[发明专利]一种用于家居智能控制的无线宽带安全路由方法

摘要

本发明设计了物联网环境下一种用于家居智能控制的无线宽带安全路由方法，在有通信需求的节点之间找到一条合适的安全传输路径。该方法包括①节点对网络链路状况的搜集；②最优路径的计算；③数据的安全发送与转发处理；通过综合使用跳数、节点队列长度、节点邻居数等信息来选择最佳路径，克服了最小跳数路由方法的不足，提高wifi网络的通讯质量；能够适合无线网络外界环境的动态变化，同时该路由方法开销不大具有较高的安全性，并且易于实现；数据包的转发过程中进行转发路径上节点的身份认证，在认证时很好的保证了其各自隐私数据的安全，有效防止了恶意节点的攻击。

主权项

1.一种用于家居智能控制的无线宽带安全路由方法，其特征在于它包含以下三个部分：①节点对网络链路状况的搜集；②最优路径的计算；③源节点和最优路径上的接收节点基于加密、认证和哈希函数方法进行安全多方计算从而保障数据的安全发送：所述的节点对网络链路状况的搜集包括的两个功能：邻居节点信息交流和网络链路状况广播，实现这两个功能的步骤包括：①每个节点定期向一跳邻居节点发送“Hello”报文，通告本节点的相关信息，内容包括节点号、本节点的网络地址、本节点的当前队列长度和本消息的发送时间，②每个节点在收到邻节点的“Hello”报文后，将其保存到本节点的邻居信息表中，邻居信息表中包括邻居节点号、邻居节点地址、邻居节点队列长度和“Hello”报文发送时间，如果邻居信息表中没有该节点的信息，则将其添加至表中，如果邻居信息表中已有该节点的信息，则更新其队列长度与发送时间信息；此外，节点也对邻居信息表进行监控，如果超过了一定时间后，某邻居节点的发送时间仍然没有更新，则需要将其从邻居信息表中删除；各节点在更新邻居信息表时，同步更新自己的链路信息表；链路信息表是一个n×n的矩阵，n是网络中的节点数，链路信息表中存储了所有节点之间的连接信息以及相应的QoS信息；③如果发生下述三种情况，节点将判定网络的拓扑结构发生了变化，有必要让网络中的其它节点知道：第一，发现了新的邻居节点；第二，邻居节点消失；第三，邻居节点的队列长度发生了较大的变化；此时，节点会将自己的邻居信息表放入“Changing”报文中，并在网络中进行广播；④每个节点在收到“Changing”报文后，对本节点链路信息表中的内容进行更新；所述的最优路径计算包括如下的处理步骤：输入网络信息与算法参数数据：网络信息包括源节点、目标节点以及网络中链路的状态信息和QoS信息，算法参数数据包括种群规模、种群迭代次数、α₁、α₂、α₃、α₄、c₁、c₂以及ω；输出由节点编号组成的路径序列，算法步骤：第一，设定种群规模、算法迭代次数，生成初始种群，第二，使用位置评价函数对各粒子的位置进行评价，第三，对第k代中的各粒子，求出个体当前最优位置全局最优位置并使用速度更新公式和位置更新公式进行更新，第四，判断迭代次数是否达到预先设定，达到则算法终止，否则转回第二步，其中，粒子位置评价函数为：f＝α₁C-(α₂H+α₃L_max+α₄N_ave)在该公式中，f是粒子位置的评价结果，C代表求出的路径是否是通路，H代表路径的跳数，L_max代表路径上所有节点的最大队列长度，N_ave代表路径上所有节点的平均邻居节点个数，α₁、α₂、α₃、α₄分别表示通路因子、跳数因子、队列因子和邻居数因子；速度更新公式为：vidk+1=ωvidk+c1rand1()(Pidk-xidk)+c2rand2()(Pgdk-xidk)]]>在该公式中，k表示算法执行至第k代，i表示第i个粒子，d表示第d维解空间；表示粒子i在第k次迭代中的位置，分别表示粒子i在第k、k+1次迭代时的速度，表示该粒子的历史最优位置，表示整个粒子群体的最优位置，c₁、c₂为加速常数，ω为惯性权重；位置更新公式为：xidk+1=xidk+vidk+1]]>在该公式中，表示粒子i第k+1次迭代时的位置；所述的“源节点和最优路径上的接收节点基于加密、认证和哈希函数方法进行安全多方计算从而保障数据的安全发送”包括如下的处理步骤：源节点作为发送节点，承担了数据的发送工作，它的主要步骤是：①根据源节点和目的节点使用粒子群优化算法来求解最优路径，②最优路径上的t个节点N_i，i＝1，2，…t，约定各自存储一个隐私身份数据x_i，作为彼此隐私认证的标识，③将应用层传下来的数据打包，把计算出的路径放入该数据包的包头中。