一种安全的无线传感网区域概率路由算法

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半导体技术的快速发展引领人类跨入了信息世界的大门,人类对于信息的渴望达到了前所未有的地步。在此背景下,研究人员设计了无线传感器网络。无线传感网的性能很大程度上依赖于路由算法,研究人员希望通过设计高效、稳定的路由算法以延长网络的生命周期,提高网络的可用性。然而受到传感器节点诸多能力的限制,使得在设计路由算法时存在很大困难。本文拟提出的安全无线传感网概率路由算法,是一种基于多项式密钥分配方案的区域概率路由算法,该算法在综合考虑多个因素基础上计算转发概率分布。以计算得到的概率分布值为基础,随机选择下一跳转发节点,这样使得节点在选择下一跳转发节点时能够综合考虑候选节点的当前状态,很大程度可以避免将数据包转发到不合适的节点中,同时该算法使用本文提出的多多项式密钥分配方案协商密钥,使得在通信过程中始终处于加密状态,极大的提高了网络的安全性。本文拟提出的多多项式密钥分配方案,是一种结合q-composite方案和Blundo方案的密钥分配方案。该方案在节点部署前由服务器生成大量多项式,随机选择部分多项式分配给传感器节点。传感器节点在建立通信时,选择相同的多项式,使用节点ID作为参数计算密钥。在本方案中,节点每次计算多个多项式,每次发送数据时随机使用密钥进行加密,这就避免了 q-composite方案中密钥容易遭到泄露的缺陷,提高了密钥的安全性。结果表明该方案在安全性和连通性方面有较大的优势,具有较佳的扩展性,但是资源开销方面存在一定不足。最后本文使用C#语言对提出的安全概率路由算法进行了仿真实验。首先分析了不同配置参数对网络的能量消耗、延迟以及负载均衡的影响,结果表明在大部分情况下配置的参数都能使得网络性能满足期望。当参数配置满足一定关系时,可以使得网络的性能达到最佳。其次本文对数个类似的路由算法进行了对比仿真分析,结果表明,本文拟提出的安全概率路由算法在能量消耗、路由效率、生命周期等方面都具有较大的优势。
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