无线传感网中数据传输的信任评估机制研究

摘要

随着物联网、云计算和社会网络的迅速崛起，智慧城市吸引了越来越多的人关注。作为智慧城市的重要组成部分，无线传感器网络(WSNs，Wireless Sensor Networks)以其成本低、部署方便、组网灵活和容易适应无人监视的环境等特点得到越来越广泛的应用。WSNs的基本功能是感知、加工和传输数据到中心基站。要发挥无线传感网的优势，必须要解决数据传输的可信问题。由于网络中的节点经常被部署在恶劣甚至是敌意的环境下，因此攻击者很容易通过无线连接窃听、伪造和篡改数据。这种错误数据的传输给整个网络带来了巨大的破坏，同时浪费了大量的系统资源。传统技术很难处理大量内部攻击节点存在的问题，信任管理作为能够有效解决内部攻击的方法得到了众多研究者的重视。
　　本文首先总结了现有的信任管理机制，并对多种典型的信任管理框架和模型进行了分析和比较。由于传统数据传输中使用的各种安全机制存储开销比较大，本文根据无线传感器的特点，提出了一种轻量级信任评估的可信路由技术和分层多属性信任评估的可信数据传输方法，从两个方面保证数据成功传输到目的基站。本文的主要研究内容为。
　　(1)提出了一种轻量级信任评估的可信路由技术。将无线传感器节点分为若干个簇，簇内节点的信任值由簇头集中计算，并使用动态的门限值，由簇头快速识别并排除低信任值的恶意源节点。簇头节点的信任值是由邻居的簇头节点给出评价，选择信任值高的簇头节点建立路由传输数据。理论分析显示该方案信任值的存储开销相对较低，实验结果表明在有恶意节点存在的情况下数据包转发成功率达到95％，保证了数据的可信传输。
　　(2)提出了一种分层多属性信任评估的可信数据传输方法。每个数据源节点的评价包括通信、数据一致和能量三个方面，节点评估的类型也被分三类:源节点对源节点、簇头节点对簇头节点以及簇头节点对源节点，信任值更新考虑到历史和现在的因素，排除网络中信任值低的恶意节点。经过对相关理论进行分析，仿真实验证明该信任值算法能够提高网络将数据成功传输到目的节点的能力。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 无线传感器网络系统的概述

1．1．2 无线传感网络中的攻击方式

1．2 国内外研究现状

1．2．1 WSNs中安全机制的研究

1．2．2 WSNs中信任管理的研究

1．3 本文的主要工作及组织结构

1．3．1 研究意义

1．3．2 主要研究的内容

1．3．3 本文的组织结构

1．4 本章小结

第二章 信任管理机制综述

2．1 信任管理机制

2．1．1 基本概念

2．1．2 信任管理模型

2．2 无线传感网中的信任管理

2．2．1 信任管理的分类

2．2．2 信任管理框架

2．2．3 典型的信任模型

2．3 本章小结

第三章 一种轻量级信任评估的可信路由技术

3．1 研究背景

3．2 信任评估的可信路由算法

3．2．1 信任评估

3．2．2 基于信任评估的路由算法

3．3 性能与实验分析

3．3．1 性能分析

3．3．2 实验和结果分析

3．4 本章小结

第四章 分层多属性信任评估的可信数据传输

4．1 研究背景

4．2 分层多属性的信任评估方法

4．2．1 符号说明

4．2．2 系统拓扑结构

4．2．3 信任评估计算方法

4．2．4 信任评估数据传输步骤

4．3 基于信任评估数据传输方法分析

4．4 仿真实验与结果分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 本文的总结

5．2 工作的展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间完成的论文和参与的科研项目