基于K-means和信任機制的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)低能耗安全路由研究.pdf

1、超大規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體技術(shù)、無線通信和微機電系統(tǒng)等技術(shù)的驚人進(jìn)步和快速發(fā)展，為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的發(fā)展鋪平了道路。由于WSN部署的環(huán)境及傳感器節(jié)點自身條件的限制，能量的最大化利用一直是國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。伴隨著 WSN在人類社會中的實際應(yīng)用越來越廣泛，其安全性也逐漸引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。論文借鑒近年來學(xué)者提出的相關(guān)理論及改進(jìn)算法，從能量利用和路由安全兩方面出發(fā)，對WSN能量負(fù)載均衡的安全路由算法進(jìn)行討論研究和分析。在WSN中，

2、層次路由算法相較于其他路由算法，在能耗性方面具有很大的優(yōu)勢，論文也是針對層次路由算法中比較經(jīng)典的LEACH算法進(jìn)行改進(jìn)，提出一種基于K-means聚類算法的均勻分簇、簇間多跳路由算法，并在此基礎(chǔ)上融入混合式信任機制，建立節(jié)點間的信任模型，以低能耗的代價提高WSN的魯棒性。
　　針對 LEACH算法存在分簇不均勻和簇頭選舉隨機性的缺陷，提出一種基于K-means的均勻分簇、負(fù)載均衡的分簇路由算法（KICMH）。論文首先通過K-mea

3、ns聚類算法根據(jù)節(jié)點的位置信息對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行均勻分簇，以實現(xiàn)整體網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡。節(jié)點根據(jù)其距離簇中心點位置和距基站距離之比以及剩余能量來競選簇頭，以實現(xiàn)簇內(nèi)的負(fù)載均衡。簇頭競選成功后，根據(jù)簇頭向基站發(fā)送數(shù)據(jù)的開銷情況，通過Dijkstra算法生成簇頭至基站的最短路徑，建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。為減小構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠鴰淼念~外能量損耗，該過程皆由基站實現(xiàn)。
　　針對路由算法面臨的安全威脅，論文在KICMH算法的基礎(chǔ)上，提出一種基于混合式信任機制的安全

4、路由算法（HT-KICMH）。論文結(jié)合分布式和集中式信任機制的優(yōu)點，提出一種混合式信任機制：基站根據(jù)簇頭節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)報文信息以及簇頭記錄鄰居簇頭的一個轉(zhuǎn)發(fā)（發(fā)送）表來集中式計算簇頭的信任值，及時隔離惡意簇頭，同時建立起簇間的安全多跳路由。而簇頭對各自簇成員進(jìn)行區(qū)域自治，通過節(jié)點行為對其惡意與否進(jìn)行信任評價，根據(jù)節(jié)點的信任值對其簇頭競選因子做出相應(yīng)的校正，并向基站推薦可靠的候選簇頭。
　　為驗證論文提出算法的性能及準(zhǔn)確性，論文通過