一種基于鄰居合作監(jiān)測(cè)的移動(dòng)Adhoc網(wǎng)絡(luò)信任模型

1、卷第期年月微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)（：（）咿一種基于鄰居合作監(jiān)測(cè)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信任模型譚運(yùn)寶，鐘誠(chéng)，張尊國(guó)（廣西大學(xué)計(jì)算機(jī)與電子信息學(xué)院，廣西南寧）摘要：針對(duì)自私節(jié)點(diǎn)的惡意丟包行為，將節(jié)點(diǎn)和其鄰居節(jié)點(diǎn)所監(jiān)測(cè)的結(jié)果結(jié)合起來(lái)，計(jì)算出節(jié)點(diǎn)間的信任度，并以此作為路由選擇的依據(jù)來(lái)促進(jìn)節(jié)點(diǎn)間的相互合作，提出一種基于鄰居合作監(jiān)測(cè)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信任模型將信任模型應(yīng)用于路由協(xié)議并在中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該信任模型可以有效地緩解自私節(jié)點(diǎn)造成的影響，提高了網(wǎng)絡(luò)的分組投遞率關(guān)鍵詞：移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；信任模型；合作監(jiān)測(cè)；惡意丟包中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：（），（，）：，：；引言移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是一種有特殊用途的對(duì)等式針對(duì)信任模型存在的不足，

2、文中提出一種鄰居合作監(jiān)測(cè)（，）信任模型它引入守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)鄰居節(jié)點(diǎn)間的合作監(jiān)測(cè)，將監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)和其通信鏈路的守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)所監(jiān)測(cè)的結(jié)果結(jié)合起來(lái)，從而能夠快速準(zhǔn)確地確定節(jié)點(diǎn)間的信任關(guān)系自組網(wǎng)絡(luò)由于在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中存在大量欺詐行為以及不可靠的服務(wù)質(zhì)量，因此有必要研究建立有效的分布式信任模型來(lái)提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性和可用性【文獻(xiàn)中提出的信任模型把直接信任值與間接信任值結(jié)合起來(lái)，將節(jié)點(diǎn)分為合作、可疑和自私三種類型，它在路由發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中對(duì)不同類型的節(jié)點(diǎn)采取不同的響應(yīng)方式，該模型雖能檢測(cè)自私節(jié)點(diǎn)的惡意丟包攻擊，但并沒有充分發(fā)揮鄰居節(jié)點(diǎn)的合作監(jiān)測(cè)功能鄰居合作監(jiān)測(cè)信任模型若一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能直接監(jiān)測(cè)到一條通信鏈路

3、的發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)的通信活動(dòng)，則這個(gè)節(jié)點(diǎn)為該通信鏈路的守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)通信場(chǎng)景如圖所示圖中節(jié)點(diǎn)、是通信鏈路的守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)，是節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)集的交集元素收稿日期：基金項(xiàng)目：廣西科學(xué)基金項(xiàng)目（）；廣西教育廳科研基金項(xiàng)目（）；廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)正，一一：；：，、假設(shè)節(jié)點(diǎn)為鏈路的守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)，能監(jiān)聽到、，、十托？，【、鏈路的通信情況節(jié)點(diǎn)設(shè)置記數(shù)器（，）和（，）（，）表示在信任更新周期（）內(nèi)，節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽到節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包總數(shù)，這些數(shù)據(jù)包是節(jié)點(diǎn)向節(jié)點(diǎn)發(fā)送并要求節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的（，）表示在信任更新周期（）內(nèi)，節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽到節(jié)點(diǎn)已轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包總數(shù)，這些數(shù)據(jù)包來(lái)自節(jié)點(diǎn)在每個(gè)信任更新周期結(jié)束后，守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)將計(jì)算

4、其所直接監(jiān)測(cè)到的關(guān)于鏈路的間接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率（，），其中（，）為（，）與（，）的比值爿小、，、一一二二：二一，一、一乙，一圖節(jié)點(diǎn)通信場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)、都能監(jiān)聽到節(jié)點(diǎn)、發(fā)送數(shù)據(jù)包的情況文中提出的鄰居合作監(jiān)測(cè)信任模型將以下列假設(shè)為前提：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)區(qū)別于其他節(jié)點(diǎn)的惟一的；每個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)接口都工作在混雜模式下，可以監(jiān)聽其鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包；每條鏈路均可雙向通信；每個(gè)節(jié)點(diǎn)使用的天線都是全方向天線；網(wǎng)絡(luò)中自私節(jié)點(diǎn)只存在惡意丟包行為在信任模型中，節(jié)點(diǎn)間信任值采用兩個(gè)間接信任值量化階段通過(guò)監(jiān)聽鄰居節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)建立了關(guān)于鄰居節(jié)點(diǎn)的直接信任值（，）每個(gè)節(jié)點(diǎn)需要與鄰居節(jié)點(diǎn)共享直接信任值信息，從而使其他節(jié)點(diǎn)獲得間接信任值，

5、共同懲罰自私節(jié)點(diǎn)（）發(fā)送請(qǐng)求包節(jié)點(diǎn)周期性地更新自己的。（，）和（，），與前一信任更新周期的綜合信任值（，）進(jìn)行比較，判斷是否滿足以下條件：節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)優(yōu)的信任值從大于等于閾值小唧信任值大于等于掰。的節(jié)點(diǎn)視為合作節(jié)點(diǎn)，信任值大于彳幽且小于矸。的節(jié)點(diǎn)視為可疑節(jié)點(diǎn)，信任值小于等于幽的節(jié)點(diǎn)視為自私節(jié)點(diǎn)信任模型工作流程分為直接信任值量化階段、間接信任值量化階段和綜合信任值量化階段唧轉(zhuǎn)變成為小于。，即節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽到節(jié)點(diǎn)由合作節(jié)點(diǎn)變成可疑節(jié)點(diǎn)直接信任值量化階段（，）一。（，仇），彩為節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的直接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率與前一周期對(duì)節(jié)點(diǎn)的綜合信任值的偏差閾值，即判斷節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)是否發(fā)生異常若上述兩個(gè)條件之一得到滿足，節(jié)點(diǎn)將向其

6、鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送攜帶（，）與剛（，優(yōu)）的請(qǐng)求包，請(qǐng)求鄰居節(jié)點(diǎn)返回?cái)y帶其對(duì)節(jié)點(diǎn)優(yōu)的信任值（，）的信息包假設(shè)節(jié)點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)的一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)與分別為監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)與被監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)設(shè)置兩個(gè)記數(shù)器；（，彳）和剮弭（，）；（，）表示在信任更新周期（）內(nèi)，節(jié)點(diǎn)應(yīng)要轉(zhuǎn)發(fā)的來(lái)自節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包總數(shù)舢弭（，）表示在信任更新周期（）內(nèi)，節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽到節(jié)點(diǎn)已轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包總數(shù)，這些數(shù)據(jù)包來(lái)自節(jié)點(diǎn)在信任更新周期（）結(jié)束后，節(jié)點(diǎn)將通過(guò)式（）、（）對(duì)監(jiān)聽數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理：若不滿足任何一個(gè)條件，該節(jié)點(diǎn)則不發(fā)送請(qǐng)求包，不再通過(guò)式（）進(jìn)行綜合信任值的計(jì)算，而將執(zhí)行（，）（，）（，）泖（，優(yōu)）。（，）（）（）接收請(qǐng)求包當(dāng)鄰居節(jié)點(diǎn)收到節(jié)點(diǎn)發(fā)送的請(qǐng)求包時(shí)

7、，分兩種情況處理：若節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)不是鏈路的守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)直接向節(jié)點(diǎn)返回?cái)y帶（，）的信息包若節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)是鏈路的守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)，則節(jié)點(diǎn)從收到的請(qǐng)求包中獲得（，）（，）（一口）（）式中，州（，）表示節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的直接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率，（，）表示節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的直接信任值，（，）表示節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的綜合信任值，口是一個(gè)自信因子（口），表示一個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)另一節(jié)點(diǎn)的歷史信任值的權(quán)重第期譚運(yùn)寶，等：一種基于鄰居合作監(jiān)測(cè)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信任模型節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的直接信任值（，）和直接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率。（，）而守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的信任值是否受到節(jié)點(diǎn)的影響，取決于（，）和的取值：（，）一婦。（，）（）若守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的綜合信任值滿足（，）一且臼，其中口

8、表示直接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率與間接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率的偏差閾值，則節(jié)點(diǎn)采用式（）更新對(duì)節(jié)點(diǎn)的綜合信任值：（，咒）（，）（，）（一）（。吐（，），（，）（）式中，叩表示守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)的自信權(quán)重（叩），表示節(jié)點(diǎn)對(duì)守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)的影響程度（臂，叩，），函數(shù)是直接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率與間接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率的平均值函數(shù)守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)更新對(duì)節(jié)點(diǎn)的綜合信任值后，才向節(jié)點(diǎn)返回?cái)y帶（，）的信息包（）計(jì)算間接信任值收到來(lái)自鄰居節(jié)點(diǎn)的信息包，節(jié)點(diǎn)得到鄰居節(jié)點(diǎn)關(guān)于節(jié)點(diǎn)的推薦信任值，并通過(guò)式（）計(jì)算對(duì)節(jié)點(diǎn)的間接信任值：，（，）一（，）（，）藝（，）（）式中，規(guī)表示節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)送請(qǐng)求包后，返回信息包的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)，（，）表示節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的間接信任值，（，）表示節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的推薦信

9、任值，然而對(duì)于收到節(jié)點(diǎn)；的（，）是否被節(jié)點(diǎn)選用，取決于址珂（）的取值：出強(qiáng)（）（，）一（，），（）若出珂（）艿，則將收到的（，）應(yīng)用到式（）中，（，）將增加；相反，若址（）艿，則將忽略收到的（，），且（，）將減少綜合信任值量化階段根據(jù)直接信任值（，）與間接信任值（，），通過(guò)式（）計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)對(duì)節(jié)點(diǎn)的綜合信任值：（，）盧（，）（一）（，）（）式中，是節(jié)點(diǎn)的自信權(quán)重值（），表示節(jié)點(diǎn)在計(jì)算綜合信任值過(guò)程中采用的直接信任值與間接信任值兩者的權(quán)重比值文中提出的信任模型通過(guò)以上三個(gè)階段計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)間的信任關(guān)系，并以此作為路由選擇的依據(jù)來(lái)促進(jìn)節(jié)點(diǎn)間的相互合作在源節(jié)點(diǎn)尋路過(guò)程中，若存在多條路徑的時(shí)候，源節(jié)點(diǎn)選

10、擇一條信任值最高的路徑進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)包，其中路徑的信任值是指這條路徑所經(jīng)過(guò)的所有節(jié)點(diǎn)的綜合信任值水平，其值等于路徑所有節(jié)點(diǎn)的信任值相乘另外，合作節(jié)點(diǎn)不轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自于自私節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，而會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自于可疑節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包若合作節(jié)點(diǎn)作為源節(jié)點(diǎn)，它選擇的路由不會(huì)經(jīng)過(guò)可疑節(jié)點(diǎn)與自私節(jié)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為，的機(jī)，使用的操作系統(tǒng)是，網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)采用。，節(jié)點(diǎn)移動(dòng)模型采用隨機(jī)移動(dòng)（）模型：即每個(gè)節(jié)點(diǎn)在該區(qū)域內(nèi)從一點(diǎn)向另一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度（）在，內(nèi)均勻分布，到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，停留一段時(shí)間然后隨機(jī)選擇一個(gè)新的目標(biāo)點(diǎn)和一個(gè)新的速度，向新目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，依此類推，直至仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)束節(jié)點(diǎn)總數(shù)為個(gè)，節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)范圍×，節(jié)點(diǎn)發(fā)送范圍為，干擾范圍

11、為，仿真時(shí)間為，采用分組投遞率作為性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)分組投遞率是指整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有目的節(jié)點(diǎn)成功接收到的數(shù)據(jù)分組總和與所有源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)分組總和的比值運(yùn)行過(guò)程參數(shù)設(shè)置為：，口，口，艿，），刁，口酬，曲，一在總節(jié)點(diǎn)數(shù)為，對(duì)于自私節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)分別為、的情形，節(jié)點(diǎn)停留時(shí)間設(shè)置為，文中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型【、模型、模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖描述了分組投遞率與自私節(jié)點(diǎn)數(shù)的關(guān)系隨著自私節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的增多，標(biāo)準(zhǔn)模型、模型、模型的分組投遞率都相應(yīng)減小，但同時(shí)圖表明模型比標(biāo)準(zhǔn)和模型具有更好的分組投遞率微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)焦分組投遞率圖分組投遞率與自私節(jié)點(diǎn)數(shù)的關(guān)系在停留時(shí)間分別為、，自私節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為的情形下，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型、模型、模型的分組投遞率進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖描述了節(jié)點(diǎn)停留時(shí)間與分組投遞率的關(guān)系隨著節(jié)點(diǎn)停留時(shí)間的增大，標(biāo)準(zhǔn)模型、模型、模型的分組投遞率相應(yīng)的增加同時(shí)，無(wú)論停留時(shí)間的大小，文中提出的模型都比標(biāo)準(zhǔn)和模型的分組投遞率高這是由于節(jié)點(diǎn)停留時(shí)間越長(zhǎng)，節(jié)點(diǎn)問(wèn)的相對(duì)位置就越穩(wěn)定，自私節(jié)點(diǎn)也就更容易被排除到通信路由之外圖分組投遞率與暫停時(shí)間的關(guān)系結(jié)束語(yǔ)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，文中引入守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)，加強(qiáng)鄰居合作監(jiān)測(cè)，將監(jiān)聽節(jié)點(diǎn)和其通信鏈路的守衛(wèi)節(jié)點(diǎn)所監(jiān)測(cè)的結(jié)果有效結(jié)合起來(lái)，對(duì)模型進(jìn)行了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明文中提出的信任模型能夠更好地應(yīng)對(duì)自私節(jié)點(diǎn)的惡意丟包行為，提高了網(wǎng)絡(luò)的分組投遞率下一步的研究工作將是進(jìn)一步改進(jìn)信任模型