Ad hoc网络自治节点数据转发协作的激励方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种Ad?hoc网络自治节点数据转发协作的激励方法和系统，使用微支付手段激励Ad?hoc网络中自治节点进行数据转发协作并设置第三方信任机构TP监督节点管理虚拟币的行为，检测并隔离行为异常的节点，TP能够根据会话报告构造会话链表集合，克服了对特定类型DSR路由协议的依赖。本发明专利技术使用源节点和目的节点的IP地址标识会话，可以兼容任何类型的路由协议。

【技术实现步骤摘要】
Adhoc网络自治节点数据转发协作的激励方法和系统
本专利技术涉及一种促进网络节点协作的方法和系统，具体涉及一种用于增强Adhoc网络自治节点数据转发协作的激励方法和系统。
技术介绍
Adhoc网络是一种自组织网络，网络中的节点是对等的，且可以自由移动，因此网络的拓扑结构不断变化，节点的各种资源，如能量、内存等非常有限。与无线网络相比，Adhoc网络的特点是自治和多跳转发。由于没有中心管理节点，网络的所有功能都是通过自治节点数据转发协作完成。多跳转发使得彼此信号覆盖范围之外的节点可以通过中间节点的合作进行通信，扩大了网络的覆盖面积。Adhoc网络中，路由的建立维护，数据转发等主要功能都依靠节点间协作完成。分布式的管理以及动态的拓扑结构使得密钥管理更加困难，因此无法使用通过实体认证的节点确保网络的关键功能正确运行。Adhoc网络没有基础设施和授权机构，无法区分可信节点，在缺少预先约定的信任关系下，协作性机制是解决网络恶意节点攻击和使自治节点承担数据转发的有效途径，也是在Adhoc网络中的一个最基本的要求。在军事和救灾应用中，节点属于同一机构，有着同样的目的，因此节点是自愿合作的。但在商业应用中，节点属于不同的机构，节点是自治的，总是寻求最大化利益。自治的节点为了节省能量等资源，不愿为其他节点提供服务，节点的机会主义行为会严重降低网络的性能。因此在设计网络时，需要设计某一种激励机制通过节点协作保证网络的效率。目前，已经有很多关于检测异常行为节点，促进节点间协作的研究。可以将这些机制大致分为2类：基于信誉的机制和基于信用的机制。在基于信誉的机制中，当节点正确地转发数据包时，其信誉增加，当节点的信誉低于设定的阈值时，该节点即被认定为“行为异常”的节点。为了提高存在网络的吞吐量，Watchdog模型通过监听判断下一跳节点是否将数据包完整地转发，来确定“行为异常”节点。Pathrater模型设计路由协议规避“行为异常”节点，找出最佳路由。该机制会加重“愿意执行数据转发”节点的负担，且异常节点没有受到惩罚，仍然可以随意地发送数据包。对于CONFIDANT模型，节点通过邻居节点行为异常频率，确定节点的信誉值，且信任节点间共享信誉信息。该模型在应用时，需要在网络建立之初构建节点间的信任关系。在基于信用的机制中，把网络中的节点为其他节点转发数据包看成一种服务，获得此服务需支付一定的费用。合作节点转发其他节点的数据包时会赚取信用，节点发送自身的数据包时，需要支付信用。现有方案引入Nuglet（逻辑货币）的概念，网络中的每一个节点都有一个防更改模块，用来存储Nuglet的值，并保证关于Nuglet操作的安全。节点为其他节点转发数据包时，其Nuglet值增加，节点发送自身的数据包时，其Nuglet值减少。该方案在使用时需要防更改硬件，既不安全也不方便。在安全激励协议(SecureIncentiveProtocol,SIP)模型中，目的节点在接收到每一个数据包后，需要给源节点发送确认信息，并增加中间节点的信用值。该模型需要对每一个数据包回送确认信息，资源开销很大，浪费网络带宽。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是提供一种Adhoc网络自治节点数据转发协作的激励方法和系统，通过综合基于信用激励机制的方法和基于信誉激励机制的方法，使用微支付手段保证网络的公平，杜绝搭便车行为，并通过节点间相互的虚拟评价检测出行为异常的节点。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种Adhoc网络自治节点数据转发协作的激励方法，在自治节点之间建立微支付关系，设置第三方信任机构ＴＰ监督节点管理虚拟币和转发数据的行为，具体步骤如下：步骤一，初始化阶段，初始化网络，各节点拥有一定数量的虚拟币；步骤二，微支付阶段，每发送一个数据包，节点拥有的虚拟币数量减少AVG_L个单位，每转发一个数据包，节点的虚拟币增加1个单位，若节点的虚拟币数量少于AVG_L，则节点不能发送数据包，其中，AVG_L为网络的平均路由长度；步骤三，安全信息交换阶段，参与会话的节点记录会话报告，并周期性地与TP交换信息，节点向TP发送会话报告，同步本地保存的虚拟币数量与TP保持一致，TP根据节点提交的会话报告构造会话链表，并向节点发送“行为异常”节点列表。上述技术方案中，源节点的虚拟币=源节点拥有的虚拟币-目的节点接收到的数据包数×AVG_L。TP根据正常会话链表和可疑会话链表更新转发节点的虚拟币：转发节点的虚拟币=转发节点拥有的虚拟币+下一跳节点收到的数据包数。对于欺骗会话链表，TP在检测出链表中所有欺骗节点后，修正欺骗节点的数据包数量，使得欺骗节点的数据包数量等于其上游节点发送的数据包数量之和，然后更新转发节点的数据包数。欺骗节点是指，在会话报告中记录的数据包数与实际不一致的节点TP分析会话报告监测异常行为的具体方法为：TP计算在某个会话链表L上节点之间的评价，令Oi,j(L)表示在会话链表L上，节点i与j之间的评价。若会话链表L为正常会话链表，那么L中任意一对节点交换正面评价，即Oi,j(L)=1。若会话链表L为可疑会话链表，那么数据一致的节点之间交换正面评价Oi,j(L)=1，数据不一致的相邻节点之间交换可疑评价，即Oi,j(t)=0。若会话链表L为欺骗会话链表，那么数据一致的节点之间交换正面评价Oi,j(L)=1，数据不一致的相邻节点之间交换负面评价，即Oi,j(t)=-1。TP计算在时间段t内节点之间的评价，令Oj,i(t)表示在时间段t内节点j对节点i的评价。在时间段t内的会话链表上i与j对彼此的评价，若i与j交换正面评价的比例高于Rh，那么i与j交换正面评价，即Oi,j(t)=Oj,i(t)=1；若i与j交换负面评价的比例高于Rc，那么i与j交换负面评价即Oi,j(t)=Oj,i(t)=-1；否则i与j交换可疑评价Oi,j(t)=Oj,i(t)=0。在时间段t内，TP对节点i的评价Oi(t)：在时间段t内，若与i交换正面评价的节点比例高于Zh，那么TP正面评价节点i，即Oi(t)=1；若与i交换负面评价的节点比例高于Zc，那么TP负面评价节点i，即Oi(t)=-1；否则TP评价节点i可疑，即Oi(t)=0。TP计算节点的信任度，系统中包含三种类型的信任度，分别为：短期信任度Ti,st、中期信任度Ti,mt和长期信任度Ti,lt，正整数k1<<k2<<k3为系统参数。对于网络中任意一个节点，TP保存最近k3次对该节点的观察结果。在最近的k1次观察结果中，若TP正面评价节点i的比例高于Rh,st，那么Ti,st=1；若TP负面评价节点i的比例高于Rc,st，那么Ti,st=-1；否则Ti,st=0。在最近的k2次观察中，若TP正面评价节点i的比例高于Rh,mt，那么Ti,mt=1；若TP负面评价节点i的比例高于Rc,mt，那么Ti,mt=-1；否则Ti,mt=0。在最近的k3次观察中，若TP正面评价节点i的比例高于Rh,lt，那么Ti,lt=1；若TP负面评价节点i的比例高于Rc,lt，那么Ti,lt=-1；否则Ti,lt=0。TP确定节点的状态，节点有三种状态，分别为：可信状态、可疑状态和欺骗状态。对于网络中的节点i，若Ti,st=1且Ti,mt本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ad?hoc网络自治节点数据转发协作的激励方法，其特征在于：在自治节点之间建立微支付关系，设置第三方信任机构ＴＰ监督节点管理虚拟币和转发数据的行为，具体步骤如下：步骤一，初始化阶段，初始化网络，各节点拥有一定数量的虚拟币；步骤二，微支付阶段，每发送一个数据包，节点拥有的虚拟币数量减少AVG_L个单位，每转发一个数据包，节点的虚拟币增加1个单位，若节点的虚拟币数量少于AVG_L，则节点不能发送数据包，其中，AVG_L为网络的平均路由长度；步骤三，安全信息交换阶段，参与会话的节点记录会话报告，并周期性地与TP交换信息，节点向TP发送会话报告，同步本地保存的虚拟币数量与TP保持一致，TP根据节点提交的会话报告构造会话链表，并向节点发送“行为异常”节点列表。

【技术特征摘要】
1.一种Adhoc网络自治节点数据转发协作的激励方法，其特征在于：在自治节点之间建立微支付关系，设置第三方信任机构ＴＰ监督节点管理虚拟币和转发数据的行为，具体步骤如下：步骤一，初始化阶段，初始化网络，各节点拥有一定数量的虚拟币；步骤二，微支付阶段，每发送一个数据包，节点拥有的虚拟币数量减少AVG_L个单位，每转发一个数据包，节点的虚拟币增加1个单位，若节点的虚拟币数量少于AVG_L，则节点不能发送数据包，其中，AVG_L为网络的平均路由长度；步骤三，安全信息交换阶段，参与会话的节点记录会话报告，并周期性地与TP交换信息，节点向TP发送会话报告，同步本地保存的虚拟币数量与TP保持一致，TP根据节点提交的会话报告构造会话链表，并向节点发送“行为异常”节点列表；其中，所述会话报告包括会话ID、节点的接收信息集和节点的发送信息集；所述会话ID为三元组（IDsource，IDdest，TS）集合，其中IDsource为源节点ID，IDdest为目的节点ID，TS为该会话建立的时间；所述节点的接收信息集为二元组（ID，C）集合，所述集合分别记录上一跳节点ID和从上一跳节点接收的数据包数；所述节点的发送信息集为二元组（ID，C）集合，所述集合分别记录下一跳节点ID和向该节点发送的数据包数；所述会话链表中的元素为二元组（ID，C），其中，ID为节点ID，C为该节点发送/转发/接收到的数据包数；构造所述会话链表L（S）时，采用队列...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏斌，张华鹏，常宇春，张书奎，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：