一種移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中基于信任評(píng)估的協(xié)作通信方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中基于信任評(píng)估的協(xié)作通信方法，通過(guò)將社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的信任概念融入到自組織網(wǎng)絡(luò)的路由過(guò)程中，并將計(jì)算所得信任值和節(jié)點(diǎn)可用能量結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種基于貝葉斯信任和剩余能量相結(jié)合的安全路由協(xié)議，有效解決了網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的自私行為，同時(shí)可以有效抵制一些常見(jiàn)類型的網(wǎng)絡(luò)攻擊行為；我們的信任值計(jì)算方法簡(jiǎn)單，不會(huì)占用過(guò)多的計(jì)算資源。
【專利說(shuō)明】一種移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中基于信任評(píng)估的協(xié)作通信方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明是一種基于局部信任度和安全推薦信任模型的節(jié)點(diǎn)協(xié)作通信方法，屬于移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004]移動(dòng)Ad hoc網(wǎng)絡(luò)(MANET)是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線鏈路連接的移動(dòng)主機(jī)(節(jié)點(diǎn))。這樣的網(wǎng)絡(luò)的建立是不需要任何類型的現(xiàn)有的固定基礎(chǔ)設(shè)施的支持。移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)，其拓?fù)涮幱诓粩嗟淖兓?。這些特點(diǎn)給無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了多方面的挑戰(zhàn)。由于這樣的網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有基站或是接入點(diǎn)之類的基礎(chǔ)設(shè)施，節(jié)點(diǎn)不在彼此的通信范圍內(nèi)時(shí)，需要借助中間節(jié)點(diǎn)的合作轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)多跳通信。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)由于能量受限，信息通常以多跳的方式在節(jié)點(diǎn)間傳遞，如果節(jié)點(diǎn)總是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，則會(huì)因能量耗盡而過(guò)早失效。另外，如果節(jié)點(diǎn)為了保存能量而拒絕所有的轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量急劇下降，網(wǎng)絡(luò)通信就會(huì)癱瘓。文獻(xiàn)中的仿真分析表明簡(jiǎn)單的不當(dāng)行為可以使得MANET網(wǎng)絡(luò)的性能急劇下降。有研究表明網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)能耗和吞吐量之間存在一個(gè)折中。因此節(jié)點(diǎn)如何決定轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包以實(shí)現(xiàn)最大限度節(jié)能，并保證一定的吞吐量也就成為自組織網(wǎng)絡(luò)研究所要解決的重要問(wèn)題之一。數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)是網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的一個(gè)重要的基本功能，轉(zhuǎn)發(fā)包的策略的好壞將直接影響網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的通信質(zhì)量。
[0005]在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中，信任(或聲譽(yù))被定義為一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)其它節(jié)點(diǎn)執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)功能的接受程度。信任值可以激勵(lì)或約束人們的行為，可以作為顯式激勵(lì)的替代物。在移動(dòng)自組網(wǎng)中，聲譽(yù)評(píng)價(jià)機(jī)制就是如何評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)行為并對(duì)不同的行為采取不同的應(yīng)對(duì)策略，其主要目標(biāo)是防止網(wǎng)絡(luò)中不良節(jié)點(diǎn)的安全威脅，尤其是對(duì)抗惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊，它的目標(biāo)包括:提供用以判斷節(jié)點(diǎn)是否可信的可靠信息；激勵(lì)節(jié)點(diǎn)的合作行為；排斥不良節(jié)點(diǎn)獲取網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
[0006]在人際網(wǎng)絡(luò)中，信任是一種對(duì)個(gè)體可信行為的主觀評(píng)價(jià)，這一評(píng)價(jià)建立在與個(gè)體的直接交往經(jīng)驗(yàn)、其它個(gè)體的經(jīng)驗(yàn)推薦基礎(chǔ)上。在無(wú)線多跳合作網(wǎng)絡(luò)中存在以下特點(diǎn):(1)源節(jié)點(diǎn)對(duì)下一跳節(jié)點(diǎn)具有選擇權(quán)；(2)中繼節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中會(huì)留下反映其行為的特征信息；(3)節(jié)點(diǎn)可以提供推薦信息。因此，合作網(wǎng)絡(luò)與人際網(wǎng)絡(luò)有很大的相似性。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，分組轉(zhuǎn)發(fā)成功的概率是中繼節(jié)點(diǎn)行為可靠性的一種體現(xiàn)，這種能力越強(qiáng)，其信任值就越高。因此，分組成功轉(zhuǎn)發(fā)的概率可以作為節(jié)點(diǎn)可信度的度量手段。
[0007]目前，針對(duì)節(jié)點(diǎn)的自私問(wèn)題，不少研究者提出了自己的解決方案，國(guó)內(nèi)外的激勵(lì)機(jī)制大體上可以分為三類:基于虛擬貨幣的激勵(lì)機(jī)制、基于博弈論的激勵(lì)機(jī)制和基于信譽(yù)的激勵(lì)機(jī)制?；谔摂M貨幣的激勵(lì)機(jī)制必須設(shè)計(jì)精細(xì)的支付方案，使得節(jié)點(diǎn)只有在合作的時(shí)候才能是自己的利益最大化。這種方法的缺陷在于作為基礎(chǔ)的虛擬貨幣管理系統(tǒng)需要抗篡改硬件的支持，或者需要集中地支付服務(wù)；博弈激勵(lì)機(jī)制在基于節(jié)點(diǎn)理性的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)濟(jì)學(xué)中博弈論的思想，在節(jié)點(diǎn)間建立分組轉(zhuǎn)發(fā)博弈模型，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)闹Ц毒仃噥?lái)最激勵(lì)節(jié)點(diǎn)合作，里面的節(jié)點(diǎn)更接近理性的人的思維。其中比較有代表性的是“針?shù)h相對(duì)(TFT Titfor Tat)”策略及其變形，這類文獻(xiàn)重在納什均衡的證明，假設(shè)的條件比較苛刻，和實(shí)際的應(yīng)用有一定距離。信譽(yù)激勵(lì)機(jī)制根據(jù)節(jié)點(diǎn)的歷史行為對(duì)其可信程度做出評(píng)估，然后采取相應(yīng)的策略。相比前兩種機(jī)制，信譽(yù)機(jī)制所要求的條件低，更易于實(shí)現(xiàn)。
[0008]而在現(xiàn)有的信譽(yù)機(jī)制中，比如CORE，COFIDANT, OCEAN中信譽(yù)值的計(jì)算采用了簡(jiǎn)單的累加或是平均，不能很好的反映節(jié)點(diǎn)的行為，其計(jì)算的合理性值得商榷；對(duì)檢測(cè)出的惡意節(jié)點(diǎn)并沒(méi)有采取適當(dāng)?shù)膽土P措施，大多是簡(jiǎn)單的丟棄來(lái)及惡意節(jié)點(diǎn)的分組，這樣顯得過(guò)于嚴(yán)厲。然而，引入推薦信任又會(huì)招致虛假推薦問(wèn)題。為了快速有效的檢測(cè)出不合作節(jié)點(diǎn)，準(zhǔn)確計(jì)算節(jié)點(diǎn)的可信值就顯得尤為重要。此外，在基于信譽(yù)激勵(lì)機(jī)制中，存在這樣一個(gè)問(wèn)題:合作節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的分組數(shù)比自私節(jié)點(diǎn)發(fā)送的多，其對(duì)應(yīng)的聲譽(yù)值也相對(duì)高些，而隨著時(shí)間的推移，其轉(zhuǎn)發(fā)的分組數(shù)越多，其聲譽(yù)值也就越高，而節(jié)點(diǎn)在選擇下一跳節(jié)點(diǎn)時(shí)，選取的是信譽(yù)值最高的節(jié)點(diǎn)，顯然，聲譽(yù)值高的節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)的機(jī)率就更大，自身消耗的能量也就越多，這就導(dǎo)致了不公平的問(wèn)題。因此，為了有效延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，就必須綜合考慮節(jié)點(diǎn)的能耗情況。
[0009]本發(fā)明針對(duì)上面所述的四個(gè)問(wèn)題，即(I)信任度估計(jì)合理性問(wèn)題；(2)虛假推薦問(wèn)題；(3)懲罰機(jī)制不當(dāng)問(wèn)題；(4)公平性問(wèn)題，提供了一種移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中基于信任模型的協(xié)作通信方法，建立依據(jù)局部信任度和安全的推薦信任度的信任模型，引入懲罰因子和獎(jiǎng)賞因子加快節(jié)點(diǎn)信任值得收斂，在無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下激勵(lì)節(jié)點(diǎn)協(xié)作，并充分結(jié)合節(jié)點(diǎn)能量選擇下一跳節(jié)點(diǎn)，均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。
[0010]模型定義網(wǎng)絡(luò)模型
在一個(gè)無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)N中，節(jié)點(diǎn)僅在二維空間中運(yùn)動(dòng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率有限(gp傳輸范圍)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)彼此處于各自的通信范圍內(nèi)時(shí)，二者互為鄰居節(jié)點(diǎn)，相互間可以通信。并且限定節(jié)點(diǎn)只能與其鄰居節(jié)點(diǎn)通信，采用全向天線鏈路。我們假定在仿真過(guò)程中消耗的能量對(duì)節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率沒(méi)有影響，目的在于把注意力集中在路由的安全問(wèn)題而不是功率控制。
[0011]節(jié)點(diǎn)攻擊模型
本發(fā)明旨在解決節(jié)點(diǎn)在路由行為上的安全問(wèn)題，因此對(duì)節(jié)點(diǎn)的攻擊行為提出以下合理的假設(shè):
(1)不存在絕對(duì)可信的節(jié)點(diǎn)，即不能對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)完全信任，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)最小的風(fēng)險(xiǎn)值；
(2)整個(gè)系統(tǒng)只解決一種類型的攻擊，即不轉(zhuǎn)發(fā)分組攻擊。當(dāng)惡意節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)需要其轉(zhuǎn)發(fā)的分組時(shí)，其以一定的概率將分組丟棄。
[0012](3)系統(tǒng)假定節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的能量等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別時(shí)默認(rèn)對(duì)方提供的信息是真實(shí)的。
[0013]監(jiān)測(cè)模型
監(jiān)測(cè)模型的主要功能是對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)行為進(jìn)行監(jiān)視，從而對(duì)其信譽(yù)值進(jìn)行計(jì)算。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送分組時(shí)保存一個(gè)副本，并打開(kāi)監(jiān)聽(tīng)模式，偵聽(tīng)下游節(jié)點(diǎn)是否轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包，并與緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)比較，若匹配，則證明成功發(fā)送，并釋放緩沖區(qū)數(shù)據(jù)包；若不匹配則說(shuō)明下游節(jié)點(diǎn)修改了數(shù)據(jù)包。若在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有偵聽(tīng)到下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該消息包，則說(shuō)明下游節(jié)點(diǎn)丟棄了數(shù)據(jù)包。監(jiān)測(cè)模塊把監(jiān)視到的情況告知聲譽(yù)評(píng)價(jià)模塊。當(dāng)節(jié)點(diǎn)與給其下一跳節(jié)點(diǎn)發(fā)送了一個(gè)數(shù)據(jù)包，節(jié)點(diǎn)JV1保留該數(shù)據(jù)包的一個(gè)副本，同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)時(shí)鐘。馮維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器中保存有與給發(fā)送并且要求必須要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的數(shù)目。在一段時(shí)間后，監(jiān)測(cè)是否正確的將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給其下一跳節(jié)點(diǎn)，如正確轉(zhuǎn)發(fā)，則計(jì)數(shù)器加一，否則計(jì)數(shù)器不變。
[0014]能量計(jì)算模型
一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)接口一般工作在以下四個(gè)狀態(tài):發(fā)送、接收、空閑、休眠?；究刂埔苿?dòng)節(jié)點(diǎn)之間的通信量，通過(guò)調(diào)度和緩存流量，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)絕大部分時(shí)間工作在休眠狀態(tài)。而在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，節(jié)點(diǎn)并不知道何時(shí)回收到分組，故其默認(rèn)工作狀態(tài)為空閑。節(jié)點(diǎn)發(fā)送或接收網(wǎng)絡(luò)層分組的花銷為線性模型，即:
Cosi =I h
發(fā)送一個(gè)分組的總開(kāi)銷為源節(jié)點(diǎn))發(fā)送開(kāi)銷加上所有接收節(jié)點(diǎn)的開(kāi)銷。可能的接收者包括目的節(jié)點(diǎn)(*?)、處在發(fā)射范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)(neS )以及d的發(fā)射范圍的節(jié)點(diǎn)(ne/l )，注意到集合S和D處在不斷的變化中。
[0015]基于節(jié)點(diǎn)信任度和有效能量的信任協(xié)作機(jī)制設(shè)計(jì)
在這部分，我們將具體介紹節(jié)點(diǎn)的信任計(jì)算方法、信任管理機(jī)制，以及信任值傳遞安全問(wèn)題的處理。節(jié)點(diǎn)的信任值主要由兩部分組成:直接信任值和間接信任值。節(jié)點(diǎn)信任值得計(jì)算主要基于貝葉斯推理推理方法。信任值在傳遞過(guò)程中可能出現(xiàn)的冒名、詆毀以及協(xié)同作弊威脅采用單向hash鏈表解決。
[0016]所述的信任協(xié)作方法，是指針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)出于自私或者惡意目的而隨意丟棄需要其完成轉(zhuǎn)發(fā)的分組，引入社會(huì)信任概念，在節(jié)點(diǎn)間建立信任關(guān)系，以維持網(wǎng)絡(luò)的健壯運(yùn)行。本發(fā)明的信任值由直接信任和間接信任組成，直接信任根據(jù)節(jié)點(diǎn)自身的觀測(cè)所得，間接信任由第三方節(jié)點(diǎn)提供；設(shè)計(jì)了背離度測(cè)試以保證第三方推薦信息的正確性；引入獎(jiǎng)懲因子以加快不良節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)，以體現(xiàn)失去信任容易建立困難的特性；采用單向哈希鏈表解決信任值傳播過(guò)程中可能出現(xiàn)的冒名、詆毀以及協(xié)同作弊等威脅；最后將節(jié)點(diǎn)的能耗和信任值結(jié)合，克服一般的信任模型存在的不公平問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]基于上述分析，本發(fā)明提供了一種自組織網(wǎng)絡(luò)中基于信任評(píng)估的協(xié)作通信方法，其包括如下步驟:
第一步:直接信任值計(jì)算；
直接信任值定義為節(jié)點(diǎn)通過(guò)與其他節(jié)點(diǎn)發(fā)生交互，并根據(jù)彼此間的直接交互結(jié)果(也可以稱為第一手消息)對(duì)節(jié)點(diǎn)的信任值做出相應(yīng)的計(jì)算。本發(fā)明采用貝葉斯方法來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的信任值。貝葉斯方法是利用前期的客觀數(shù)據(jù)信息，根據(jù)主體經(jīng)驗(yàn)和各方面的知識(shí)，對(duì)特定未來(lái)事件發(fā)生的概率做出的主觀估計(jì)，是一種主觀和客觀相結(jié)合的方法。它的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單，預(yù)測(cè)完全取決于收集到的數(shù)據(jù)，獲得的數(shù)據(jù)越多，預(yù)測(cè)結(jié)果就越精確，此外，貝葉斯模型還能自我糾正，數(shù)據(jù)變化了，預(yù)測(cè)結(jié)果也隨之變化。因此使用貝葉斯方法來(lái)描述節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)行為非常貼切。本文采用貝葉斯方法來(lái)對(duì)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行路由轉(zhuǎn)發(fā)功能概率進(jìn)行合理估計(jì)，即對(duì)節(jié)點(diǎn)信譽(yù)值進(jìn)行評(píng)估。另外，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)包的行為近似于二項(xiàng)事件，即轉(zhuǎn)發(fā)或不轉(zhuǎn)發(fā)，因此可以利用二項(xiàng)事件后驗(yàn)分布服從Beta分布的特性推導(dǎo)信任關(guān)系。
[0018]假定在一定的時(shí)間內(nèi)與向.^.發(fā)送了 n個(gè)分組，成功轉(zhuǎn)發(fā)了只個(gè)。設(shè)P力巧成功轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)分組的概率，JT記為樣本，且JT服從二項(xiàng)分布, JC記為樣本觀測(cè)值。由于P的先驗(yàn)分布是無(wú)信息的先驗(yàn)分布，根據(jù)貝葉斯假設(shè)和共軛分布的選取辦法，我們選取M(p} = b^X^作為F的先驗(yàn)分布，根據(jù)貝葉斯公式計(jì)算可以得到后驗(yàn)概率密度:

【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明提供一種移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中基于信任模型的協(xié)作通信方法，其特征在于，包含如下步驟: 第一步:直接信任值計(jì)算； 直接信任值定義為節(jié)點(diǎn)通過(guò)與其他節(jié)點(diǎn)發(fā)生交互，并根據(jù)彼此間的直接交互結(jié)果(也可以稱為第一手消息)對(duì)節(jié)點(diǎn)的信任值做出相應(yīng)的計(jì)算；本發(fā)明采用貝葉斯方法來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的信任值；貝葉斯方法是利用前期的客觀數(shù)據(jù)信息，根據(jù)主體經(jīng)驗(yàn)和各方面的知識(shí)，對(duì)特定未來(lái)事件發(fā)生的概率做出的主觀估計(jì)，是一種主觀和客觀相結(jié)合的方法；另外，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)包的行為近似于二項(xiàng)事件，即轉(zhuǎn)發(fā)或不轉(zhuǎn)發(fā)，因此可以利用二項(xiàng)事件后驗(yàn)分布服從Beta分布的特性推導(dǎo)信任關(guān)系； 假定在一定的時(shí)間內(nèi)NI向NJ發(fā)送了 n個(gè)分組，Nj成功轉(zhuǎn)發(fā)了u個(gè)；設(shè)P為奴Nj成功轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)分組的概率，X記為樣本，且x服從二項(xiàng)分布B(n,p) , x記為樣本觀測(cè)值；由于P的先驗(yàn)分布是無(wú)信息的先驗(yàn)分布，根據(jù)貝葉斯假設(shè)和共軛分布的選取辦法，我們選取x(p) = beta(1,1)作為#的先驗(yàn)分布，根據(jù)貝葉斯公式計(jì)算可以得到后驗(yàn)概率密度:
由式上述推導(dǎo)可知，P的后驗(yàn)概率服從β分布；對(duì)于位置參數(shù)無(wú)信息的條件下，最大后驗(yàn)估計(jì)即最大似然估計(jì)是優(yōu)良的估計(jì)；NI因此,Ni再一次向發(fā)送分組時(shí)，將P的最大后驗(yàn)估計(jì)定義為該次成功轉(zhuǎn)發(fā)的概率，設(shè);Y =Nj 第n+1次成功轉(zhuǎn)發(fā)”這一事件，根據(jù)上述后驗(yàn)概率得到
將Ni對(duì)Nj的直接信任值Td(ij)定義為第n+l個(gè)分組被Nj成功轉(zhuǎn)發(fā)的概率，則NJ成功轉(zhuǎn)發(fā)分組的后驗(yàn)概率服從Beta分布，其最大似然估計(jì)為
第二步:間接信任值計(jì)算； 由于節(jié)點(diǎn)馮和』I之間不一定有直接交互，在此我們定義間接信任即第三方推薦，表示為Tr ;如圖1所示，瑪和之間不直接交互，而舄和Ni之間有交互，Nt可以把它對(duì)的直接信任T/紛推薦給螞；另一方面，第三方推薦者1^由于自身的原因，并不能夠完全正確反映』I的可信程度，我們采用推薦度來(lái)表征推薦者的正確度，其值七e[0,l],在此，推薦度可以取為評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)對(duì)推薦節(jié)點(diǎn)的直接信任值，即40*)； 假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中存在三個(gè)節(jié)點(diǎn)N1、Nt ^WNj , Nt 的直接信任度為 /紛,Nt對(duì)瑪?shù)耐扑]度為Aa，科由于的推薦而得到的間接信任度定義為
當(dāng)一級(jí)推薦不存在時(shí)，可以考慮二級(jí)及其以上的推薦，這樣就形成了一條推薦鏈，可以推廣到η級(jí)的推薦信任模型，如圖1所示，推廣可以得到
由于信任值在傳遞過(guò)程中會(huì)有損失，為了減少這種損失，我們采取以下兩個(gè)原則: 1)信任的推薦級(jí)數(shù)服從最小原則；當(dāng)有一級(jí)推薦存在時(shí)就不考慮二級(jí)及其以上的推薦，這樣可以避免產(chǎn)生壞環(huán)的可能； 2)同級(jí)推薦信任度取最大原則；當(dāng)有兩個(gè)一級(jí)信任推薦巧和瑪時(shí)，假設(shè)得到的推薦信任度分別為冥(P:)和,則埤對(duì)的信任度取二者中得到最大值，即
由于第三方推薦信息不一定準(zhǔn)確，當(dāng)接收到其它節(jié)點(diǎn)的推薦信譽(yù)時(shí)，為了防止不良節(jié)點(diǎn)的惡意誹鎊攻擊，即通過(guò)不真實(shí)的信任信息降低良好節(jié)點(diǎn)信任度或增強(qiáng)惡意共謀節(jié)點(diǎn)的信任度，必須對(duì)推薦信息的真實(shí)性進(jìn)行檢測(cè)；當(dāng)節(jié)點(diǎn)坪收到Λ? 的推薦信任值時(shí)，首先查看的標(biāo)志位，若為1，說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)不可信，是不合作節(jié)點(diǎn)，將該包丟棄 '若為O，則啟動(dòng)背離度測(cè)試；在此我們定義背離度測(cè)試: Detach-Test: \ ~ 2^(4?) ^ 其中。&)表示節(jié)點(diǎn)螞對(duì)Wj-的直接信任值，其中11/?表示節(jié)點(diǎn)巧對(duì)&的直接信任值，如果二者的評(píng)價(jià)差異大于那么可能是有節(jié)點(diǎn)污蔑或是有意提高某節(jié)點(diǎn)，屬于不正常的評(píng)價(jià)；為了減少這類評(píng)價(jià)的影響，我們采用了偏離度測(cè)試的方法，通過(guò)測(cè)試則說(shuō)明該評(píng)價(jià)是正常的，否則是錯(cuò)誤的； 在通過(guò)上述背離度測(cè)試后，我們還引入了獎(jiǎng)賞因子和懲罰因子以體現(xiàn)建立信任困難失去容易的特性，并且懲罰因子大于獎(jiǎng)賞因子，當(dāng)推薦值小于直接信任值時(shí)，引入懲罰因子；當(dāng)推薦值大于直接信任值時(shí)，引入獎(jiǎng)賞因子，即:
第三步:綜合信任值計(jì)算；節(jié)點(diǎn)綜合信任由上述直接信任和推薦信任組合而成二者按照不同的權(quán)重疊加，為了防止惡意詆毀，直接信任的權(quán)重大于間接信任的權(quán)重；定乂3；力況對(duì)I』.的信任值，那么:T(y) = O^-TaQj)Tr(?/%0< β?ι K1LciArβ^Ι 其中α和於分別為直接信任度和間接信任度的權(quán)重； 第四步:哈希鏈表身份認(rèn)證； 我們采用單向hash鏈表解決節(jié)點(diǎn)信任度在傳播過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)的冒名、詆毀以及協(xié)同作弊三類主要的威脅；單向hash鏈表由單向Hash函數(shù)不斷重復(fù)遞推得到；設(shè)m?{N =表示MANETS中節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)，節(jié)點(diǎn)JV產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)rW，k為單向Hash鏈表長(zhǎng)度，然后利用單向偽隨機(jī)函數(shù)/通過(guò)k次重復(fù)遞推得到=., 函數(shù)定義如下:
節(jié)點(diǎn)在首次通信時(shí)，廣播它的身份標(biāo)識(shí)@ ;再次進(jìn)行通信時(shí)，就要以通過(guò)預(yù)先發(fā)送的~標(biāo)識(shí)驗(yàn)證對(duì)方的身份；因此節(jié)點(diǎn)在第i個(gè)時(shí)間間隔產(chǎn)生的密鑰為；:馬=K^I).節(jié)點(diǎn)在通信協(xié)議中產(chǎn)生一個(gè)驗(yàn)證信息碼(MAC Message Authenticat1n Code) ;MAC是信源消息的一個(gè)編碼函數(shù)，它由一部分密鑰和一些傳輸消息的數(shù)據(jù)生成，可表示成MAC(K，M)的形式；Κ表示密鑰，M表示傳輸消息產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；節(jié)點(diǎn)為了認(rèn)證第i個(gè)時(shí)間間隔節(jié)點(diǎn)的信譽(yù)度，發(fā)送數(shù)據(jù)包，里面包括MAC，密鑰，泄露延遲；當(dāng)其它節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包時(shí)，首先檢查密鑰是否泄露，如果泄露，則不做任何處理，否則存儲(chǔ)并進(jìn)行驗(yàn)證； 第五步:節(jié)點(diǎn)信任值與其能量結(jié)合； 在上述的基于信任度計(jì)算的模型中存在這樣一個(gè)問(wèn)題:合作節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的分組數(shù)比自私節(jié)點(diǎn)發(fā)送的多，其對(duì)應(yīng)的聲譽(yù)值也相對(duì)高些，而隨著時(shí)間的推移，其轉(zhuǎn)發(fā)的分組數(shù)越多，其聲譽(yù)值也就越高，而節(jié)點(diǎn)在選擇下一跳節(jié)點(diǎn)時(shí)，選取的是信譽(yù)值最高的節(jié)點(diǎn)，顯然，聲譽(yù)值高的節(jié)點(diǎn)作為中繼節(jié)點(diǎn)的機(jī)率就更大，自身消耗的能量也就越多，這就導(dǎo)致了不公平的問(wèn)題；將節(jié)點(diǎn)的信任值和節(jié)點(diǎn)剩余能量結(jié)和，可以有效解決這一問(wèn)題； 將節(jié)點(diǎn)的信任度和有效能量結(jié)合得到一個(gè)綜合性參數(shù)，即節(jié)點(diǎn)可靠性；為了減少計(jì)算量，我們將節(jié)點(diǎn)的信任度和有效能量分別劃分為多個(gè)區(qū)間，然后按照一定的規(guī)則組合得到不同級(jí)別的可靠性；具體的劃分如表1所示；
表1:節(jié)點(diǎn)可靠性分布。
【文檔編號(hào)】H04W12/12GK104080140SQ201310107950
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】胡海峰, 劉興貴, 王堃, 暴建民 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)