无线传感器网络中节能安全路由算法研究

【摘要】： 由于传感器网络具有严格的资源限制、低速数据传输率及多对一的通信模式等独特的特征,故传统的适用于无线移动自主网Ad-hoc的路由协议通常不能直接应用于该类网络。尤其是针对节点数目庞大的传感网,要处理的传感数据量大,在设计路由算法时必须保证其能效较高、能耗及负载均衡,以最大限度地延长整个网络的生命周期。此外,网络应该有能力处理带QoS约束的区分服务,保证在满足QoS要求的同时,达到节能和能耗均衡的目的。由于针对传感器网络的攻击的存在,在进行路由设计时很有必要考虑数据传输的安全性。这使得针对传感网的路由算法的设计成为一项具有挑战性的工作。本文尝试采用DD策略、数据聚合、多路径等思想,提出问题解决的新思路和新方法。 本文主要工作如下: (1)深入研究了传感器网络的数据扩散机制及其相关路由算法理论基础。 (2)针对为满足不同业务资源需求的区分服务,基于定向扩散的思想,综合考虑路由的能量均衡和路由时延,提出了一种传感器网络QoS路由算法。在保证服务要求的同时,有效延长了整个网络的生存期。 (3)通过对传感器网络的冗余数据聚合处理的研究,在此基础上提出了基于数据聚合的多路径路由算法,并通过理论分析和仿真实验,证明了新方法较传统路由算法在节能和健壮性方面的路由优越性。 (4)综合目前已经提出的针对攻击的防御策略,结合多路径思想提出了一种安全路由算法。在数据加密的同时,利用多路径路由提高数据传输的安全性。仿真实验证明了该方法的有效性和优越性。 【关键词】：无线传感器网络 数据扩散 QoS路由 数据聚合 多路径路由 安全路由
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 无线传感器网络概述13-14
• 1.2 传感器网络的特点14-15
• 1.3 国内外研究现状15-17
• 1.3.1 主要节能路由算法15-16
• 1.3.2 主要安全路由算法16-17
• 1.4 论文的主要工作17-18
• 1.5 论文的框架18-19
• 第2章 无线传感器网络数据扩散机制简介19-34
• 2.1 FLOODING 算法19-21
• 2.1.1 算法基本思想19-20
• 2.1.2 算法的不足20-21
• 2.2 SPIN 算法21-25
• 2.2.1 算法基本思想21
• 2.2.2 元数据21-22
• 2.2.3 Spin 的消息类型22
• 2.2.4 Spin 的能量管理22
• 2.2.5 Spin 实例22-25
• 2.3 DD 算法25-33
• 2.3.1 数据命名26-27
• 2.3.2 兴趣和梯度27-29
• 2.3.3 数据的传输29-31
• 2.3.4 通路的加强31-33
• 2.3.5 DD 算法特点33
• 2.4 小结33-34
• 第3章 传感网中基于定向扩散的QOS 节能路由算法34-42
• 3.1 无线传感器网络的QOS 路由34-36
• 3.1.1 网络模型和QoS 路由34-35
• 3.1.2 QoS 路由策略35-36
• 3.2 基于定向扩散的QOS 路由算法36-39
• 3.2.1 定向扩散及其扩展机制36-37
• 3.2.2 算法描述37-39
• 3.3 仿真实验及分析39-41
• 3.3.1 实验环境与评价方法39
• 3.3.2 与传统定向扩散的性能比较39-40
• 3.3.3 不同业务混合比例性能分析40-41
• 3.4 小结41-42
• 第4章 传感网中基于数据聚合的节能路由算法42-54
• 4.1 引言42-43
• 4.2 基本路由模型43-48
• 4.2.1 传感器网络简单路由模型43-44
• 4.2.2 基于数据聚合的数据中心路由机制44-46
• 4.2.3 基于角度的多路径路由策略46-48
• 4.3 传感器网络中基于数据聚合的多径路由算法48-50
• 4.3.1 AMR 算法的数据聚合方法48-49
• 4.3.2 AMR 算法的动态路径构建及路由维护49
• 4.3.3 AMR 算法的具体步骤49-50
• 4.4 能耗分析50-51
• 4.5 仿真实验及分析51-53
• 4.5.1 实验环境与评价方法51-52
• 4.5.2 与传统AAC 算法及DC 算法的性能比较52-53
• 4.6 小结53-54
• 第5章 传感网中基于多路径的安全路由算法研究54-65
• 5.1 引言54-55
• 5.2 传感器网络中攻击类型及攻击失效模型55-57
• 5.3 基于多路径的安全路由算法57-61
• 5.3.1 密钥的预置57
• 5.3.2 散布节点的稳定57-58
• 5.3.3 兴趣扩散方法58-59
• 5.3.4 多路径构造策略59-60
• 5.3.5 数据转发60-61
• 5.4 性能分析61-63
• 5.4.1 理论分析61
• 5.4.2 模拟实验及分析61-63
• 5.5 小结63-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 附录 攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目72

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