基于信誉值的adhoc网络节点自私类型检测

基于信誉值的adhoc网络节点自私类型检测

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时间:2018-05-25

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1、基于信誉值的adhoc网络节点自私类型检测摘要:在adhoc网络中,节点间的合作是一个重要的问题,不相邻节点的信息传递只能依靠中间节点的转发来完成,若中间节点存在自私行为则会较大地影响网络的性能。节点自私类型有不同,对网络功能造成的影响也各不一样,有些自私节点在一定数量上对网络整体性能影响不大,可以容忍;而有些自私节点则必须得采取强硬的惩戒措施,将其驱逐出网络或降低它的信誉值并公布。该文采用基于信誉值的算法检测出adhoc网络中的问题节点,并对其进行类型定义,仿真查看其对网络性能的影响,方便下一步根据不同自私节点进行机制设计。关键词:adhoc网络;信誉

2、值;节点自私类型中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2014)28-6622-05随着军事技术的不断发展,新型武器、作战手段和作战理论等不断涌现。如何将众多武器设备之间相连和与指挥机构相连,以及对战场信息是否能够准确、有效地进行交流,是未来战争输赢的关键因素。因此,战场情景下的组网技术研究成为各国军队研究与发展的重点。无线adhoc网络正是在这种趋势下产生的。Ad11hoc网络是分布式的,没有中心控制节点,因此节点与它覆盖范围外的节点想要完成通信,就必须通过中继节点的转发来实现[1]。节点在网络有可能充当三种身份:源节点、中

3、继节点和目的节点。在adhoc网络中每个正常节点的能量、存储空间、处理能力、传输带宽都是有限的,假设它们都是理性的,在考虑转发任务的时候,尤其是当有单个节点的损耗和整个网络能耗的冲突时,就会产生一定的自私性,所以参与路由服务,同时会根据自己能量的损耗来决定是否参加中继转发任务[2]。人们还发现在adhoc网络中还有恶意节点的存在,和其它善于伪装成正常节点来参与路由的节点,这些都对adhoc网络造成一定威胁,因为它们会降低网络吞吐量,增加丢包率等,严重的时候甚至会导致整个adhoc网络的崩溃[3]。1Adhoc网络节点自私行为研究由于adhoc网络的合作需

4、要通过节点来完成,故而网络性能的好坏很大程度取决于节点的行为,而通常节点可分为两种,一种是正常节点:具有较好的合作性,愿意无私地转发数据;另一种是存在问题的不正常节点,它往往会对网络性能造成一定的负面影响。11在本文中,存在问题的节点由于其具体自私行为不同,为方便表述,所以将问题节点分为恶意节点和两种自私节点。恶意节点:通过路由,传递虚假的信息给目的节点。自私节点:第一类为只参加路由服务,但是却从来不参加数据的转发,以此尽可能的提高节点生存时间。第二类为受到自身的能量限制,所以会根据具体的能量消耗情况考虑是否参加网络活动。文献[4]提出一种基于退避窗口问

5、题的解决方法。在此种方法中,接受节点用CTS或ACK帧通过界定退避值,发送给源节点。同时,这种方法具有可扩展性,可以用于adhoc网络检测节点是否存在自私行为,并进行数据分析。这种方法主要是将实际退避值、连续退避值等数据与某个门限值比较,以判断节点是否更改退避窗口大小而取得高效益。文献[5]提出一种通过诊断机制和惩罚机制,并且以更改MAC协议,且在帧内增加BOV数据,以此来判断节点是否存在自私行为,并解决移动自组网中MAC层存在的节点自私行为问题。11在基于信誉的机制中,当节点能够正确地转发数据包的时候,信誉值增加,如果节点信誉值比设定的门限值低时,就认

6、为该节点为自私节点。文献[3]就提出了Watchdog和Pathrater模型,Watchdog的作用主要用于检测节点是否存在不良行为。Watchdog通过侦听下一条节点是否将数据包转发出去,以此确定行为异常的节点,并提供给Pathrater。而Pathrater则在选择路径的时候尽可能地规避那些异常节点,从而找到较好的路径。虽然它并没有惩戒异常节点,但在一定程度也减轻了网络负担。在之后的信誉机制设计中,普遍采用了该算法的思路。文献[6]提出一种估算网络发生碰撞的平均概率的检测方法,并计算出帧经过几次重传到最后的发送成功,此算法较上述算法更加复杂;而且在

7、具体的adhoc网络中的捕获效应普遍存在,故它的实际应用性并不高。文献[7]CONFIDANT机制是按需路由协议的扩展,其目的是为了检测并孤立那些有不良行为的问题节点,通过这样来达到节点间的合作。此机制下每个节点都拥有四个模块:检测器、信任管理、声誉系统及路径管理。这四个模块共同完成路由信息的提供和处理。本文参考了Watchdog模型,采用AODV路由协议,通过侦听邻居节点的行为,并基于信誉值来检测出问题节点,用“自私节点发送率”与信誉值共同判断出其类型。最后仿真并查看各种类型的问题节点在“丢包率”、“网络吞吐量”的数据上的表现,得出一些适用的结论。2系

8、统模型图1为检测并分类当前adhoc网络存在的各种问题节点时生成的场景图既模型图

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