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

1、卷第期年月微電子學(xué)與計算機(jī)（：（）咿一種基于鄰居合作監(jiān)測的移動網(wǎng)絡(luò)信任模型譚運寶，鐘誠，張尊國（廣西大學(xué)計算機(jī)與電子信息學(xué)院，廣西南寧）摘要：針對自私節(jié)點的惡意丟包行為，將節(jié)點和其鄰居節(jié)點所監(jiān)測的結(jié)果結(jié)合起來，計算出節(jié)點間的信任度，并以此作為路由選擇的依據(jù)來促進(jìn)節(jié)點間的相互合作，提出一種基于鄰居合作監(jiān)測的移動網(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)行仿真實驗，結(jié)果表明該信任模型可以有效地緩解自私節(jié)點造成的影響，提高了網(wǎng)絡(luò)的分組投遞率關(guān)鍵詞：移動網(wǎng)絡(luò)；信任模型；合作監(jiān)測；惡意丟包中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：文章編號：（），（，）：，：；引言移動網(wǎng)絡(luò)是一種有特殊用途的對等式針對信任模型存在的不足，

2、文中提出一種鄰居合作監(jiān)測（，）信任模型它引入守衛(wèi)節(jié)點，加強(qiáng)鄰居節(jié)點間的合作監(jiān)測，將監(jiān)聽節(jié)點和其通信鏈路的守衛(wèi)節(jié)點所監(jiān)測的結(jié)果結(jié)合起來，從而能夠快速準(zhǔn)確地確定節(jié)點間的信任關(guān)系自組網(wǎng)絡(luò)由于在移動網(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提高移動網(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，將節(jié)點分為合作、可疑和自私三種類型，它在路由發(fā)現(xiàn)和數(shù)據(jù)傳輸過程中對不同類型的節(jié)點采取不同的響應(yīng)方式，該模型雖能檢測自私節(jié)點的惡意丟包攻擊，但并沒有充分發(fā)揮鄰居節(jié)點的合作監(jiān)測功能鄰居合作監(jiān)測信任模型若一個節(jié)點都能直接監(jiān)測到一條通信鏈路

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

4、其所直接監(jiān)測到的關(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)點通信場景節(jié)點、都能監(jiān)聽到節(jié)點、發(fā)送數(shù)據(jù)包的情況文中提出的鄰居合作監(jiān)測信任模型將以下列假設(shè)為前提：每個節(jié)點都有一個區(qū)別于其他節(jié)點的惟一的；每個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)接口都工作在混雜模式下，可以監(jiān)聽其鄰居節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包；每條鏈路均可雙向通信；每個節(jié)點使用的天線都是全方向天線；網(wǎng)絡(luò)中自私節(jié)點只存在惡意丟包行為在信任模型中，節(jié)點間信任值采用兩個間接信任值量化階段通過監(jiān)聽鄰居節(jié)點，節(jié)點建立了關(guān)于鄰居節(jié)點的直接信任值（，）每個節(jié)點需要與鄰居節(jié)點共享直接信任值信息，從而使其他節(jié)點獲得間接信任值，

5、共同懲罰自私節(jié)點（）發(fā)送請求包節(jié)點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)點對節(jié)點優(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)點視為合作節(jié)點，信任值大于彳幽且小于矸。的節(jié)點視為可疑節(jié)點，信任值小于等于幽的節(jié)點視為自私節(jié)點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)點監(jiān)聽到節(jié)點由合作節(jié)點變成可疑節(jié)點直接信任值量化階段（，）一。（，仇），彩為節(jié)點對節(jié)點的直接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率與前一周期對節(jié)點的綜合信任值的偏差閾值，即判斷節(jié)點的活動是否發(fā)生異常若上述兩個條件之一得到滿足，節(jié)點將向其

6、鄰居節(jié)點發(fā)送攜帶（，）與剛（，優(yōu)）的請求包，請求鄰居節(jié)點返回攜帶其對節(jié)點優(yōu)的信任值（，）的信息包假設(shè)節(jié)點是節(jié)點的一個鄰居節(jié)點，節(jié)點與分別為監(jiān)聽節(jié)點與被監(jiān)聽節(jié)點節(jié)點設(shè)置兩個記數(shù)器；（，彳）和剮弭（，）；（，）表示在信任更新周期（）內(nèi)，節(jié)點應(yīng)要轉(zhuǎn)發(fā)的來自節(jié)點的數(shù)據(jù)包總數(shù)舢弭（，）表示在信任更新周期（）內(nèi)，節(jié)點監(jiān)聽到節(jié)點已轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包總數(shù)，這些數(shù)據(jù)包來自節(jié)點在信任更新周期（）結(jié)束后，節(jié)點將通過式（）、（）對監(jiān)聽數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理：若不滿足任何一個條件，該節(jié)點則不發(fā)送請求包，不再通過式（）進(jìn)行綜合信任值的計算，而將執(zhí)行（，）（，）（，）泖（，優(yōu)）。（，）（）（）接收請求包當(dāng)鄰居節(jié)點收到節(jié)點發(fā)送的請求包時

7、，分兩種情況處理：若節(jié)點的鄰居節(jié)點不是鏈路的守衛(wèi)節(jié)點，則節(jié)點直接向節(jié)點返回攜帶（，）的信息包若節(jié)點的鄰居節(jié)點是鏈路的守衛(wèi)節(jié)點，則節(jié)點從收到的請求包中獲得（，）（，）（一口）（）式中，州（，）表示節(jié)點對節(jié)點的直接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率，（，）表示節(jié)點對節(jié)點的直接信任值，（，）表示節(jié)點對節(jié)點的綜合信任值，口是一個自信因子（口），表示一個節(jié)點對另一節(jié)點的歷史信任值的權(quán)重第期譚運寶，等：一種基于鄰居合作監(jiān)測的移動網(wǎng)絡(luò)信任模型節(jié)點對節(jié)點的直接信任值（，）和直接監(jiān)聽轉(zhuǎn)發(fā)率。（，）而守衛(wèi)節(jié)點對節(jié)點的信任值是否受到節(jié)點的影響，取決于（，）和的取值：（，）一婦。（，）（）若守衛(wèi)節(jié)點對節(jié)點的綜合信任值滿足（，）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)點采用式（）更新對節(jié)點的綜合信任值：（，咒）（，）（，）（一）（。吐（，），（，）（）式中，叩表示守衛(wèi)節(jié)點的自信權(quán)重（叩），表示節(jié)點對守衛(wèi)節(jié)點的影響程度（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)點更新對節(jié)點的綜合信任值后，才向節(jié)點返回攜帶（，）的信息包（）計算間接信任值收到來自鄰居節(jié)點的信息包，節(jié)點得到鄰居節(jié)點關(guān)于節(jié)點的推薦信任值，并通過式（）計算對節(jié)點的間接信任值：，（，）一（，）（，）藝（，）（）式中，規(guī)表示節(jié)點通過發(fā)送請求包后，返回信息包的鄰居節(jié)點數(shù)，（，）表示節(jié)點對節(jié)點的間接信任值，（，）表示節(jié)點對節(jié)點的推薦信

9、任值，然而對于收到節(jié)點；的（，）是否被節(jié)點選用，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（，），通過式（）計算得到節(jié)點對節(jié)點的綜合信任值：（，）盧（，）（一）（，）（）式中，是節(jié)點的自信權(quán)重值（），表示節(jié)點在計算綜合信任值過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以上三個階段計算得到節(jié)點間的信任關(guān)系，并以此作為路由選擇的依據(jù)來促進(jìn)節(jié)點間的相互合作在源節(jié)點尋路過程中，若存在多條路徑的時候，源節(jié)點選

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)過的所有節(jié)點的綜合信任值水平，其值等于路徑所有節(jié)點的信任值相乘另外，合作節(jié)點不轉(zhuǎn)發(fā)來自于自私節(jié)點的數(shù)據(jù)包，而會轉(zhuǎn)發(fā)來自于可疑節(jié)點的數(shù)據(jù)包若合作節(jié)點作為源節(jié)點，它選擇的路由不會經(jīng)過可疑節(jié)點與自私節(jié)點實驗實驗平臺為，的機(jī)，使用的操作系統(tǒng)是，網(wǎng)絡(luò)仿真平臺采用。，節(jié)點移動模型采用隨機(jī)移動（）模型：即每個節(jié)點在該區(qū)域內(nèi)從一點向另一點運動，運動速度（）在，內(nèi)均勻分布，到達(dá)目標(biāo)點后，停留一段時間然后隨機(jī)選擇一個新的目標(biāo)點和一個新的速度，向新目標(biāo)運動，依此類推，直至仿真實驗結(jié)束節(jié)點總數(shù)為個，節(jié)點運動范圍×，節(jié)點發(fā)送范圍為，干擾范圍

11、為，仿真時間為，采用分組投遞率作為性能指標(biāo)進(jìn)行對比實驗分組投遞率是指整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有目的節(jié)點成功接收到的數(shù)據(jù)分組總和與所有源節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)分組總和的比值運行過程參數(shù)設(shè)置為：，口，口，艿，），刁，口酬，曲，一在總節(jié)點數(shù)為，對于自私節(jié)點個數(shù)分別為、的情形，節(jié)點停留時間設(shè)置為，文中對標(biāo)準(zhǔn)模型【、模型、模型進(jìn)行仿真實驗對比圖描述了分組投遞率與自私節(jié)點數(shù)的關(guān)系隨著自私節(jié)點個數(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)與計算機(jī)焦分組投遞率圖分組投遞率與自私節(jié)點數(shù)的關(guān)系在停留時間分別為、，自私節(jié)點個數(shù)為的情形下，對標(biāo)準(zhǔn)模型、模型、模型的分組投遞率進(jìn)行仿真實驗對比圖描述了節(jié)點停留時間與分組投遞率的關(guān)系隨著節(jié)點停留時間的增大，標(biāo)準(zhǔn)模型、模型、模型的分組投遞率相應(yīng)的增加同時，無論停留時間的大小，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)點停留時間越長，節(jié)點問的相對位置就越穩(wěn)定，自私節(jié)點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間的關(guān)系結(jié)束語在移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，文中引入守衛(wèi)節(jié)點，加強(qiáng)鄰居合作監(jiān)測，將監(jiān)聽節(jié)點和其通信鏈路的守衛(wèi)節(jié)點所監(jiān)測的結(jié)果有效結(jié)合起來，對模型進(jìn)行了改進(jìn)實驗結(jié)果表明文中提出的信任模型能夠更好地應(yīng)對自私節(jié)點的惡意丟包行為，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