无线传感器网络中基于邻居节点信息的溯源追踪策略

在无线传感器网络中,被俘获的恶意节点可以发动虚假数据注入攻击,即不断发布虚假数据耗尽网络资源,为应对此类型攻击需快速追踪定位到攻击节点,提出一种基于邻居节点信息的溯源追踪策略.在本策略中,每个节点保存两跳邻居节点信息,通过单向链密钥对发送数据包节点进行认证,避免了恶意节点伪造其他节点身份发送数据,相互通信的两个节点及其共同邻居节点记录接收到的数据包特征信息,当网络中存在虚假数据注入攻击时,因途中转发节点的邻居节点都存储有数据包的特征信息,Sink节点可以依据此类信息逐跳溯源追踪至攻击节点,因为利用了传感器节点的部分存储空间,本方法不需要收集大量攻击数据包便可定位攻击节点,同时,本方法的特性保证了溯源追踪过程不受路由变化的影响,更加健壮.理论分析和实验结果都表明该策略不仅能以较高的效率定位到恶意节点,而且能容忍路由的动态变化且能够应对合谋攻击.

基于梯度化邻居节点信息的传感器网络节点距离测量

针对无线传感器网络中节点间接距离测量精度问题,提出一种改进的节点距离测量算法DV-GNN,分析了算法的理论基础,给出了算法的实现步骤。DV-GNN算法以节点的梯度化邻居节点信息作为彼此识别的依据以提高距离测量的分辨率,将分辨率从节点有效通信半径提高到节点间距。与DV-hop算法相比,保留了其低成本、低开销的优点,却极大地提高了节点距离测量精度。理论分析及仿真结果表明,该算法在节点密集分布的无线传感器网络中具有很好的效果。

基于梯度化邻居节点信息的传感器网络性能优化

为改善传统MHR网络的性能,提出一种高效可靠的最小跳数路由无线传感器网络模型MHR-ER,在MHR网络的基础上,通过提取网络梯度化邻居节点信息作为路由精细化控制的依据,通过限制最小跳数梯度场梯度层次宽度以保证数据汇聚的高可靠性,通过限制数据分组的各跳转发节点数以提高数据汇聚的能量有效性。理论分析和仿真结果表明,与MHR网络相比,MHR-ER网络具有极高的数据汇聚可靠性和较好的能量有效性,有利于推动最小跳数路由无线传感器网络的实际应用。

基于邻居度信息的节点传播能力度量算法

复杂网络中的节点传播能力度量具有十分重要的意义,有助于抑制谣言扩散、疾病传播等。研究者们普遍用度量节点传播能力,然而度指标忽略了邻居节点的重要程度。文中考虑邻居节点度信息,提出了一种新的度量节点传播能力方法。该方法通过计算邻居节点度的α次方的和来度量节点的传播能力。通过α调整邻居节点对目标节点的重要程度,α越大,度大的邻居节点对目标节点的贡献越大。实验结果表明,在最优值α情况下,文中提出的算法相对于度和K-核分解方法能更加准确地度量节点的传播能力。文中提出的度量方法只考虑邻居节点度信息,因此非常适合于大规模网络的节点传播能力度量。

无线传感器网络中基于邻居节点监听的虚假数据过滤策略

提出了一种基于邻居节点监听的虚假数据过滤策略(false reports filtering scheme based on neighbor watch,NWFFS).在NWFFS策略中,每个节点保存两跳邻居节点信息,每个数据包必须包含T个来自不同密钥分区节点的ID及其生成的MAC.除生成数据包的簇头节点外,每个中间节点向其下游节点转发数据包后,还需向自己的上游节点发送ACK包,通过对ACK包的监听,恶意节点利用其他区域俘获节点信息伪造的虚假数据包将被其一跳邻居识别出来,同时中间节点和Sink节点利用自身携带的密钥对少部分逃脱的虚假数据包进行进一步验证.理论分析和实验表明,该策略有效地避免了恶意节点利用任意区域已被其俘获的节点伪造虚假数据而不被识别出来,提高了途中过滤效率,从而降低了恶意节点对网络的影响,延长了网络生存期.

基于功率控制和邻居信息的距离无关定位算法

针对无线传感器网络节点自定位问题,提出了一种基于锚节点功率控制和邻居信息的距离无关定位算法——AP&NI(Anchor Power-control and Neighbor Information)。该算法可分为距离估计和位置计算两个阶段:在距离估计阶段,未知节点通过锚节点功率控制和邻居节点部署信息获得自身到锚节点的近似距离;在位置计算阶段,未知节点根据得到的近似距离的个数运用不同的方法计算自身的坐标。Matlab仿真结果表明,与DV-Hop算法和部分改进算法相比,AP&NI算法能有效减少近似距离的误差,提高定位精度。仿真还显示在各向异性的网络中,AP&NI算法克服了DV-Hop算法的缺点,依然保持良好的定位精度。

ZigBee网络节点选择性优化广播算法

针对ZigBee协议网络层广播算法产生广播暴和网络运行效率低的问题,根据ZigBee技术特点提出一种节点选择性优化广播算法。该算法利用部分节点的一跳和两跳邻居信息、节点接收信号强度信息、节点间父子关系等,将网络节点分成不同类型的工作节点,节点在进行广播时根据自身的工作类型处理广播帧。理论分析表明该算法能够完全覆盖网络。仿真结果表明,在相同条件下,与其他适用于ZigBee网络的广播算法相比,该算法的节点转播率低,节点平均开销小。节点选择性优化广播算法有助于提高ZigBee网络的运行效率,降低能耗,延长网络使用寿命。

无线传感器网络中低功耗路由协议优化方法

由于电池功率的不足,严重限制了无线传感器网络的应用场景。如何均衡无线传感器网络中各部件通讯所产生的能耗,提高能量利用效率成为重要的研究方向。提出了基于能量和节点信息的SEP协议,为了选择合适的簇头节点,该协议将节点剩余能量,邻居节点数量以及终端节点之间的相对距离等加入簇头选举过程中,提高无线网络中节点密集区域内剩余能量较高的节点成为簇头的概率。仿真实验结果表明,该改进方案可有效解决簇头节点分布不合理的问题,有效的提高了网络性能。

传感器网络中高精度距离测量的轻量化计算

无线传感器网络资源严格受限的特性要求网络内的信息处理不宜过于复杂。为了以较低代价测得较高精度的传感器网络节点间距离,提出DV-HOPF距离测量算法,该算法基于最小跳数梯度场及邻居节点信息进行高精度节点距离测量,借助分段线性化处理简化距离测量时的计算。为减小线性化处理时引入的误差,借助单段线性化处理时最大误差点的位置特征估计多段线性化处理时的分段点,实现每梯度层次分两段的线性化廉价处理。与DV-hop距离测量算法相比,以较小的通信开销、计算开销和存储开销为代价,极大地提高了距离测量精度,保证了节点间距级的距离测量分辨率;与严格按理论关系式精确计算相比,极大地降低了计算复杂度,降低了对传感器网络节点的要求。

基于拓扑感知的水下传感网络路由

由于水下传感网络的高时延、低带宽和高能耗等特性,建立路由协议仍存在挑战。为此,提出基于拓扑感知的水下传感网络路由(TAR)。TAR路由先通过交互Beacon包,使每个节点获取网络拓扑信息,并建立邻居信息表。再依据节点剩余能量和链路的可靠性,择优选择下一跳转发节点,进而提高路由的稳定性,平衡节点间能耗。仿真结果表明,提出的TAR路由增强了路由稳定性,并减少了节点的能耗。