社会物联网中信任分析与关键节点搜索算法研究

摘要

社会物联网的起源是将社会网络的概念整合应用到物联网的解决方案之中。物联网从最初的实体交互演变为加入人的智能交互。人的加入，让物联网结合了社会网络的性质。人与人、人与物、物与物的交互关系让社会物联网的节点交互方式相对于社会网络或物联网来说都更加的复杂。由于自由交互、开放式的网络环境特征，导致用户在网络中选择要交互的目标节点会面临许多的风险，恶意节点的攻击或虚假信息及欺诈行为等都会损害节点的利益。因此需要制定信任评价机制来抑制这些恶意行为，保障更加安全的网络环境。信任是社交网络和物联网中的关键问题。所以社会物联网中的信任问题也值得认真研究。 在社会物联网中，节点扮演两种角色，分别是委托人与受托人。委托人指派发任务的节点。受托人指的是接受并执行任务的节点。当委托人评估受托人是否值得信任时，有很大的可能存在完全陌生或者没有交互经验的受托人。但是由于信任可以通过节点传递，所以，选择委托人和受托人共同信任的中间节点，在委托人和受托人之间传递信任，就能够为任务找到合适的受托人。但在信任传递过程中，传递路径的选择有多种，可以通过组合不同的中间节点来形成不同的传递路径。但在这些信任传递路径中，只有少数中间节点是能够显著影响信任传递性的关键节点。如果移除这部分关键节点则委托人就找不到合适的受托人来执行任务，受托人也不再能够提供服务。所以在一个社会物联网中找到哪些节点是关键节点至关重要。据所知，目前还没有在信任传递网络中提取关键节点的算法。为了搜索到这部分关键节点，本文首先分析总结了信任的特征，并重新定义了信任的概念，确定了信任包含的六个组成部分:委托人、受托人、目标、可信赖度、行为模式以及上下文。同时基于信任的概念规范了信任的传递性这一重要性质，确定了信任被传递的条件。然后本文以重定义的信任概念为基础，提出了关键节点搜索算法(KNS算法)。文中借助伪代码及流程图的方式展示算法的搜索原理，并模拟一个社交网络实例，剖析了KNS算法在其中搜索关键节点的每一步骤。最后，采用3组真实的社交网络数据集对KNS算法进行验证，实验结果证明该算法可以在有向、加权和非完全连接的物联网(loT)网络中找到每个节点的所有关键节点。