基于性能反馈的容侵路由协议的制作方法

文档序号:11139618阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于性能反馈的容侵路由协议,其特征在于包括:

(1)节点传输数据结束时,由基站广播性能采集数据包,节点收到后反馈确认数据包;

(2)基站根据广播的性能采集数据包和接收的确认数据包估算时延、丢包率、连通性和路径长度;

(3)根据时延、丢包率、连通性和路径长度的性能变化程度识别可疑节点,并列入可疑节点表列表;

(4)根据节点的能耗、时延、丢包率、连通性和路径长度的性能变化程度以及可疑节点列表,计算节点的信任指数,并按照信任指数从大到小对节点进行排序;

(5)基站对信任指数排序在前的指定数目的节点进行认证,将认证成功的节点选为簇头节点;

(6)根据新的簇头节点重新组网,进行新一周期的数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于性能反馈的容侵路由协议,其特征在于:步骤(1)具体包括:

(11)节点传输数据结束时,基站广播加密后的性能采集数据包,并记录广播时间tsend

其中,性能采集数据包格式为:BS→*:Gather||Eskbs(IDBS||Num1||Num2),BS→*表示基站发送到某节点,Gather表示消息类型为性能数据采集,IDBS为基站的节点号,Num1是当前轮数,Num2为基站产生的随机数,Eskbs为基站的私钥,用于加密广播数据包;

(12)簇头节点收到性能采集数据包后,采用基站公钥Epkbs解密,若数据包中的当前轮数Num1正确,则向基站反馈确认数据包,并将性能采集数据包转发给所在簇的普通节点;

(13)普通节点收到性能采集数据包后,若数据包中的当前轮数Num1正确,则向基站反馈确认数据包;

(14)基站收到反馈的确认数据包时记录收包时间trecieve

其中,确认数据包格式为:*→BS:ReGather||EsB(Pacnum||IDB||Num1||Num2+1),*→BS表示某节点发送到基站,ReGather表示消息类型为性能采集反馈数据,Pacnum表示节点B的发包数,IDB为发送节点B的节点号,EsB为节点私钥。

3.根据权利要求1或2所述的基于性能反馈的容侵路由协议,其特征在于:所述节点传输数据中,数据包格式为:

普通节点格式为:X→BS:MsgType||IDFather||IDX||IDDst||IDS||hop||Mgs||MAC,每项对应内容为:消息类型||下一跳节点号||当前节点号||目的节点号||源节点号||所经跳数||数据||MAC;其中MAC表示发送数据的消息验证码,MAC=C(K,M),C为MAC函数,K为与基站共享的秘钥,M为消息摘要;

簇头节点格式为:CH→BS:MsgType||IDCH||IDDst||IDS||nums||hops||Mgs||MAC,每项对应内容为:消息类型||当前节点号||目的节点号||源节点号||源节点发包数||源节点跳数||数据||MAC。

4.根据权利要求1所述的基于性能反馈的容侵路由协议,其特征在于:步骤(2)具体包括:

(21)时延估算:根据基站广播性能采集数据包的时间点tsend和节点i的确认数据包到达基站的时间trecieve(i),计算得到节点i的时延为Tdelay(i)=(trecieve(i)-tsend)/2,则节点i发送的数据到达下一跳的时延为Delayi=Tdelay(i)-Tdelay(i-1),相邻两次的Delayi差值为ΔDelayi,之后将各节点的时延Delay和时延变化ΔDelay存入基站维护的<节点时延表>;

(22)丢包率估算:基站根据每个节点的发送数据包数Pacsend、最终收到来自该节点的数据包数Pacrecieve,计算得到每个节点的丢包率为PacLoss=1-Pacrecieve/Pacsend,相邻两次测量的丢包率差值为ΔPacLoss,再将每个节点的丢包率PacLoss和ΔPacLoss存入基站维护的<节点丢包率表>;

(23)连通性估算:根据每个簇头上连接的节点数LinkNum和子节点ID、网络中的节点数NodeNum,获取其中的孤岛节点、每个簇头的子节点、每个簇头连接节点数占总结点数比例,并存入<节点连通性表>:

(24)路径长度估算:基站根据返回的确认数据包,统计解析出的节点ID号个数,作为路径长度hop,相邻两次测量的路径长度差值为Δhop,将路径长度hop和Δhop保存到<路径长度记录表>。

5.根据权利要求1所述的基于性能反馈的容侵路由协议,其特征在于:步骤(3)具体包括:

(31)时延数据分析:判断各节点的时延数据是否在置信区间内,如果在置信区间内,则将时延数据视为可靠数据,并将时延数据加入评估数据表中;否则视为无效数据,并将该节点标记为入侵节点或坏节点,存入可疑节点列表中;

(32)丢包率数据分析:判断各节点的丢包率数据是否在置信区间内,如果在置信区间内,则将丢包率数据视为可靠数据,并将丢包率数据加入评估数据表中;否则视为无效数据,并将该节点标记为入侵节点或坏节点,存入可疑节点列表中;

(33)连通性数据分析:判断各节点的连通性变化是否超过预设阈值,若超过,则将对应节点标记为可疑节点;

(34)路径长度数据分析:判断各节点的路径长度变化是否超过预设阈值,若超过,则将对应节点标记为可疑节点。

6.根据权利要求1所述的基于性能反馈的容侵路由协议,其特征在于:步骤(4)具体包括:

(41)设网络性能权重系数为ω1,网络稳定性权重系数为ω2,网络能耗权重系数为ω3,其中ω123=1,网络性能参数包括丢包率、时延、连通率和路径长度,权重系数分别记为ω11、ω12、ω13、ω14,其中ω11121314=1,网络稳定性参数包括丢包率变化、时延变化、连通率变化和路径长度变化,权重系数分别记为ω21、ω22、ω23、ω24,其中ω21222324=1;

(42)根据设定的权重系数和对应的数据计算得到信任指数,并按照信任指数从大到小对节点进行排序。

7.根据权利要求1所述的基于性能反馈的容侵路由协议,其特征在于:步骤(5)具体包括:

(51)基站选取出指定数目的信任指数排序在前的节点;

(52)基站先生成一个随机数m,并将随机数m用X节点的公钥keyPX加密后,发送给选取出的节点;

(53)选取出的节点用私钥keySX对接收的数据进行解密得到m·,将m·用和基站共享的对称秘钥keyBS-X加密发送给基站;

(54)基站用对称密钥keyBS-X解密,如果解出的结果等于m,则对应节点认证成功,选取为簇头节点。

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