无线传感器网络信任机制研究

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1、博士学位论文无线传感器网络信任机制研究ResearchonTrustMechanisminWirelessSensorNetwork作者：廖红梅导师：丁世飞教授中国矿业大学二○一六年五月中图分类号TP393学校代码10290UDC004密级公开中国矿业大学博士学位论文无线传感器网络信任机制研究ResearchonTrustMechanisminWirelessSensorNetwork作者廖红梅导师丁世飞教授申请学位工学博士培养单位计算机学院学科专业计算机应用技术研究方向无线传感器网络答辩委员会主席评阅人二○一六年五月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研

2、究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢本论文是在丁世飞教授，王潜平教授的悉心指导和殷切关怀下完成的，在论文的构思、研究、组织、仿真和撰写的各个方面都得到了丁老师和王老师无私的帮助和指导，在此我真心的感谢两位导师对我的学习、工作和生活各方面的帮助和关怀！丁老师为我的学术论文撰写，修改，定稿以及博士学位论文的组织、开展和定稿都提出了非常中肯有益的指导和建议，使我的研究工作进展的更加顺利。王老师在我的研究方向的确定，论文的选题期间给予了我精心

3、的指导，为我指明了研究的方向。丁老师和王老师平易近人，严谨认真的学者风范、把握全局研究工作的能力以及认真的研究工作态度都使我颇受影响，影响着我的学术观和人生观。在此，谨向我的导师致以深深的敬意！感谢计算机学院的多位老师在论文撰写、研究思路等方面给予的建议、支持和帮助，使我少走了很多弯路。感谢计算机学院的领导和同事在我做论文期间给予的支持和照顾！感谢我的父母对我在论文撰写期间给予的极大支持，使我没有后顾之忧。感谢我的先生在我撰写论文期间对我的耐心、支持和鼓励。感谢所有帮助过和支持过我的同事，朋友和亲人！感谢各位专家、学者在百忙之中对我的论文进行评审并提出宝贵意见！摘要无线传感器网络（Wirel

4、essSensorNetworks）常被部署在无人区域或是敌对区域，由于其无线多跳的传输方式，容易遭受各种路由攻击、虚假数据注入或篡改攻击。而传统的身份信任如密码技术，身份认证等静态安全技术不能解决由内部具有合法身份的妥协节点所发起的各种攻击。基于历史行为监测和统计的行为信任是无线传感器网络可信路由和可信数据融合的必要补充。为了解决分簇的无线传感器网络选择性转发路由攻击，以及数据融合过程中可能产生的虚假数据注入或篡改攻击，本文在以下几个方面做了相关研究：1.针对无线传感器网络中的选择性转发攻击问题，提出了一个基于行为信任的可信路由机制。构建了不考虑合谋攻击的混合策略静态博弈算法，并研究了该混

5、合策略静态监听-转发博弈的支付矩阵，纳什均衡，以该静态博弈为基础博弈的重复博弈的随机反应均衡（QuantalResponseEquilibrium）。通过该博弈算法来决定发送节点的监听策略，采集可疑节点的路由信任值。为了解决实际无线传感器网络中不可靠无线信道中的选择性转发攻击问题，构建了一个在不可靠的无线链路中适用的基于连续监听策略的监听-转发博弈算法来确定监听策略。采用连续策略，监听节点的策略不再是只有睡眠或是监听固定时长两个纯策略，而是通过博弈在一个连续的区间内选择策略，确定监听时长，在监听能耗和丢包判定的假阳性结果之间得到平衡。论文研究了该连续策略静态监听-转发博弈的支付矩阵，最优反应

6、函数，纳什均衡和以该静态博弈为基础博弈的重复博弈的随机反应均衡等。2.针对无线传感器网络中的合谋选择性转发攻击问题，为路径丢包概率高于门限值的可疑路径中的节点构建了二阶段动态博弈算法来采集节点的路由信任值。在二阶段的动态监测-转发博弈中，使用唤醒机制唤醒发送节点的另一个邻居节点来监听它的路由路径中下下跳节点是否收到了数据包，从而节省无线监听能量并发现可能存在的合谋攻击。研究了该二阶段动态监听-转发博弈的支付矩阵，纳什均衡，其重复博弈的随机反应均衡（QuantalResponseEquilibrium），并分别在不同参数下进行了仿真分析与比较。3.在簇树结构的无线传感器网络数据融合过程中，为了

7、得到可靠的二次数据融合结果，降低具有某方面缺陷的簇头节点的融合权值，研究了一个基于变权模糊综合评判的簇头节点数据融合信任值的计算方法。簇头节点不同的时间延迟、数据量和节点诚实度都会影响到其数据融合信任值的大小。但是各因素的影响力不是固定不变的，而是随着各因素的评判值的变化而改变。通过提高在模糊综合评判算法中具有过低评价值的因素的权值来提高该因素在综合评判算法中的影响，从而使得计算得出的具有该缺陷的簇头节点数据