基于信任管理的无线传感器网络高可靠覆盖技术研究

节点的覆盖优化过程极易受到各种攻击，对于由可靠性差、资源有限的节点组成的传感器网络，如何提供高可靠的覆盖服务，是一个极具挑战性的问题。本课题从信任管理的框架内深入探索高可靠覆盖技术。拟从传感器网络信任的定义解释入手，提出评估节点状态的信任管理框架，重点研究状态评价模块、信任建立模块和环境探测模块等基本模块的实现方法。通过利用贝叶斯理论,采用带有不等式约束方程的最大熵方法,建立基于单类行为的评价节点状态的数学模型；在节点没有装备额外硬件设备的条件下，提出正常节点发生恶性行为的概率区间的估计算法。同时采用虚拟网格剖分目标区域的办法,兼顾信任管理系统和容错覆盖对工作节点的要求,统一设计节点调度方案，最终建立高可靠的覆盖机制。课题基于信任管理提出了一种能保障网络覆盖质量的高可靠覆盖机制，为传感器网络高可靠覆盖技术和在信任管理框架内的可信传感器网络技术进一步研究提供新思路和理论依据。

本项目研究的结果包括四方面的内容：无线传感器网络中的（1）高可靠覆盖和拓扑控制技术；（2）信任管理技术；（3）基于OPNET仿真平台的无线传感器网络仿真技术；（4）无线传感器网络中的其他有关技术。.（1）在第一方面，给出了一种基于数据融合的传感器网络部署方案，提出了一种基于虚拟半径的覆盖算法。从信任管理的框架内深入探索高可靠覆盖技术，提出了一种基于信任管理的高可靠覆盖机制。针对于满足异构连通性需求的拓扑控制机制，a)提出了一种基于最大流的集中式解决方案，并设计了预处理算法以进一步降低网络的总体能耗。b)构造了一种基于贯穿部署区域的树形拓扑结构，在此基础上提出了一种分布式的解决方案。.（2）在第二方面，设计了一种基于信任管理的安全机制。设计完成了一种用于无线传感器网络、评价节点诚实性的分布式信任管理方案。提出了基于阴影模型的Sybil节点检测算法，减少传感器节点信号非均匀传播对于Syb il攻击检测的影响。.（3）在第三方面，设计并开实现了一种基于OPNET的面向工业监控的传感器网络仿真系统，以解决当前Zigbee传感器网络的OPNET仿真系统存在的网络延时大、可扩展性差，不能保证节点全部接入网络等问题。为了解决现有ZIGBEE传感器网络仿真系统移动性的限制，构建了嵌入了路由功能的网络处理进程模型，研究设计并开发实现了一种新的基于OPNET的仿真系统。.（4）在第四方面，提出一种基于平均海明距离的无线传感器网络安全路由算法。针对无线传感器网络(WSN)能量有限且网内聚集错误检测率较低的问题,提出一种基于最小覆盖集的WSN数据聚集算法。