一种应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法制造技术

本发明专利技术提供一种应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，采用基于多代理机制的改进的蚁群算法，通过代理之间的直接通信和协同工作，绕过干扰源，寻找下一个转发节点，找到用于数据传输的无干扰路由。本发明专利技术描述的多代理机制能够适用于复杂的无线传感器网络环境。

An algorithm for rejecting interference attacks in Wireless Sensor Networks

The invention provides an application in wireless sensor network to interference attack algorithm, an improved ant colony algorithm based on multi-agent system, through direct communication between agents and collaborative work, bypassing the interference source, find the next forwarding node, find the interference free route for data transmission. The multi agent mechanism described in this invention can be applied to the complex wireless sensor network environment.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法
本专利技术属于无线传感器网络领域，特别地涉及到无线传感器网络安全问题，具体是指一种基于代理机制的应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法。
技术介绍
无线传感器网络(WSN，WirelessSenorNetworks)具有易于部署和扩展，点价格低廉，容错能力强等优势，能够不受时间、空间及环境等的限制，将查询或者监测得到的数据提供给需要的用户，是人们获取信息的一种重要途径和手段。无线传感器网络是物联网(IoT，InternetofThings)中的关键环节之一，改变了人类与物理世界交互的方式，有广阔的应用前景。无线传感器网络中无线媒介的开放性、广播性、动态脆弱性等特征，使得网络面临着严重的可靠性问题和安全威胁。干扰一直是摆在无线通信领域研究者们面前的一大难题。除了网络节点通信过程中产生的无意干扰之外，攻击者利用无线电射频设备或者被其捕获的传感器节点发起的干扰攻击(JammingAttacks)更是对无线传感器网络通信产生巨大的破坏力。干扰攻击问题引起学者们的兴趣。文献[孙言强,王晓东,周兴铭.无线网络中的干扰攻击[J].软件学报,2012,(05):1207-1221.]描述了干扰攻击的检测、防御以及干扰源定位领域中代表性的工作。文献[AristidesMpitziopoulos,DamianosGavalas,CharalamposKonstantopoulos,GrammatiPantziou,JAID:Analgorithmfordatafusionandjammingavoidanceondistributedsensornetworks,PervasiveandMobileComputing,Volume5,Issue2,April2009,Pages135-147,ISSN1574-1192]提出干扰规避行程设计(JammingAvoidanceItineraryDesign(JAID))算法，采用了移动代理技术(MobileAgentTechnology)。文献[C.M.PinteaandP.C.Pop.Sensitiveantsfordenialjammingattackonwirelesssensornetwork.AdvancesinIntelligentandSoftComputing,239,409–418,2014.]提出一种新的基于蚁群系统的无线传感器网络干扰攻击防御机制。多代理系统(Multi-AgentSystems，MAS)又称多智能体系统，是分布式人工智能的一个重要分支[M.Wooldridge.AnIntroductiontoMultiAgentSystems.JohnWiley&Sons,2002.]。多智能体系统是多个智能体组成的集合，它的目标是将大而复杂的系统建设成小的、彼此互相通信和协调的，易于管理的系统。多代理系统可以用于解决网络中的复杂问题。文献[KhinHaymarSawHla,YoungSikChoi,andJongSouPark.2008.Themultiagentsystemsolutionsforwirelesssensornetworkapplications.InProceedingsofthe2ndKESInternationalconferenceonAgentandmulti-agentsystems:technologiesandapplications(KES-AMSTA'08),NgocThanhNguyen,GeunSikJo,RobertJ.Howlett,andLakhmiC.Jain(Eds.).Springer-Verlag,Berlin,Heidelberg,454-463.]和文献[MeritxellVinyals,JuanA.Rodriguez-Aguilar,JesusCerquides；ASurveyonSensorNetworksfromaMultiagentPerspective.ComputJ2011；54(3):455-470]描述了多代理系统用于解决无线传感器网络问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于多代理系统和基本蚁群算法的广义启发式路由算法，用于解决无线传感器网络的拒绝干扰攻击问题，当有干扰存在时，能够隔离和绕过干扰节点所在区域，保证无线传感器网络中的数据能够正常传输。为实现解决无线传感器网络的拒绝干扰攻击问题，本专利技术的技术方案为：一种应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，该算法是基于蚁群算法并引入了多代理机制。作为优选，所述多代理机制是置于系统中的软件代理。作为优选，所述多代理机制拥有对环境信息感知的敏感水平。作为优选，所述敏感水平是用[0,1]范围的数字描述。作为优选，所述多代理机制之间的通信采用FIPA组织建议的ACL语言。作为优选，所述多代理机制分为两大组，敏感水平在范围[0，0.5]的环境探索者代理和敏感水平在范围[0.5，1]的环境利用者代理。作为优选，本专利技术提供一种应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，该算法具体包括以下步骤：步骤1，初始化网络参数，并向网络中随机部署多个代理；步骤2，设定循环迭代次数；步骤3，判断跳数是否达到设定值或者是否到达目的节点，如果没有，进行步骤4，否则跳转至步骤9；步骤4，判断网络中是否存在干扰攻击，如果不存在跳转至步骤6，否则执行步骤5；步骤5，代理之间采用ACL直接通信和协同工作机制，寻找路由的下一个节点；根据公式(2)计算转移概率，计算位于i节点上每个环境探索者代理移到节点j的概率；根据公式(3)，计算每个环境利用者代理的转移规则，ηij＝Hij·Eij·Bij·SNRij·Pdij·Plij公式(3)表示传感器节点i和j之间的欧氏距离，(Xi,Yi)表示节点i的坐标，(Xj,Yj)表示节点j的坐标；Pij表示位于节点i的代理选择节点j作为目标节点的概率；α为路径上信息素的重要程度，β为启发因子的重要程度；ηij表示代理从节点i到节点j的启发因子。Hij表示代理从节点i到节点j的跳数；Eij表示代理从节点i到节点j的能量消耗，Bij表示位错误率，SNRij表示信噪比，Pdij表示分组转发率，Plij表示丢包率；步骤6，不存在干扰攻击情况下，直接将代理移至下一个节点；步骤7，判断代理是否到达目的节点，如果没有到达，跳转到步骤9，如果已到达，继续步骤8；步骤8，到达目的节点的代理停止工作t秒；代理之间采用ACL直接通信和协同工作机制，寻找路由的下一个节点；根据公式(2)计算转移概率，计算位于i节点上每个环境探索者代理移到节点j的概率；根据公式(4)为每个环境利用者代理计算转移规则；步骤9，判断一次迭代是否结束，没有结束跳转至步骤3，否则继续步骤10；步骤10，根据公式(5)，计算代理的信息素水平，并选择本次迭代后的最优路径，更新禁忌表，更新代理的相关信息；ρ∈(0,1)，表示信息素随着时间的推移而衰减的程度，Q为常数，Dt表示代理在本次循环中所走过的路径的长度；步骤11，检测迭代次数是否达到指定次数，如果是，继续步骤12，否则清空禁忌表，跳转到步骤2；步骤12，循环结束，确定最优路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，其特征在于：该算法是基于蚁群算法并引入了多代理机制。

【技术特征摘要】
1.一种应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，其特征在于：该算法是基于蚁群算法并引入了多代理机制。2.根据权利要求1所述的应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，其特征在于：所述多代理机制是置于系统中的软件代理。3.根据权利要求2所述的应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，其特征在于：所述多代理机制拥有对环境信息感知的敏感水平。4.根据权利要求2所述的应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，其特征在于：所述敏感水平是用[0,1]范围的数字描述。5.根据权利要求1所述的应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，其特征在于：所述多代理机制之间的通信采用FIPA组织建议的ACL语言。6.根据权利要求4所述的应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，其特征在于：所述多代理机制分为两大组，敏感水平在范围[0，0.5]的环境探索者代理和敏感水平在范围[0.5，1]的环境利用者代理。7.根据权利要求1所述的应用于无线传感器网络拒绝干扰攻击的算法，其特征在于：该算法包括以下步骤：步骤1，初始化网络参数，并向网络中随机部署多个代理；步骤2，设定循环迭代次数；步骤3，判断跳数是否达到设定值或者是否到达目的节点，如果没有，进行步骤4，否则跳转至步骤9；步骤4，判断网络中是否存在干扰攻击，如果不存在跳转至步骤6，否则执行步骤5；步骤5，代理之间采用ACL直接通信和协同工作机制，寻找路由的下一个节点；根据公式(2)计算转移概率，计算位于i节点上每个环境探索者代理移到节点j的概率；根据公式(3)，计算每个环境利用者代理的转...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正敏，李威，董惠良，杜旋，
申请(专利权)人：浙江中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33