[发明专利]基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法及应用，该方法包括网络模型构建、节点信任管理、簇头选取、路由构建以及路由，本发明将划分区域的思想和信誉管理机制融入到路由算法的簇头选举、簇内簇间路由构建阶段用于快速又准确的隔离恶意节点并使簇的分布与室内结构相适应，该方法既均衡了网络能耗，又进一步保证了各类数据安全有效的传输。将本发明所提供的路由方法应用于智能家居中，既均衡了网络能耗，又进一步保证了智能家居场景下各类数据安全有效的传输。

技术领域

本发明涉及一种路由方法及其应用，尤其是涉及一种基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法及应用。

背景技术

智能家居场景下节点所感知的数据多为环境、生理、行为等数据，该数据涉及个人隐私以及个人生命安全，安全隐患多以致承担数据传输任务的节点被攻击的可能性大大增加，尤其是对于一类已掌握密钥信息以及获得身份认可的被俘节点发动的内部攻击抵御性极弱。另一方面，智能家居明显的格局分布以及所采集数据的区域多样性使其有别于传统智能系统。针对于智能家居场景下格局明显以及抵御内部攻击较弱的特点，按区域分簇的思想和可有效抵御内部攻击的信誉评估机制会被结合到路由方法的设计中。

信誉评估机制作为一种应用于恶意节点识别的安全技术，依据从主观测节点和第三方节点所采集的节点行为数据对被观测节点进行主观和客观评价，其中主要利用统计学中的分布拟合节点信誉分布并计算期望值量化信誉评级得到节点信任值。传统的信誉评估机制会设定信任阈值以及时隔离恶意节点，但是随着攻击者的智能化，一些恶意节点会利用初期的良好行为获得较高信任值并在后期实施恶意行为。尽管随着恶意行为的实施，其信任值会降低，但是恶意节点会使其信任值保持在阈值之上并一直隐藏在网路中。所以传统的信誉机制对于该类背叛节点存在识别盲区，最重要的是，这种背叛攻击是形容一种节点信任值的可调控手段，这代表背叛攻击可以和丢包、行为评估等因素结合发动不同属性的背叛攻击，所以路由算法一旦融合了传统的信誉机制，其网络性能将大大被削弱。

发明内容

为了解决以上技术中所存在的问题，本发明在此的第一个目的在于提供一种既能均衡网络能耗，又能保证各类数据安全有效传输的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法。

本发明的第二个目的在于提供一种基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法在智能家居中的应用。

为实现本发明的第一个目的，在此所提供的基于区域划分和信任管理机制的安全层次路由方法包括：

步骤1：网络模型构建：主要由基站节点、参考节点、普通节点和移动节点构成多区域结构网络，并赋予各节点初始信任值；

步骤2：节点信任管理：设定时间窗；首先更新各节点信任值；然后根据各节点自身更新前后的信任值差异判断各节点是否为可疑节点，选择进行以下步骤之一：

A：可疑节点，则触发时间窗对该节点进行连续监测，并设置k个监测间隔；若k个监测间隔内该节点的ΔT(j)均满足ΔT(j)ε，ε＜0，则该节点为背叛节点；反之则不再对该节点进行监测，等待下一轮的信任值更新返回执行步骤2；

B、非可疑节点，执行步骤3；

步骤3：簇头选取：根据各节点信任值、剩余能量以及与参考节点之间的距离选取簇头；

步骤4：路由构建：各区域簇头节点向非簇头节点广播入簇邀请，接收到入簇要求的非簇头节点将包含区域号的数据包发回至簇头；簇头保留区域号相同的节点作为簇成员；各簇头为簇成员分配数据传输时隙和信任更新时隙；

步骤5：路由：各区域簇头将数据发送至参考节点，参考节点通过自身与基站节点之间的距离选择进行单跳或多跳将数据传输至基站节点。