[发明专利]一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法

权利要求书

1.一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：通过改进的leach算法进行成簇；

S2：成簇完成之后，通过每个节点的剩余能量和距簇质心的距离求取节点的簇头阈值，通过产生随机数，选择簇内节点产生的随机数小于簇头阈值的节点为簇头节点，成簇完成之后进入稳定数据传输阶段；

S3：稳定数据传输阶段：节点将监测的信息传送给下一跳节点，通过检验节点发送的信息，来判断节点之间的通信行为，将节点间通信行为与异常行为库对比，若相似，则判定此次通信行为异常；否则，视此次通信为正常通信；

S4：信誉评估：每个簇头节点统计簇内每个节点的正常通信行为次数α和异常通信行为次数β，若簇内节点一次通信行为异常，则更新异常通信行为计数β＝β+1，否则更新正常通信行为计数α＝α+1，通过节点的信誉分布，求取节点的信誉值，更新簇头内节点的信誉值；

S5：巡查机制：每个簇在进行信誉评估的同时巡查机制也在执行，汇聚节点通过产生随机数来选择要巡查的目标，若目标为普通节点，则汇聚节点通过与目标节点所在簇的簇头节点进行通信，获得目标节点当前的通信行为；若目标节点为簇头节点，则汇聚节点通过自身信息获取目标节点当前的通信行为；若目标节点当前的通信行为异常，则将目标节点的异常通信行为计数β＝β+[e^β]，否则更新正常通信行为计数α＝α+1，更新目标节点的信誉值；

S6：更新完节点的信誉值，将其与信誉值阈值比较，若节点的信誉值小于信誉值阈值，则判定节点为恶意节点，广播全网并剔除出网，若节点的信誉值高于阈值，判定节点为正常节点，继续通信；

S7：判断簇头节点的剩余能量是否大于簇内节点平均剩余能量的0.618倍，若大于，则跳转S3；若小于，判断总节点数是否小于10，若总节点数大于10，跳转S2，否则，整个过程结束。

2.根据权利要求1所述的一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法，其特征在于：在步骤S2中，簇质心的算法是求取簇内节点位置的平均值得来，具体为：

其中，k为质心的编号，s_k为编号k的质心拥有的节点数目。

3.根据权利要求1所述的一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法，其特征在于：在步骤S2中，无线传感网在选取簇头的时候，将节点的剩余能量和节点距质心距离两因素考虑进去，均衡节点的能量，簇头选取的阈值为：

式中p是本轮循环中每个节点成为簇头节点的概率；r为当前的循环轮数；E(n)表示节点的剩余能量；E_aver是节点所属簇内节点剩余能量的均值；D(n)是节点到簇质心的距离，使用欧式距离；D_aver是簇内所有节点到该簇质心距离的均值；γ是影响因子，用来权衡节点剩余能量与节点到簇质心的距离对簇头选举的影响。

4.根据权利要求1所述的一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法，其特征在于：在步骤S4中，计算节点的综合信誉值是通过节点的直接信誉值和间接信誉值通过以下公式得到：

式中为节点i对节点j的直接信誉评估，为节点i通过节点k对节点j的间接信誉评估，其中参数c的取值范围在0到1之间，用于表示在计算节点的综合信誉值之时，其直接信誉值所占的比重；为了防止高信誉节点进行恶意诽谤行为，将参数c服从峰值为0.8的正态分布，参数c的值取决于节点的上一时刻的信誉值。

5.根据权利要求1所述的一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法，其特征在于：在步骤S5中，在信誉评估检测恶意节点的基础上，引入巡查机制，通过汇聚节点对所有节点的随机巡查，通过惩罚巡查到异常通信行为的节点，使其异常通信行为计数以指数形式增加，信誉值表达式为：

6.根据权利要求1所述的一种融合信誉评估与巡查机制的无线传感网安全成簇方法，其特征在于：在步骤S7中，为了均衡节点能量，当簇头节点的剩余能量小于簇内节点平均剩余能量的0.618倍时，重新选取簇头。