节点地址、传输时间、帧序列号、信任值、邻居及信任值等，初始化时，根据信任值计算，信任 值均为为0.5。他11〇帧的流程如下：
[0069] Sl-I节点上电；
[0070] S1-2设置定时器，等待其超时；
[0071] S1-3定时器超时，节点发送Hello广播包，转S1-2。
[0072]【面向QoE需求目的Sink广播Bc帧过程】
[0073]参照图4,面向QoE需求目的Sink广播Bc帧过程，其帧结构参照图2。
[0074]借助当前QoE研究成果，Sink根据网络用户的业务类型以及网络为保证该类用户 的QoE需求提供的QoS保证，结合当前网络状态进行筛选，选择合适的目的Sink组，默认全部 Sink，Sink组的成员各自通过全网广播包含业务需求类型以及Sink地址、到Sink距离/跳数 的Bc广播命令帧。&广播命令帧流程如下：
[0075] S2-1用户需求，目的Sink组广播Bc帧，发送次数i = l;
[0076] S2-2设置定时器，等待其超时；
[0077] S2-3定时器超时，节点发送Hello广播包，发送次数i = i+l;
[0078] S2-4判断i取M的余数，若非0，转S2-2，否则，结束。
[0079]【Be帧的处理流程】
[0080] 参照图5，Bc帧的处理流程是：
[0081 ] S3-1传感节点接收到所述Bc帧；
[0082] S3-2传感节点判断所述Bc帧中自身到Sink节点的跳数是否大于节点路由表中自 身到Sink节点的跳数，若否转到S3-3,若是转到S3-4;
[0083] S3-3传感节点修改添加或更新到该Sink的路由表，记录到该Sink的跳数、用户业 务需求类型等；
[0084] S3-4传感节点减小Bc帧中的生存半径TTL，增大自身到Sink节点的跳数/距离，然 后判断TTL是否大于零，若是则转到S3-5，否则转到S3-6;
[0085] S3-5 转发该 Bc 帧；
[0086] S3-6 丢弃该 Bc 帧。
[0087]【面向QoE需求的路由方法流程图】
[0088] 参照图6，面向QoE需求的路由方法流程是：
[0089] S4-1节点初始化竞争竞选簇头，产生一个[0，1 ]的随机数，如果随机数小于本轮的 门限
，节点成为簇头
[0091] p为节点成为簇头节点的概率，r为当前进行的论述，G为本轮循环中没有充当过簇 头节点的集合，E。节点的剩余能量，Eo为节点的初始能量；
[0092] S4-2传感节点收到多个簇头信息，计算分簇阶段的信任值，选择信任值最大簇头， 加入簇头，分簇阶段结束；
[0093] S4-3传感节点有数据发送时，查找节点存储的面向QoE需求的目的Sink表，若为 空，按最近邻选择目的Sink，否则，直接选择列表中最近目的Sink;
[0094] S4-4传感节点是否为簇成员节点，若是，选择簇头节点为下一跳，转发到簇头.否 贝丨J，转到S4-5;
[0095] S4-5接收到数据的节点，判断本节点是否是数据传输的目的Sink，若是，数据传输 结束，否则，转到S4-6;
[0096] S4-6选择跳数/距离比本节点到目的Sink节点集，计算节点集内数据传输阶段的 信任值，选择最大信任值节点作为数据传输的下一跳节点；
[0097] S4-7转发或发送数据。
【主权项】
1. 一种面向QoE需求的物联网安全路由方法，其特征在于，包括分簇阶段和数据传输阶 段;在所述分簇阶段时，节点随机成为簇头，传感接收到多个簇头信息时，选择信任值最大 的加入;在所述数据传输阶段时，数据源节点根据QoE和数据类型的需求查询节点存储的数 据类型和需求的候选汇聚节点表，在候选汇聚节点表中选择合适的汇聚节点作为数据传输 的目的节点，如果数据传输的源节点为簇成员，将数据传输给簇头，否则数据源节点和中间 节点转发结合路由表和计算的信任值选择下一跳路由节点，以减少攻击节点选择。2. 根据权利要求1所述的面向QoE需求的物联网安全路由方法，其特征在于，在所述数 据传输阶段时，在候选汇聚节点表中按照最近邻策略选择合适的汇聚节点作为数据传输的 目的节点。3. 根据权利要求2所述的面向QoE需求的物联网安全路由方法，其特征在于，所述最近 邻策略是在本节点的邻居节点中，找到比本节点道数据源目的汇聚节点近的节点集，计算 这些邻居节点的信任值，选择信任值最大的节点作为数据传输的下一跳。4. 根据权利要求1所述的面向QoE需求的物联网安全路由方法，其特征在于，在所述数 据传输阶段时，用户需求发生变化、网络整体状态发生变化不满足用户体验质量时，汇聚节 点广播Be帧，接收到该Be帧的传感节点，解析该Be帧并更新路由表。5. 根据权利要求4所述的面向QoE需求的物联网安全路由方法，其特征在于，所述Be帧 处理过程如下： S3-1传感节点接收到所述Be帧； S3-2传感节点判断所述Be帧中自身到汇聚节点的跳数是否大于节点路由表中自身到 汇聚节点的跳数，若否转到S3-3，若是转到S3-4; S3-3传感节点修改添加或更新到该汇聚节点的路由表，记录到该汇聚节点的跳数和用 户业务需求类型； S3-4传感节点减小Be帧中的生存半径TTL，增大自身到汇聚节点的跳数/距离，然后判 断生存半径TTL是否大于零，若是则转到S3-5，否则转到S3-6; S3-5转发该Be帧； S3-6丢弃该Be帧。6. 根据权利要求1所述的面向QoE需求的物联网安全路由方法，其特征在于，在所述分 簇阶段时，节点信任值为，其中，仏为节点A和节 点B的通信因子信任值，节点通信的信任值服从Beta(a，b)分布，节点A和节点B间交互次数 为a+b次，a表示传输成功的次数，b表示传输不成功的次数；为节点A和节点B间时延的 ig任值。7. 根据权利要求1所述的面向QoE需求的物联网安全路由方法，其特征在于，在所述数据传 输阶段时，节点信任值为其中，&为节点A和节点B的通信因子信任值，节点通信的信任值服从Beta(a，b)分布，节点 A和节点B间交互次数为a+b次，a表示传输成功的次数，b表示传输不成功的次数，P为时间衰 减因子，且〇< P < 1，h为本轮分簇的起始时间，t2为本轮分簇的终止时间，△ a为节点正常传 输次数a的增量，△ b为节点传输不成功次数的增量;rC^为节点A和节点B间时延的信任值。
【专利摘要】本发明涉及一种面向QoE需求的物联网安全路由方法，包括分簇阶段和数据传输阶段；在所述分簇阶段时，节点随机成为簇头，传感接收到多个簇头信息时，选择信任值最大的加入；在所述数据传输阶段时，数据源节点根据QoE和数据类型的需求查询节点存储的数据类型和需求的候选汇聚节点表，在候选汇聚节点表中选择合适的汇聚节点作为数据传输的目的节点，如果数据传输的源节点为簇成员，将数据传输给簇头，否则数据源节点和中间节点转发结合路由表和计算的信任值选择下一跳路由节点，以减少攻击节点选择。本发明仅需要少量的节点资源就可实现对无线传感器的安全管理，抵抗各种攻击。
【IPC分类】H04L12/715, H04L12/721, H04L12/725, H04W84/18, H04W40/22
【公开号】CN105611600
【申请号】CN201610073918
【发明人】李凤荣, 刘衍青, 汪涵, 张力, 施玉松, 罗炬锋, 邱云周, 郑春雷
【申请人】中国科学院上海微系统与信息技术研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年2月2日