[发明专利]基于分簇结构的无线传感器网络安全路由协议

说明书

技术领域

本发明涉及网络路由协议，具体涉及一种基于分簇结构的无线传感器网络安全路由协议。 

背景技术

无线传感器网络是由大量静止或移动的传感器节点以自组织和多跳等方式构成的无线网络，共同协作地感测、采集、传输和处理网络覆盖区域内被感测对象的信息，并最终把这些信息发送给网络的所有者。无线传感器网络正在迅速成为人们喜欢的选择。相比于一般网络的安全，无线传感器网络的安全问题是一个相当困难的任务。在解决无线传感器网络安全问题上存在着许多障碍，这包括受限制的处理能力、存储空间、无线信道带宽和电池能源。由于无线传感器网络在通信和计算能力上存在固有的局限性，造成了严重的安全问题。如果部署在一个不受保护的环境下，无线传感器网络将受到各种各样攻击的威胁，可能会影响其他传感器节点把有害节点当作合法节点，重组整个网络。 

目前国内外绝大多数无线传感器网络在处理DoS攻击、选择性转发攻击和洪泛攻击方面存在不足，以及在应对外部攻击时容易导致密钥泄露。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于分簇结构的无线传感器网络安全路由协议。本发明能够提高网络的稳定性，减少有害节点破坏网络的现象，提高网络抵抗有害节点攻击的能力，提高网络的抗毁性，并且能够延长网络的生命周期，减少能量消耗。 

本发明的技术方案如下： 

一种基于分簇结构的无线传感器网络安全路由协议，包括：建立基于分簇结构的无线传感器网络路由；基于节点动作信任的无线传感器网络路由方案；基于分簇的无线传感器网络密钥管理路由方案。 

所述的基于节点动作信任的无线传感器网络路由方案，具体步骤包括： 

(1)第一轮时，所有的节点按照LEACH协议中选择簇头的方法，在簇建立阶段选择簇头，被选择的簇头节点向所有的节点广播消息，并通知基站。其余节 点通过计算与簇头的距离，选择最近的簇头，并向其发送加入簇的请求；当收到簇头的确认消息时，簇建立阶段结束。 

(2)当稳定运行阶段结束后，各成员节点将当前轮次中观察范围内节点的直接信任值发送给簇头节点，簇头节点继而发送给基站。 

(3)由基站算出各传感器节点综合信任值，判断是否为可疑节点；若为可疑节点，则通知观察该节点的其余节点，不需要再统计、计算该节点的直接信任值，并将该节点剔除出网络。 

(4)在剩余的节点中，选择极可信节点作为下一轮的簇头节点，其余可信节点选择最近的簇头，加入簇群，完成簇建立阶段。 

(5)继续步骤(2)，直至整个网络中全部传感器节点能量消耗殆尽。 

所述的基于分簇的无线传感器网络密钥管理路由方案，具体步骤包括： 

(1)首先，在所有传感器节点部署完成之后，在整个网络中形成一个密钥池，用于统一存储密钥，设置管理节点，所有的传感器节点拥有相同的初始能量且被选为簇头的概率相同。 

(2)当第一轮时，按照LEACH协议中选取簇头的方法形成簇结构，由管理节点依次为簇头节点以及成员节点分配密钥，完成密钥的预分配过程。 

(3)从第二轮开始，剩余的管理节点为相对应的簇结构分配密钥，将剩余的管理节点依据剩余能量的多少进行排序，按照从大到小的顺序依次为多余的簇分配密钥。 

(4)当到达稳定阶段时，传感器节点将取出的密钥通过三元多项式函数形成成对密钥。这样一来，同一簇结构内的传感器节点就可以进行通信。 

(5)每轮结束后，将所有传感器节点上的密钥销毁，防止外部捕获得到密钥信息。 

(6)继续步骤(3)，直至整个网络中传感器节点能量消耗殆尽。 

附图说明

图1描述了本发明所述网络路由的建立。 

图2是基于节点动作信任的无线传感器网络路由方案的流程图。 

图3是无线传感器网络密钥管理路由方案的流程图。 

图4描述了本发明中受到有害节点攻击时剩余节点的情况比较。 

图5描述了本发明中受损节点影响非受损节点通信的概率比较。 

具体实施方式