[发明专利]一种具有容侵能力的多路径安全拓扑控制方法

说明书

本发明涉及一种具有容侵能力的多路径安全拓扑控制方法，其中包括：簇头选择：根据初始化参数，确定最佳簇数，计算簇头当选概率以及簇头竞争半径，并确定簇头节点；成簇：非簇头节点根据发出邀请的簇头剩余能量和节点距离信息选择加入最优簇；路由建立：源节点根据与目标节点的不同传输距离，采用直接通信建立单跳单路径，或采用间接通信方式建立多跳多路径，并保存路由信息；数据传输：源节点根据建立的路径，结合(k,n)门限门限秘密共享方案将数据分片传输至目标节点。本发明在网络存在恶意节点，数据传输路径受到破坏的情况下可以保证数据的正常传输，从而达到均衡能耗，延长网络生命周期的效果。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，具体是指一种具有容侵能力的多路径安全拓扑控制方法。

背景技术

随着网络信息化的发展，人们对通信的普及化和便利化有了更高追求，借此物联网的发展壮大成为了时代的必然趋势，从物联网技术发展和应用需求来看，异构无线传感器网络(Heterogeneous Wireless Sensor Networks，HWSNs)的运用对物联网发展有着至关重要的作用。作为一种由不同类型传感器节点组成的无线自组织通信网络，HWSNs更能体现物理世界的异构性和多态性，但大部分异构节点仍存在计算能力、内存、能量等方面资源受限的缺陷，且常被置于开放环境，造成无线通讯易被干扰，使得网络极易受到恶意攻击，令网络安全面对受到严重威胁。

因此，为了提高网络的可用性，让网络在存在恶意攻击的情况下仍能正常工作，设计一种具有容侵能力的安全拓扑控制方法来防止网络因受到攻击而影响网络性能是很有必要的。

发明内容

为了克服上述背景技术的不足，本发明提供一种具有容侵能力的多路径安全拓扑控制方法，该发明可提高网络的可用性，防止网络因受到攻击而影响网络性能。

为了实现上述目的，本发明具有如下构成：

该具有容侵能力的多路径安全拓扑控制方法，包括如下步骤：

(1)簇头选择：根据初始化参数，确定最佳簇数，计算簇头当选概率以及簇头竞争半径，并确定簇头节点；

(2)成簇：簇头节点对非簇头节点发出入簇邀请，非簇头节点根据发出邀请的簇头剩余能量和节点距离信息选择加入最优簇；

(3)路由建立：如果目标节点离源节点只有一跳距离，则采用直接通信的方式，形成单跳单路径；如果源节点需多跳路由到达目标节点，则计算邻居节点中节点的中继节点选择概率，选择其中最优中继节点，完成多路径创建；

(4)数据传输：源节点结合(k,n)门限秘密共享方案，将数据处理为多份进行传输，目标节点至少收到其中k条数据则可还原数据，完成数据传输。

可选地，所述步骤(1)包括如下步骤：

(1.1)采用N阶近邻分析方法计算出网络的最佳簇数k_opt；

(1.2)依据包括节点能量、节点之间的距离、能量空洞和安全概率参数计算节点的簇头当选概率并降序排列，确定第一个节点为簇头，后续为候选簇头，计算当选簇头和后续候选节点的簇头竞争半径，并判定是否在彼此的簇头竞争半径内，从而逐个确定簇头节点；后续依次判定所有节点，最终选取k_opt个不在彼此簇头竞争半径内的簇头节点。

可选地，所述步骤(1.2)中，根据如下公式计算节点的簇头当选概率：

其中，d_i,s为节点i与基站S之间的间距，1/d_i,s为距离因子，为能量因子，表示节点i的剩余能量与网络平均剩余能量之间的比值，γ和β为距离因子和能量因子的权重系数，p_i∈[0,1]为节点安全概率。