WSN中基于K-Means++和混合信任模型的低能耗安全路由研究
发布时间：2023-04-18 22:44
科学技术随着时代的发展不断进步,各种技术也应运而生,半导体技术、无线通信技术、超大规模集成电路以及微电子技术的飞速发展为无线传感器网络(WSN)的到来奠定了基础。因为传感器节点所处环境的复杂性和节点自身的局限性,导致节点能耗问题突出,因此能耗问题成为国内外专家学者的研究重点。随着无线传感器网络不断发展,在健康、军事、国家安全及其他领域都得到了广泛应用,由于这些信息的私密性,所以又要求WSN具有极高的安全性。论文以能耗和路由安全为研究目标,通过研究近些年来各专家学者提出的相关理论及相关改进算法,对无线传感器网络中具有能量优势的层次路由算法中的经典的LEACH算法进行了改进,提出一种基于K-Means++的均匀分簇、簇间多跳路由算法,在此基础上又加入了混合式信任模型,在节点之间建立信任机制,以消耗较低能量为代价来提高网络的安全性和稳定性。针对LEACH算法的不均匀分簇以及随意性选择簇头的问题,由基站依据节点的位置信息使用K-Means++聚类算法来对全网进行均匀分簇,实现网络的负载均衡。选举簇头时,采用新的簇头选举函数,综合节点的剩余能量、距离簇中心的距离以及离基站的远近因素来选举最合适的...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外发展及现状
1.3 主要研究内容
1.4 论文内容安排
第2章 无线传感器网络及其路由算法概述
2.1 无线传感器网络概述
2.1.1 无线传感器网络的特征
2.1.2 无线传感器网络系统结构
2.1.3 无线传感器网络节点构成
2.1.4 无线传感器网络的发展历程
2.1.5 无线传感器网络的研究重点
2.2 无线传感器网络的相关路由算法
2.2.1 以数据为中心的路由协议
2.2.2 地理位置的路由协议
2.2.3 分层的路由协议
2.2.4 多路径QoS路由协议
2.2.5 路由算法性能比较
2.3 无线传感器网络路由存在的安全问题
2.3.1 外部攻击
2.3.2 内部攻击
2.3.3 路由算法安全性能对比
2.4 路由算法的设计目标
2.5 本章小结
第3章 基于K-Means++的分簇路由算法
3.1 层次路由简介
3.1.1 相关基础知识
3.1.2 分层路由结构
3.1.3 分层路由相关改进算法
3.2 基于K-Means++的层次路由算法
3.2.1 K-Means++算法简介
3.2.2 Dijkstra算法
3.2.3 网络参数设置
3.2.4 算法主要思想
3.2.5 改进算法的工作流程图
3.3 算法仿真及分析
3.3.1 环境实验设置
3.3.2 成簇结果分析
3.3.3 生命周期结果分析
3.4 本章小结
第4章 基于信任模型的分簇路由算法
4.1 信任模型概述
4.1.1 信任的概念
4.1.2 信任的特征
4.1.3 信任值的计算
4.2 无线传感器网络中主要信任模型
4.2.1 基于概率的信任模型
4.2.2 基于模糊逻辑的信任模型
4.2.3 基于证据理论的信任模型
4.2.4 基于灰色系统的信任模型
4.3 混合式信任模型的分簇路由算法
4.3.1 网络参数设置
4.3.2 混合式信任模型的建立
4.3.3 簇成员节点信任值计算
4.3.4 簇头节点信任值计算
4.3.5 节点孤立和信任值更新
4.3.6 混合式信任模型算法流程图
4.3.7 算法安全性能分析
4.4 仿真结果与分析
4.4.1 仿真环境设置
4.4.2 α 的值对网络安全的影响
4.4.3 非恶意环境下节点的信任状况
4.4.4 恶意环境下节点的信任状况
4.4.5 网络能耗对比
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
附录
个人简历、攻读硕士学位期间发表论文情况
本文编号：3793180
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 引言
1.1 课题研究背景与意义
1.2 国内外发展及现状
1.3 主要研究内容
1.4 论文内容安排
第2章 无线传感器网络及其路由算法概述
2.1 无线传感器网络概述
2.1.1 无线传感器网络的特征
2.1.2 无线传感器网络系统结构
2.1.3 无线传感器网络节点构成
2.1.4 无线传感器网络的发展历程
2.1.5 无线传感器网络的研究重点
2.2 无线传感器网络的相关路由算法
2.2.1 以数据为中心的路由协议
2.2.2 地理位置的路由协议
2.2.3 分层的路由协议
2.2.4 多路径QoS路由协议
2.2.5 路由算法性能比较
2.3 无线传感器网络路由存在的安全问题
2.3.1 外部攻击
2.3.2 内部攻击
2.3.3 路由算法安全性能对比
2.4 路由算法的设计目标
2.5 本章小结
第3章 基于K-Means++的分簇路由算法
3.1 层次路由简介
3.1.1 相关基础知识
3.1.2 分层路由结构
3.1.3 分层路由相关改进算法
3.2 基于K-Means++的层次路由算法
3.2.1 K-Means++算法简介
3.2.2 Dijkstra算法
3.2.3 网络参数设置
3.2.4 算法主要思想
3.2.5 改进算法的工作流程图
3.3 算法仿真及分析
3.3.1 环境实验设置
3.3.2 成簇结果分析
3.3.3 生命周期结果分析
3.4 本章小结
第4章 基于信任模型的分簇路由算法
4.1 信任模型概述
4.1.1 信任的概念
4.1.2 信任的特征
4.1.3 信任值的计算
4.2 无线传感器网络中主要信任模型
4.2.1 基于概率的信任模型
4.2.2 基于模糊逻辑的信任模型
4.2.3 基于证据理论的信任模型
4.2.4 基于灰色系统的信任模型
4.3 混合式信任模型的分簇路由算法
4.3.1 网络参数设置
4.3.2 混合式信任模型的建立
4.3.3 簇成员节点信任值计算
4.3.4 簇头节点信任值计算
4.3.5 节点孤立和信任值更新
4.3.6 混合式信任模型算法流程图
4.3.7 算法安全性能分析
4.4 仿真结果与分析
4.4.1 仿真环境设置
4.4.2 α 的值对网络安全的影响
4.4.3 非恶意环境下节点的信任状况
4.4.4 恶意环境下节点的信任状况
4.4.5 网络能耗对比
4.5 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
附录
个人简历、攻读硕士学位期间发表论文情况
本文编号：3793180
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