[发明专利]基于Sink信任评估值的无线传感器网络分簇方法

摘要

本发明公开了一种基于Sink节点信任值评估的无线传感器网络分簇方法，主要解决了现有技术中无线传感器网络安全性控制不足，能耗均衡细化不够，以及对于网络节点的资源要求高的问题。其实现步骤是1.节点统计与邻居节点的交互情况；2.Sink节点根据节点所发送的交互情况评估所有节点的信任值；3.Sink节点根据信任值评价选择新的分簇簇头；4.其余非簇头节点根据通信开销选择入簇。本发明综合考虑了分簇网络安全性以及简单性的需求，提供了一种分簇方法，提升了网络整体能量的均衡性，延长了网络的生命周期，提高了网络的安全性，降低了网络节点的成本。

主权项

一种基于Sink信任评估值的无线传感器网络分簇方法，包括如下步骤：(1)初始化分簇网络：1a)Sink节点利用HEED分簇方法对无线传感器网络进行初始化分簇，选择出占网络节点总数目5％的簇头，并将这些簇头信息广播出去；1b)簇头节点计算并广播簇头节点到每个邻居节点的最小平均可达功率值；1c)非簇头节点选择最小平均可达功率值最小的簇头节点，并加入该簇头节点所形成的簇，作为该簇的簇内节点；(2)簇头节点和簇内节点均记录在初始化分簇网络建立后与邻居节点的交互情况，即成功与失败的次数；Sink节点记录在初始化分簇网络建立后与簇头节点的交互情况，并周期性的检测所有的簇头节点剩余能量，当某个簇头节点能量低于网络所有节点的平均能量值的50％时，无线传感器网络将进行新的一轮的分簇；(3)Sink节点通知所有的簇头节点，簇头节点将广播通知所有的簇内节点，簇内节点计算其与邻居节点之间的直接信任评价值：TRd＝(S+1)/(S+F+2)其中S为邻居节点与簇内节点交互成功的次数，F为邻居节点与簇内节点交互失败的次数；(4)簇内节点计算所有邻居节点直接信任评价值，附加上节点的信任评价值时间戳和交互情况记录，发送给Sink节点；(5)簇头节点接收到本簇内所有簇内节点的信任评价数据之后，簇内节点将自身所存储的与其它节点的交互记录删除，簇头节点将所有的信任值数据进行整合之后，发送给Sink节点；(6)Sink节点接收到所有的簇头节点所发送的信任评价值数据后，开始计算节点的信任评价值：6a)簇头节点的直接信任评价值基于步骤(3)所述直接信任评价值计算的方法，计算Sink节点对簇头节点的直接信任评价值:TRchi＝(S1+1)/(S1+F1+2)其中S1为簇头节点与Sink节点交互成功的次数，F1为簇头节点与Sink节点交互失败的次数；6b)利用所有的簇内节点对簇头节点的直接信任评价值，得到Sink节点对簇头节点i的信任评价值：TRi=NN+Nchi·ΣkNchikN·TRki+NchiN+Nchi·TRchi]]>其中为簇内节点k与簇头节点i的交互次数，N为簇头节点i所在簇的所有簇内节点与簇头节点i交互的总的次数和，为簇内节点k对于簇头节点i的直接信任评价值，Nchi为簇头节点i与其它簇头和Sink节点的总交互次数，包括成功与失败的情况；6c)Sink节点计算簇内节点k的信任评价值：TRk=ΣiNkiΣNki·TRki]]>为节点i与节点k的交互次数，TRki为节点i对于节点k的直接信任评价值；6d)Sink节点利用以上计算得到的信任评价值与Sink节点所存储的历史信任评价值评价，计算总的信任评价值：TR′=NN+N1·TRi+N1N+N1·TR,]]>式中，TR'为Sink节点对节点i的新的信任评价值，N为Sink节点所统计的节点i的所有交互次数，TR为Sink节点所存储的节点i的历史信任评价值，N1为Sink节点所存储的历史邻居节点交互次数；(7)Sink节点根据信任评估值利用CHTE方法选择簇头节点；(8)Sink节点根据所选的簇头节点建立分簇网络：8a)Sink节点广播经过步骤7选择出的簇头节点的消息给所有的网络节点；8b)簇头节点接收到消息之后，发送一个回应消息REP给Sink节点；8c)Sink节点选择信任评估值最低的节点加入信任黑名单，并将信任黑名单发送给簇头节点；8d)簇头节点发送消息通知信任黑名单之外的非簇头节点入簇；8e)非簇头节点根据接收到的簇头节点所发送的消息的信号强度大小，选择信号强度最大的簇头节点作为其簇头入簇；8f)Sink节点判断网络中节点入簇情况:如果除黑名单中节点之外所有节点均已入簇，则分簇网络建立完成，否则，Sink节点根据节点地理位置选择距离未入簇的节点最近的簇，并发送消息通知未入簇的节点加入所选择的簇。