[发明专利]一种基于节点行为的水声传感网络节点可信度评估方法

权利要求书

1.一种基于节点行为的水声传感网络节点可信度评估方法，其特征在于包括下述步骤：

第一步，计算节点直接信任度；

直接信任度主要包括节点网络通信过程中的信息交互信任度和节点行为信任度两个方面；直接信任度的计算公式如下：

其中，r_ij和b_ij分别指信息交互信任度和节点行为信任度，和分别指信息交互信任度和节点行为信任度通过信息熵概念得到的自适应权重；

(1)信息交互信任度

信息交互信任度，取决于发送节点i与其邻居节点j之间直接进行信息交互的成功次数和失败次数，故可将信息交互成功的期望认为是节点间信息交互信任度，信息交互信任度服从beta分布；

因此，信息交互信任度r_ij表示为：

其中，r_ij表示评估节点i认为被评估节点j的信息交互信任度；α_ij和β_ij分别表示评估节点i与被评估节点j过去成功交互的次数及失败交互的次数；概率密度函数

(2)节点行为信任度

节点行为信任度，是指在进行网络通信过程中，节点是否存在异常行为；用来感知节点可疑行为并及时调整节点信任度；依据评估节点在监控过程中所统计的被评估节点异常行为出现频次，计算被评估节点行为信任度；将b_ij表示评估节点i认为的被评估节点j的节点行为信任度，节点行为信任度表示为：

其中，为上一时间段评估节点i认为的被评估节点j的节点行为信任度；

第二步，统计计算节点在空间维度上的信任度；

间接信任度，是指评估节点通过被评估节点的其他相邻节点反馈的对被评估节点的直接信任度，是一种对节点进行空间维度的信任评估；具体表现为：评估节点i需要对被评估节点j更进一步的信任度评估时，评估节点i向其邻居节点广播一个查询信息获取被评估节点j的推荐信息，一旦收到该查询信息推荐节点k(评估节点i和被评估节点j的公共邻居节点)以其对被评估节点j的直接信任作为推荐信息返回给评估节点i，则节点i由推荐节点k反馈的节点j的信任度表示为：

其中，为评估节点k对被评估节点j的直接信任；

评估节点i的n个邻居节点作为推荐节点分别对被评估节点j进行推荐，反馈到评估节点i的信任度分别为：评估节点i将推荐节点反馈的信任度利用信息熵进行权重分配，再将各自的权重与信任度相乘得到的值求和，即可得到评估节点i对被评估节点j的间接信任度；

第三步，统计计算节点在时间维度上的信任度；

历史信任度，由于水声传感器网络的动态变化及恶意节点的选择性攻击，节点信任度评估也会随着网络通信和时间周期更迭而发生变化，故必须将节点的历史记录信任度作为节点时间维度的信任度评估；

历史信任度取决于前一更新周期的综合信任度和之前历史信任度故在本发明中先使用信息熵对前一更新周期的综合信任度和之前历史信任度在历史信任度所占权值进行分配，再将前一更新周期的综合信任度和之前历史信任度利用信息熵进行聚合；

第四步，综合评估节点的信任度；

基于节点行为的信任模型中节点信任度包括直接信任度以及节点在空间和时间维度上的信任度，因此，针对水下节点综合信任度的评估需要聚合节点直接信任度、间接信任度和历史信任度；使用信息熵对节点综合信任度进行聚合计算；

第五步，识别并隔离恶意节点；

在节点综合信任度评估阶段之后，评估节点基于被评估节点的综合信任度来做出决策；基于节点行为的信任模型中阈值的设置参考基于信息熵的信任模型中信任度区间划分过程，将TH值设置为0.6；将给定的预设阈值和节点综合信任度进行比较，恶意节点指评估节点评估出综合信任度低于阈值的被评估节点；

依据网络节点的识别结果，可信节点被允许参与正常的路由操作，进行数据的转发和接收；不可信节点是不被允许参与正常的路由操作的，接收到它们转发的数据也会被正常网络节点丢弃。