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一种可信的传感云数据收集评估方法技术

技术编号:15706743 阅读:136 留言:0更新日期:2017-06-26 21:36
本发明专利技术公开了一种可信的传感云数据收集评估方法,该方法对传感云数据收集过程中的网络中节点和移动基站进行信任评估,首先确定移动基站的工作区域,该区域由移动基站的数量M决定;并确定系统的逻辑关系为主观节点S

A credible method for collecting and evaluating sensing cloud data

The invention discloses a method for sensing data collection and evaluation of cloud credible, trust evaluation node and mobile base station of the methods of sensing cloud data in the process of the network, first determine the working area of the mobile base station, the area is decided by the number of M mobile base station; and determining the logic relationship of system for subjective node S

【技术实现步骤摘要】
一种可信的传感云数据收集评估方法
本专利技术涉及网络安全领域,特别是涉及一种可信的传感云数据收集评估方法,具体是通过对传感云网络中的节点和基站进行信任评估,提高传感云数据收集的可靠性和完整性。
技术介绍
传感云系统是传感器网络和云计算结合的产物,不仅具备对物理世界的感知能力,而且可以对大量数据进行高效率处理和存储。传感云系统有三层结构:物理感知层,虚拟传感层和用户层。物理感知层由不同功能的传感器节点自组织成网络构成,向上层提供感知数据。虚拟传感层由云服务器和虚拟传感器节点组组成,云服务器主要实现对数据的存储和处理,并对用户层的服务请求进行命令解析,虚拟传感器节点组根据解析后的需求,组建对应的虚拟传感器节点。在这种机制下,用户无需布置自己的传感网,只需向云端发起请求就可以获得对应的服务。例如,在普适医疗的应用中,医疗传感器收集病人的生理信息,并上传到云端,医生从云端获取生理数据并做出诊断,无需知道病人来自哪里,是什么身份等信息,保护了病人的隐私。然而,传感云系统并不是完全安全的。传感云底层常常受到多种恶意攻击,如节点捕获攻击,女巫攻击,虫洞攻击等,破坏了底层数据的完整性和可用性。目前常用认证来判断对象是否可信,如在节点间通信时,首先进行身份认证来辨别节点的真伪,如果认证成功,则认为节点永久可信,可互换消息。在发送消息时,为了防止数据被窃听篡改,常使用加密算法对数据进行加密,只有拥有密钥才能解密数据。然而这类方法存在一定的缺陷:1.无法长时间确保节点的可靠性,当受到妥协攻击时,原本可信的节点将不再可信;2.密钥信息易泄露,由于物理层节点工作在无人看管的环境下,捕获若干节点即可窃取网络的密钥信息来破解加密数据,造成数据泄露。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可信的传感云数据收集评估方法,其克服了现有技术的可信的传感云数据收集评估方法所存在的认证加密方法的诸多弊端,无法抵御恶意攻击,使得传感云数据收集的完整性,可用性得不到保障等不足之处,再考虑多移动基站的安全性的基础上,设计对应的移动基站评估方案,提高感知数据的完整性和可用性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种可信的传感云数据收集评估方法,该方法对传感云数据收集过程中的网络中节点和移动基站进行信任评估,包括以下步骤:S1:确定移动基站的工作区域,该区域由移动基站的数量M决定;并确定系统的逻辑关系为主观节点Si向目标节点Sj发送数据,且当目标节点Sj不在主观节点Si的范围内时,数据交换则需要推荐节点转发;S2:建立评估网络中节点和移动基站信任度的模型,包括直接信任模型Tdir、间接信任模型Tindir和功能信任模型Tfunct;所述直接信任模型用于评估可直接通信传感云物理节点间信任度,包括通信信任模型、能量信任模型和推荐信任模型,并将对应的通信可信Tcom、剩余能量可信Ten及推荐可信Trecom与其对应的权重ωcom、ωen和ωrecom结合得到直接信任模型:Tdir=ωcom×Tcom+ωen×Ten+ωrecom×Trecom,其中ωcom、ωen、ωrecom三者之和为1;所述间接信任模型用于评估间接通信节点间信任值的间接信任模型,该模型包括距离信任模型和传播信任模型,且距离信任模型对应的评估参数为距离信任Tdist,传播信任模型对应的评估参数为传播信任Ttrans;所述传播信任为可直接通信节点间的直接信任值与距离信任Tdist计算得到的下一跳节点的选择概率;所述间接信任值为传输路由中节点的平均信任值,即间接信任模型为:其中k为参与传输的节点个数;所述功能信任模型用于评估移动基站的可靠性,功能信任模型表达式为:其中Tcloud为云信任值,Pthres为基站设置阈值,P为基站待上传数据包数量,且Pthres、P为负载信任评估参数;S3:根据步骤S2中计算得到的评估参数Tdir、Tindir、和Tfunct对传感云数据的节点信任度与移动基站可靠性进行评估,确定传感云数据收集的可信度。其中,所述步骤S2中通信信任模型的建立步骤为:S201:统计对主观节点Si和目标节点Sj通信产生积极影响的事件数量s和消极影响事件数量f;S202:确定通信信任模型为:其中b为主观节点Si对目标节点Sj的可信概率,计算公式为u为主观节点Si对目标节点Sj的不确定概率,计算公式为:且将d记为主观节点Si对目标节点Sj的不可信概率,b、u、d三者满足b+u+d=1,b,u,d∈[0,1]。其中,所述步骤S2中能量信任模型建立步骤为:S211:为每个物理节点设置一个剩余能量阈值Emin;S212:判断目标节点Sj的剩余能量Eres是否小于步骤1中所设剩余能量阈值Emin,若小于,则该节点不可信,否则计算节点的平均能量消耗Eave;S213:采用启发式函数H(x)计算能量信任,即能量信模型为:其中,所述步骤S2中推荐信任模型的建立步骤为:S221:找出主观节点Si和目标节点Sj的公共邻居节点集;S222:记录步骤S221中公共邻居节点集对目标节点Sj的评估值{RV1,RV2,...,RVk}和与目标节点Sj的通信次{CT1,CT2,...,CTk};步骤S223:简化计算复杂度,引入每个公共邻居节点的信任值权重wi,计算公式为:步骤S224:将权重与推荐信任值结合,得到推荐信任模型为:其中,所述步骤S2中距离信任模型为:其中Lmin为主观节点Si到目标节点Sj的最短距离,Li为下一跳节点到主观节点Si的距离,Ri为下一跳节点到目标节点Sj的距离;传播信任模型为直接信任和距离信任计算出的下一跳节点的选择概率:其中wdist,wdir分别为对应的Tdir,的权重,i表示第i个节点。其中,所述步骤S2中云信任是云服务器对移动基站的评估结果,步骤为:在移动基站上传数据包到云服务器时,数据包中包含每个移动基站对应的唯一的ID身份标识,当云服务器解析数据包后,将向其他移动基站发送含有此ID的返回包,如果移动基站ID与返回包中的ID一致,将此基站判断为复制基站,此时Tcloud=0,否则Tcloud=1;所述负载信任用于评估基站的繁忙程度,评估步骤为:S231:为每个基站设置阈值Pthres;S232:将基站待上传数据包数量P与步骤1中所设阈值Pthres做比较,并将比较结果作为负载信任的评估参数,且其也作为评估功能信任的条件之一。其中,所述步骤S2中计算直接信任Tdir的算法流程为:输入:对通信节点产生积极影响的事件数量s,对通信节点产生消极影响的事件数量f,目标节点Sj的剩余能量Eres,k个主观节点Si和目标节点Sj公共邻居节点推荐值集合{RV1,RV2,...,RVk},通信次数集合{CT1,CT2,...,CTk};输出:主观节点Si对目标节点Sj的直接信任值Tdir;1):whilei,j≤Ndo//通信信任2):bi,j为可信的概率;3):ui,j为不确定概率;4):计算通信信任;5):endwhile6):whilei<Ndo//能量信任7):ifEres<Emin判断剩余能量与阈值的关系8):Ten=0elseTen=H(Eave)9):endif10):endwhile11):whilei<kdo//推荐信任12):wi为每个推荐节点推荐值的权重;13):endwh本文档来自技高网
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一种可信的传感云数据收集评估方法

【技术保护点】
一种可信的传感云数据收集评估方法,其特征在于,该方法对传感云数据收集过程中的网络中节点和移动基站进行信任评估,包括以下步骤:S1:确定移动基站的工作区域,该区域由移动基站的数量M决定;并确定系统的逻辑关系为主观节点S

【技术特征摘要】
1.一种可信的传感云数据收集评估方法,其特征在于,该方法对传感云数据收集过程中的网络中节点和移动基站进行信任评估,包括以下步骤:S1:确定移动基站的工作区域,该区域由移动基站的数量M决定;并确定系统的逻辑关系为主观节点Si向目标节点Sj发送数据,且当目标节点Sj不在主观节点Si的范围内时,数据交换则需要推荐节点转发;S2:建立评估网络中节点和移动基站信任度的模型,包括直接信任模型Tdir、间接信任模型Tindir和功能信任模型Tfunct;所述直接信任模型用于评估可直接通信传感云物理节点间信任度,包括通信信任模型、能量信任模型和推荐信任模型,并将对应的通信可信Tcom、剩余能量可信Ten及推荐可信Trecom与其对应的权重ωcom、ωen和ωrecom结合得到直接信任模型:Tdir=ωcom×Tcom+ωen×Ten+ωrecom×Trecom,其中ωcom、ωen、ωrecom三者之和为1;所述间接信任模型用于评估间接通信节点间信任值的间接信任模型,该模型包括距离信任模型和传播信任模型,且距离信任模型对应的评估参数为距离信任Tdist,传播信任模型对应的评估参数为传播信任Ttrans;所述传播信任为可直接通信节点间的直接信任值与距离信任Tdist计算得到的下一跳节点的选择概率;所述间接信任值为传输路由中节点的平均信任值,即间接信任模型为:其中k为参与传输的节点个数;所述功能信任模型用于评估移动基站的可靠性,功能信任模型表达式为:其中Tcloud为云信任值,Pthres为基站设置阈值,P为基站待上传数据包数量,且Pthres、P为负载信任评估参数;S3:根据步骤S2中计算得到的评估参数Tdir、Tindir、和Tfunct对传感云数据的节点信任度与移动基站可靠性进行评估,确定传感云数据收集的可信度。2.根据权利要求1所述的一种可信的传感云数据收集评估方法,其特征在于:所述步骤S2中通信信任模型的建立步骤为:S201:统计对主观节点Si和目标节点Sj通信产生积极影响的事件数量s和消极影响事件数量f;S202:确定通信信任模型为:其中b为主观节点Si对目标节点Sj的可信概率,计算公式为u为主观节点Si对目标节点Sj的不确定概率,计算公式为:且将d记为主观节点Si对目标节点Sj的不可信概率,b、u、d三者满足b+u+d=1,b,u,d∈[0,1]。3.根据权利要求1所述的一种可信的传感云数据收集评估方法,其特征在于:所述步骤S2中能量信任模型建立步骤为:S211:为每个物理节点设置一个剩余能量阈值Emin;S212:判断目标节点Sj的剩余能量Eres是否小于步骤1中所设剩余能量阈值Emin,若小于,则该节点不可信,否则计算节点的平均能量消耗Eave;S213:采用启发式函数H(x)计算能量信任,即能量信模型为:4.根据权利要求1所述的一种可信的传感云数据收集评估方法,其特征在于:所述步骤S2中推荐信任模型的建立步骤为:S221:找出主观节点Si和目标节点Sj的公共邻居节点集;S222:记录步骤S221中公共邻居节点集对目标节点Sj的评估值{RV1,RV2,...,RVk}和与目标节点Sj的通信次{CT1,CT2,...,CTk};S223:简化计算复杂度,引入每个公共邻居节点的信任值权重wi,计算公式为:S224:将权重与推荐信任值结合,得到推荐信任模型为:5.根据权利要求1所述的一种可信的传感云数据收集评估方法,其特征在于:所述步骤S2中距离信任模型为:其中Lmin为主观节点Si到目标节点Sj的最短距离,Li为下一跳节点到主观节点Si的距离,Ri为下一跳节点到目标节点Sj的距离;传播信任模型为直接信任和距离信任计算出的下一跳节点的选择概率:其中wdist,wdir分别为对应的Tdir...

【专利技术属性】
技术研发人员:王田李洋蔡绍滨田晖陈永红蔡奕侨
申请(专利权)人:华侨大学
类型:发明
国别省市:福建,35

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