无线传感器网络安全高效自适应成簇机制与算法研究

摘要

无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价的能量有限的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息并发送给观察者。
　　 由于传感器网络通常部署在无人值守的地方，且随着传感器网络技术的发展及其应用的推广，尤其是在军事、安保等一些对安全性要求较高的部门，这就要求传感器网络必须具有良好的安全性。成簇是无线传感器网络最基本的操作，成簇安全将很大程度上决定着全网的安全，但是到目前为止，大多数成簇协议都没有考虑新节点加入和退出网络的安全问题。
　　 针对上述问题，本文提出了一种安全高效自适应的成簇机制，从节点安全加入网络和节点安全退出网络两个方面入手，实现了网络的安全成簇。同时为了提高网络的能量利用率，本文提出了节点最小能量门限值的概念，以普通节点向自己的簇头节点发送一次完整数据所需要的能量作为节点的最小能量门限值，当节点的剩余能量不足以完成一次完整通信时，节点宣告死亡，不再与簇头通信，从而减少了簇头的通信量和数据融合量，节省了簇头能量，进而延长了网络的生命周期。
　　 仿真实验证明，本文提出的节点加入与退出网络的安全机制能够提高网络的安全性，实现网络的安全自适应成簇。在网络中加入最小能量门限值控制后，网络中存活的节点数和网络的生存期都有所提高。