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无线传感器网络由随机分布在监测区域内大量廉价、能量有限的传感器节点组成,其目的是监测、感知和采集网络覆盖区域内各种感知对象的信息,并对这些信息进行处理,最终发送给观察者。通常情况下,无线传感器网络部署在无人值守的环境中,因环境恶劣,易受外部恶意攻击,所以无线传感器网络的安全问题一直是研究者们关注的焦点。
目前对于无线传感器安全的研究,很多算法都假设路由算法具有高可靠性。但由于无线传感器网络工作环境的不可预知性,通信链路的稳定性并不能得到保证,因此需要采取措施来提高路由的可靠性。
针对这一问题,本文提出了一种具有较高可靠性的路由容侵方案。运用双簇头机制,每个簇选出一个簇头节点和一个代理簇头节点。代理簇头节点协助管理簇内、簇间的数据传输。在路由建立阶段,本方案用不相交路径技术搭建主路径,可避免窃听攻击对网络安全的影响。随后,方案利用缠绕路径算法,为主路径上的每一个节点生成备用路径。当主路径上任意节点受到入侵攻击时,受攻击节点的缠绕路径便立即启动,绕过问题节点将信息传递至汇聚节点。同时,受攻击簇头所属簇的代理节点会发起对新簇头节点的选举工作。当新的簇头节点产生后,代理节点会告知原簇头节点在路由表中的上、下游簇头,并恢复该簇头节点的转发功能。此外,本文考虑到簇头节点和该簇头的缠绕节点同时失效的情况。此时,代理节点将顶替受攻击簇头担任转发数据任务。待数据转发结束后再发起新簇头的选举工作。
仿真实验证明,本文提出的改进容侵路由方案有助于提升了路由可靠性,增强路由入侵容忍能力。系统在受到攻击时的丢包率有明显降低。因为本方案减少了重复发送的冗余信息,系统耗能较其他容侵路由有明显减少,进而有助于延长了网络的生命周期,提升网络的生存能力。