无线传感器网络路由协议及安全问题研究

无线传感器网络路由协议及安全问题研究作者：胡磊，张泽明，HULei，ZHANGZe-ming作者单位：复旦大学信息科学与工程学院,上海,200433刊名：微型电脑应用英文刊名：MICROCOMPUTERAPPLICATIONS年，卷(期)：2008，24(11)引用次数：0次参考文献(8条)1.KemalAkkaya.MohamedYounisAsurveyonroutingprotocolsforwirelesssensornetworks20052.SHAIKHASecuritydistributedwirelesssensornetworks:issuesandguidelines20063.RENXLSecuritymethodsforwirelesssensornetworks20064.ChrisKarlof.DavidWagnerSecureroutinginwirelesssensornetworks:attacksandcountermeasures20035.A.F.Akyildiz.W.Su.Y.Sankarasubramaniam.E.CayiricAsurveyonsensornetworks2002(20)6.PerrigA.StankovicJ.WagneDSecurityinWirelessSensorNetworks2004(6)7.PrasanKumarSahoo.Jonathanjen-Rongchen.ping-TaisunEfficientsecuritymechanismsforthedistributedwirelesssensornetworks20058.ETOWEISSYMDynamicKeymanagementinsensornetwors2006(4)相似文献(10条)1.学位论文李铭无线传感器网络几何路由技术研究2006传感器网络是一种由低功耗设备组成、用于在无人照看的情况下监测野外情况的网络。传感器网络可以用于环境检测、跟踪、设施保卫。路由算法和拓扑控制是无线传感器网络的关键性问题。路由算法决定了无线传感器网络的通信效率，拓扑控制决定了网络的底层拓扑。而路由算法的性能直接与底层拓扑相关。本文主要针对无线传感器网络的路由问题和拓扑控制问题进行了深入研究。几何路由协议非常适合无线传感器网络。这类协议利用节点的地理位置信息提供高效、可扩展的路由。在无线传感器网络中，节点分布在一定的地理区域内，节点间是否能够直接通信由它们之间的距离决定，因此几何路由协议符合无线传感器网络的特点。小型而便宜的卫星定位接收机(GPS)的可用性和无GPS的定位算法的研究使得在无线传感器网络中应用几何路由协议成为可能。本文在分析现有几何路由协议存在的问题的基础上，提出了转发矩形限制的贪心面路由协议CGFR。CGFR协议包括拓扑控制层和几何路由层两个层次。协议的目标是在保证分组转发的可达性，并在此前提下减少分组通过的路径长度。拓扑控制算法是CGFR协议的基础，其目的是构造满足几何路由协议要求的底层拓扑，并提高几何路由协议的性能。拓扑控制算法的基本思想是用局部算法构造网络拓扑的平面t-支撑图，使得任意两个节点在拓扑控制算法生成的拓扑中的最短路径长度不超过无拓扑控制的拓扑中的最短路径常数的t倍。由于生成的拓扑满足平面性，因此可以保证几何路由算法的分组可达性。由于生成的拓扑是t-支撑图，因此为减少分组通过的路径长度提供了可能性。拓扑控制算法分为静态拓扑控制算法和动态拓扑控制算法。静态拓扑控制算法用于节点动态不变化的网络。动态拓扑算法以静态算法为基础，在节点动态加入和退出网络时，维护网络拓扑是平面t-支撑图。几何路由算法是CGFR协议的核心，其目的保证分组可达性的前提下高效地转发分组。几何路由算法包括贪心路由算法CGR、面路由算法CFR和贪心面路由算法CGFR。贪心路由算法CGR的基本思想是用转发矩形限制选择转发节点的范围，以减少分组通过的路径长度。本文证明了，CGR算法通过的路径长度和跳步数不超过理想网络中路径长度和跳步数的常数倍。模拟实验表明，转发矩形降虽然低了转发的成功率，但是保证了路由长度的有界性。面路由算法CFR在保持面算法保证分组可达性的特性的基础上，通过使用类似二分查找的方法避免了纯面算法近似广播算法的高开销。模拟实验表明，CFR算法的开销低于现有的纯面路由算法的开销。贪心面路由算法CGFR结合了CGR算法和CFR算法的优点，既保证了分组转发的可达性，又减少了分组通过的路由长度。本文证明了，CGFR算法的开销与最优几何路由算法的开销是同一个量级。模拟实验表明，CGFR算法的开销低于现有的保证可达性的几何路由算法。几何路由协议的研究对无线传感器网络的应用将起到重要的推动作用。然而对无线传感器网络的研究还处于起步阶段，为使之实用化还需付出更多努力。2.期刊论文郑明才.张大方.赵小超.ZHENGMing-cai.ZHANGDa-fang.ZHAOXiao-chao最小跳数路由无线传感器网络中的路由数估计-计算机工程与应用2007,43(15)分析了最小跳数路由无线传感器网络的运行特点,对重复路由数进行了估算,找出了影响重复路由数的因素,给出了控制策略.理论分析及仿真结果进一步揭示了基于最小跳数路由无线传感器网络的行为特征,对自适应控制网络中的重复路由数具有很好的指导意义.3.学位论文于继明无线传感器网络基于分簇的多路径路由算法研究2008随着微机电技术、传感技术、通信技术、嵌入式系统技术、分布式信息处理技术和网络技术的发展，易分布、低功耗的无线传感器网络研究在世界范围内越来越受到重视。在军事、商业等领域具有广阔的应用前景。与传统的计算机网络相比，它具有能量受限、计算能力受限、多跳通信、无中心自组织及拓扑动态变化等特点。它是一种面向应用的以数据为中心的网络，因此，传统网络的路由机制并不适用于无线传感器网络，必须设计与之相应的路由机制。在一些应用场合，需要无线传感器网络节点能快速的自组织成一个连通可靠的网络，提供数据分组稳定、高吞吐量、能量高效的传输。本论文主要研究无线传感器节点在随机部署条件下的分簇多路径路由协议，并依次研究了无线传感器网络随机部署技术、分簇算法，稳定多路径路由算法和基于分簇的多路径路由算法，并对上述各算法进行理论分析与仿真。具体研究内容为：(1)研究无线传感器网络随机部署技术。网络拓扑的好坏会影响节能、网络效率及网络服务质量等方面。在随机部署情况下，在一定的区域范围内，需要部署合适数量的节点，才能保证其组成一个连通网络，并达到节能高效的目的。文章根据不同部署条件，建立随机部署条件下的数学模型，并对无线传感器网络部署数学模型进行仿真，得到无线传感器网络部署方面的经验关系表达式。(2)研究无线传感器网络随机部署条件下基于连通可靠度的分簇算法。本文在研究一些分簇算法基础上，提出了基于连通可靠度约束的、适合大规模无线传感网络节点随机部署的快速成簇算法。基于连通可靠度约束的快速成簇算法得到的分簇覆盖面广、簇头分布合理、稳定性强，与最小ID分簇算法及最大连接数分簇优化算法相比，得到簇头数量少，分簇更合理，各成员节点与簇头的连通可靠度好，更好保证网络的稳定性与健壮性，减少网络重构开销带来的通信代价。仿真结果表明，基于连通可靠度的快速分簇算法有利于均衡网络能量消耗，延长网络生命周期。(3)研究无线传感器网络稳定多路径路由机制，提出了一种新的多路径路由选择算法-能量优先分级变化的多路径路由算法EPMRA(EnergyPriority-VarietyMulti-PathRoutingAlgorithm)。EPMRA根据路由跳数、剩余能量参数、能量消耗参数，利用网络完成数据传输任务时的历史数据，在多条可选路由中，根据参数动态计算选择健壮、可靠性高、负载均衡的路由，使能量消耗更均匀，传输更可靠，有利于无线网络的生命周期延长。在TOSSIM环境下仿真，结果显示EPMRA算法在节能、稳定性及延长网络生命周期等方面，性能更优。(4)研究基于分簇的多路径路由。本文在研究分簇路由和多路径路由的路由机制基础上，提出了基于簇指挥路径的多路径路由(CDPMK)算法。基于分簇的路由具有扩展性强、数据融合简单、能量利用高效等特点，成为当前路由研究的重点。CDPMR与平面的多路径路由算法相比，扩展性好，控制负载低；与其它的基于分簇路由算法相比，由于簇头不参与监控信息数据的传输，只负责管理和路由生成指挥功能，因此网络拓扑更稳定，并减少网络重构开销带来的通信代价。其多路径特征，不仅能满足一定QoS服务质量，同时有利于均衡网络能量消耗，延长网络生命周期。在网络延迟、负载均衡因子、网络吞吐量等方面与SMR、CMDSR算法进行仿真比较，有更好的性能。在无线传感器网络中，基于分簇的多路径路由算法研究目前开展不多，是计算机网络方面有前途的新研究领域，论文的研究将为在无线传感器网络中分簇多路径研究提供科学的参考，具有广阔的应用前景。4.期刊论文陈伟宏.肖卫初.CHENWei-hong.XIAOWei-chu基于无线传感器网络的一种安全路由协议-湖南城市学院学报（自然科学版）2008,17(3)针对无线传感器网络(WSN)中路由协议的安全隐患,提出了一种安全的路由协议.该路由协议在传统的定向扩散协议基础上增加安全机制,把整个路由过程分为路由建立和路由更新2个阶段,并对其安全性进行分析.通过在路由建立阶段使用小区密钥和通信密钥,能为网络选择安全的路由;路由更新能在出现路由故障时重新建立路由,进一步提高了无线传感器网络的路由安全性能.5.期刊论文李小亚.黄道平.吴洪艳.LIXiao-ya.HUANGDao-ping.WUHong-yan无线传感器网络单跳与多跳路由的选择性-计算机工程2009,35(3)针对无线传感器网络选择恰当的路由路径对节省节点能量的重要性,分析无线传感器网络单跳与多跳路由路径的能量消耗情况,发现数据压缩或融合时,对于给定的不同压缩或融合比存在一个不同的临界距离,当大于这个临界距离时,选择多跳路由比单跳路由更节省能量,反之则选择单跳路由比多跳路由更节省能量.仿真结果显示该文的分析是正确的,这对无线传感器网络选择路由路径具有实际的指导意义.6.学位论文何国权基于能量有效性的无线传感器网络路由协议研究2008随着传感器技术、低能耗电子技术和射频技术的不断进步，低能耗、廉价的无线微传感器得以大规模应用，相应的无线传感器网络应运而生。无线传感器网络具有组网快捷、灵活的优点，可以应用于军事、灾难预警与救助、空间探测、环境和气象监测、智能交通和智能家居等众多领域。作为一个新的研究领域，无线传感器网络已经引起学术界和工业界的高度重视，被称为是21世纪最有发展前景的技术之一。路由技术是无线传感器网络研究的重点之一。但由于传感器节点通常是布设在比较恶劣的环境中，能量难于补给，因此节能也是无线传感器网络研究中的一个核心和基础问题。本文就是从能量有效性的角度对无线传感器网络路由协议进行研究和设计。本文首先对无线传感器网络做了简要介绍，并对现有的一些典型无线传感器网络路由协议进行了分析和比较。分簇路由和平级路由是无线传感器网络中两种典型的路由方式。分簇路由被普遍认为是最节能的路由方法之一。然而在节点数目不多的无线传感器网络中，它的性能表现不佳。本文着重对无线传感器网络在整个生命周期中分别使用分簇路由和平级路由两种方式时的能量消耗做了详细的理论分析，并提出和设计了一种混合路由方案HRS（HybridRoutingScheme）。它结合了分簇路由和平级路由两种路由方式。当网络中的节点很密集时采用分簇路由方式，而当网络变得稀疏时就采用平级路由方式。仿真结果表明，HRS路由方案比现有的HEED协议更具有能量有效性，能够延长网络的生命周期。7.学位论文王媛丽无线传感器网络中路由相关的若干问题的研究2006无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，并对其进