6：通过簇首维护机制并建立簇内路由，即普通节点与簇首节点之间的路由；

S7：改进Dijkstra路径优化算法，簇首节点根据其余簇首与汇聚节点的距离以及信誉值进行决策连接并实现全网路由；

S8：获得当前运行时间now_time，若now_time高于100s则进入安监节点路由阶段，跳转至步骤S9；否则，跳转至步骤S10；

S9：安监节点与簇首建立路由，基于簇首发送的数据对普通节点和簇首节点进行信誉评估；

S10：针对新建立的无线传感网络模型，通过综合信誉评估机制与汇聚节点间隔考察机制得出节点信誉值D_k；若节点信誉值D_k低于节点最低信誉阈值D_{k_threshold}，则该节点退出网络；