Ad hoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Ad?hoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法和系統(tǒng)，使用微支付手段激勵A(yù)d?hoc網(wǎng)絡(luò)中自治節(jié)點進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作并設(shè)置第三方信任機構(gòu)TP監(jiān)督節(jié)點管理虛擬幣的行為，檢測并隔離行為異常的節(jié)點，TP能夠根據(jù)會話報告構(gòu)造會話鏈表集合，克服了對特定類型DSR路由協(xié)議的依賴。本發(fā)明使用源節(jié)點和目的節(jié)點的IP地址標識會話，可以兼容任何類型的路由協(xié)議。
【專利說明】Ad hoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種促進網(wǎng)絡(luò)節(jié)點協(xié)作的方法和系統(tǒng)，具體涉及一種用于增強Ad hoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]Ad hoc網(wǎng)絡(luò)是一種自組織網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點是對等的，且可以自由移動，因此網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)不斷變化，節(jié)點的各種資源，如能量、內(nèi)存等非常有限。與無線網(wǎng)絡(luò)相比，Adhoc網(wǎng)絡(luò)的特點是自治和多跳轉(zhuǎn)發(fā)。由于沒有中心管理節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)的所有功能都是通過自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作完成。多跳轉(zhuǎn)發(fā)使得彼此信號覆蓋范圍之外的節(jié)點可以通過中間節(jié)點的合作進行通信，擴大了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積。
[0003]Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，路由的建立維護，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等主要功能都依靠節(jié)點間協(xié)作完成。分布式的管理以及動態(tài)的拓撲結(jié)構(gòu)使得密鑰管理更加困難，因此無法使用通過實體認證的節(jié)點確保網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵功能正確運行。Ad hoc網(wǎng)絡(luò)沒有基礎(chǔ)設(shè)施和授權(quán)機構(gòu)，無法區(qū)分可信節(jié)點，在缺少預(yù)先約定的信任關(guān)系下，協(xié)作性機制是解決網(wǎng)絡(luò)惡意節(jié)點攻擊和使自治節(jié)點承擔數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的有效途徑，也是在Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中的一個最基本的要求。
[0004]在軍事和救災(zāi)應(yīng)用中，節(jié)點屬于同一機構(gòu)，有著同樣的目的，因此節(jié)點是自愿合作的。但在商業(yè)應(yīng)用中，節(jié)點屬于不同的機構(gòu)，節(jié)點是自治的，總是尋求最大化利益。自治的節(jié)點為了節(jié)省能量等資源，不愿為其他節(jié)點提供服務(wù)，節(jié)點的機會主義行為會嚴重降低網(wǎng)絡(luò)的性能。因此在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時，需要設(shè)計某一種激勵機制通過節(jié)點協(xié)作保證網(wǎng)絡(luò)的效率。
[0005]目前，已經(jīng)有很多關(guān)于檢測異常行為節(jié)點，促進節(jié)點間協(xié)作的研究。可以將這些機制大致分為2類:基于信譽的機制和基于信用的機制。
[0006]在基于信譽的機制中，當節(jié)點正確地轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，其信譽增加，當節(jié)點的信譽低于設(shè)定的閾值時，該節(jié)點即被認定為“行為異?！钡墓?jié)點。為了提高存在網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，Watchdog模型通過監(jiān)聽判斷下一跳節(jié)點是否將數(shù)據(jù)包完整地轉(zhuǎn)發(fā)，來確定“行為異?！惫?jié)點。Pathrater模型設(shè)計路由協(xié)議規(guī)避“行為異?！惫?jié)點，找出最佳路由。該機制會加重“愿意執(zhí)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)”節(jié)點的負擔，且異常節(jié)點沒有受到懲罰，仍然可以隨意地發(fā)送數(shù)據(jù)包。對于CONFIDANT模型，節(jié)點通過鄰居節(jié)點行為異常頻率，確定節(jié)點的信譽值，且信任節(jié)點間共享信譽信息。該模型在應(yīng)用時，需要在網(wǎng)絡(luò)建立之初構(gòu)建節(jié)點間的信任關(guān)系。
[0007]在基于信用的機制中，把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點為其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包看成一種服務(wù)，獲得此服務(wù)需支付一定的費用。合作節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)其他節(jié)點的數(shù)據(jù)包時會賺取信用，節(jié)點發(fā)送自身的數(shù)據(jù)包時，需要支付信用?，F(xiàn)有方案引入Nuglet (邏輯貨幣)的概念，網(wǎng)絡(luò)中的每一個節(jié)點都有一個防更改模塊，用來存儲Nuglet的值,并保證關(guān)于Nuglet操作的安全。節(jié)點為其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時，其Nuglet值增加，節(jié)點發(fā)送自身的數(shù)據(jù)包時，其Nuglet值減少。該方案在使用時需要防更改硬件，既不安全也不方便。在安全激勵協(xié)議(Secure IncentiveProtocol, SIP)模型中，目的節(jié)點在接收到每一個數(shù)據(jù)包后，需要給源節(jié)點發(fā)送確認信息，并增加中間節(jié)點的信用值。該模型需要對每一個數(shù)據(jù)包回送確認信息，資源開銷很大，浪費 網(wǎng)絡(luò)帶寬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法和系統(tǒng)，通過綜合基于信用激勵機制的方法和基于信譽激勵機制的方法，使用微支付手段保證網(wǎng)絡(luò)的公平，杜絕搭便車行為，并通過節(jié)點間相互的虛擬評價檢測出行為異常的節(jié)點。
[0009]為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法，在自治節(jié)點之間建立微支付關(guān)系，設(shè)置第三方信任機構(gòu)T P監(jiān)督節(jié)點管理虛擬幣和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的行為，具體步驟如下:
步驟一，初始化階段，初始化網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點擁有一定數(shù)量的虛擬幣；
步驟二，微支付階段，每發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，節(jié)點擁有的虛擬幣數(shù)量減少AVG_L個單位，每轉(zhuǎn)發(fā)一個數(shù)據(jù)包，節(jié)點的虛擬幣增加I個單位，若節(jié)點的虛擬幣數(shù)量少于AVG_L，則節(jié)點不能發(fā)送數(shù)據(jù)包，其中，AVG_LS網(wǎng)絡(luò)的平均路由長度；
步驟三，安全信息交換階段，參與會話的節(jié)點記錄會話報告，并周期性地與TP交換信息，節(jié)點向TP發(fā)送會話報告，同步本地保存的虛擬幣數(shù)量與TP保持一致，TP根據(jù)節(jié)點提交的會話報告構(gòu)造會話鏈表，并向節(jié)點發(fā)送“行為異?！惫?jié)點列表。
[0010]上述技術(shù)方案中，源節(jié)點的虛擬幣=源節(jié)點擁有的虛擬幣-目的節(jié)點接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)XAVG_L。
[0011]TP根據(jù)正常會話鏈表和可疑會話鏈表更新轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的虛擬幣:轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的虛擬幣=轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點擁有的虛擬幣+下一跳節(jié)點收到的數(shù)據(jù)包數(shù)。
[0012]對于欺騙會話鏈表，TP在檢測出鏈表中所有欺騙節(jié)點后，修正欺騙節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)量，使得欺騙節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)量等于其上游節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量之和，然后更新轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)。欺騙節(jié)點是指，在會話報告中記錄的數(shù)據(jù)包數(shù)與實際不一致的節(jié)點
TP分析會話報告監(jiān)測異常行為的具體方法為:
TP計算在某個會話鏈表L上節(jié)點之間的評價，令0i，j (L)表示在會話鏈表L上，節(jié)點i與j之間的評價。若會話鏈表L為正常會話鏈表，那么L中任意一對節(jié)點交換正面評價，即0i，j (L) =1。若會話鏈表L為可疑會話鏈表，那么數(shù)據(jù)一致的節(jié)點之間交換正面評價0i, j (L)=l，數(shù)據(jù)不一致的相鄰節(jié)點之間交換可疑評價，即0i，j (t)=0。若會話鏈表L為欺騙會話鏈表，那么數(shù)據(jù)一致的節(jié)點之間交換正面評價0i，j (L)=l，數(shù)據(jù)不一致的相鄰節(jié)點之間交換負面評價，即0i，j(t)=-l。
[0013]TP計算在時間段t內(nèi)節(jié)點之間的評價,令0j, i (t)表示在時間段t內(nèi)節(jié)點j對節(jié)點i的評價。在時間段t內(nèi)的會話鏈表上i與j對彼此的評價，若i與j交換正面評價的比例高于Rh，那么i與j交換正面評價，即0i，j (t)=0j, i (t)=l ;若i與j交換負面評價的比例高于Re,那么i與j交換負面評價即0i, j (t)=0j, i (t)=-l ;否則i與j交換可疑評價
0i, j (t)=0j, i (t)=0o
[0014]在時間段t內(nèi)，TP對節(jié)點i的評價Oi⑴:在時間段t內(nèi)，若與i交換正面評價的節(jié)點比例高于Zh,那么TP正面評價節(jié)點i,即Oi (t)=l ;若與i交換負面評價的節(jié)點比例高于Zc，那么TP負面評價節(jié)點i, BP Oi (t)=-l ;否則TP評價節(jié)點i可疑，即Oi (t)=0。
[0015]TP計算節(jié)點的信任度，系統(tǒng)中包含三種類型的信任度，分別為:短期信任度Ti, St、中期信任度Ti，mt和長期信任度Ti，It,正整數(shù)kl〈〈k2〈〈k3為系統(tǒng)參數(shù)。對于網(wǎng)絡(luò)中任意一個節(jié)點，TP保存最近k3次對該節(jié)點的觀察結(jié)果。在最近的kl次觀察結(jié)果中，若TP正面評價節(jié)點i的比例高于Rh, St,那么Ti, St=I ;若TP負面評價節(jié)點i的比例高于Re, st,那么Ti, St=-1 ;否則Ti, st=0。在最近的k2次觀察中，若TP正面評價節(jié)點i的比例高于Rh，mt,那么Ti, mt=l ;若TP負面評價節(jié)點i的比例高于Rc，mt,那么Ti, mt=-l ;否則Ti, mt=Oo在最近的k3次觀察中，若TP正面評價節(jié)點i的比例高于Rh, It,那么Ti, It=I ；若TP負面評價節(jié)點i的比例高于Re, It,那么Ti, It=-1 ;否則Ti, lt=0。
[0016]TP確定節(jié)點的狀態(tài)，節(jié)點有三種狀態(tài)，分別為:可信狀態(tài)、可疑狀態(tài)和欺騙狀態(tài)。對于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點i，若Ti，St=I且Ti，mt=l且Ti，lt=l，那么節(jié)點處于可信狀態(tài)；若Ti, St=-1或Ti, mt=-l或Tilt=-1,那么節(jié)點處于欺騙狀態(tài)；否則節(jié)點處于可疑狀態(tài)。
[0017]上述技術(shù)方案中，所述會話報告包括會話ID、節(jié)點的接收信息集和節(jié)點的發(fā)送信息集。
[0018]上述技術(shù)方案中，所述會話ID為三元組(IDsource，IDdest, TS)集合，其中IDsource為源節(jié)點ID，IDdest為目的節(jié)點ID，TS為該會話建立的時間。
[0019]上述技術(shù)方案中，所述節(jié)點的接收信息集為二元組(ID，C)集合，所述集合分別記錄上一跳節(jié)點ID和從上一跳節(jié)點接收的數(shù)據(jù)包數(shù)。
[0020]上述技術(shù)方案中，所述節(jié)點的發(fā)送信息集為二元組(ID，C)集合，所述集合分別記錄下一跳節(jié)點ID和向該節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)。
[0021]不同類型路由協(xié)議對應(yīng)的接收信息集和發(fā)送信息集包含的元素個數(shù)不同，例如動態(tài)源路由協(xié)議(Dynamic Source Routing, DSR)對應(yīng)會話的拓撲結(jié)構(gòu)是無分支的,節(jié)點在該會話中至多有一個上一跳節(jié)點和下一跳節(jié)點，接收信息集和發(fā)送信息集中至多有一個元素；目的序列距離矢量路由協(xié)議(Highly Dynamic-Sequenced Distance-Vector, DSDV)對應(yīng)會話的拓撲結(jié)構(gòu)可能是有分支的，節(jié)點在該會話中可能有多個上一跳節(jié)點和下一跳節(jié)點，接收信息集和發(fā)送信息集中可能有多個元素。
[0022]上述技術(shù)方案中，所述會話鏈表中的元素為二元組(ID，C)，其中，ID為節(jié)點ID，C為該節(jié)點發(fā)送/轉(zhuǎn)發(fā)/接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)。
[0023]進一步技術(shù)方案，構(gòu)造所述會話鏈表L (S)時，采用隊列Q保存鏈表頭節(jié)點，具體步驟為:
(1)初始化隊列Q，源節(jié)點ID號IDsource進入隊列；
(2)判斷隊列Q是否為空；
(3)是，則會話鏈表集合L(S)構(gòu)造完畢，退出；
(4)否，則取隊列Q中最先入隊的元素保存在變量SID中；
(5)判斷在節(jié)點SID的發(fā)送信息集SS中，是否有未掃描的二元組；
(6)無，則刪除Q中最先入隊的元素，轉(zhuǎn)到步驟(2)；
(7)有，則令該二元組為(Sn，Csn)，創(chuàng)建一個新的會話鏈表L；
(8)在L中插入元素(SID,Csn)，令變量RID=Sn ；
(9)在節(jié)點RID的接收信息集RS中查找ID=SID的二元組；
(10)若沒有找到該信息，則在L中增加新元素(RID,0)，L(S) =L(S)U{L}，轉(zhuǎn)到步驟(5);
(11)若找到該二元組，則記為(SID,Csid)，判斷RID是否等于Iddest ； (12)等于，則在L中增加新元素(RID,Csid)，L(S) =L(S)U{L}，轉(zhuǎn)到步驟(5)；
(13)不等于，則判斷節(jié)點RID的接收信息集RS與發(fā)送信息集SS是否滿足|RS|>1或SSI>1 ；
(14)滿足該條件，則RID入隊列Q，在L中插入新元素(RID,Csid)，L(S) =L(S)U{L}轉(zhuǎn)到步驟(5)；
(15)不滿足該條件，則SID=RID轉(zhuǎn)到步驟(8)。
[0024]上述技術(shù)方案中，所述會話鏈表分為正常會話鏈表、可疑會話鏈表和欺騙會話鏈表。
[0025]在正常會話鏈表中，協(xié)作節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)完全一致；
在可疑會話鏈表中，僅有一對相鄰節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)不一致，且下游節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)少于上游節(jié)點；
在欺騙會話鏈表中，節(jié)點提交的會話報告在真實環(huán)境下是不可能發(fā)生的，至少有一個節(jié)點提交錯誤的數(shù)據(jù)。
[0026]一種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵系統(tǒng)，包括節(jié)點和第三方信任機構(gòu)TP,所述節(jié)點和第三方信任機構(gòu)TP之間通過管理模塊組進行信息交換，所述管理模塊組包括路由管理模塊、虛擬幣管理模塊和安全信息管理模塊，所述路由管理模塊、虛擬幣管理模塊和安全信息管理模塊之間相互連接。
[0027]由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點:
1.本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，且消耗的節(jié)點資源較少，節(jié)點記錄并發(fā)送會話的統(tǒng)計信息，與Sprite模型相比節(jié)省大量資源。
[0028]2.本發(fā)明能夠兼容任何路由協(xié)議，根據(jù)會話報告構(gòu)造會話鏈表，有效屏蔽了不同路由協(xié)議導(dǎo)致產(chǎn)生的不同類型的會話拓撲結(jié)構(gòu)。
[0029]3.本發(fā)明的源節(jié)點無需估計路由長度，且源節(jié)點支付數(shù)據(jù)包傳遞產(chǎn)生的費用，有效避免了拒絕服務(wù)攻擊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是實施例一中本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參考模型圖。
[0031]圖2是實施例一中本發(fā)明的微支付原理圖。
[0032]圖3是實施例一中本發(fā)明的節(jié)點運行流程圖。
[0033]圖4是實施例一中本發(fā)明的節(jié)點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖5是實施例一中本發(fā)明的TP運行流程圖。
[0035]圖6是實施例二中本發(fā)明的會話示意圖。
[0036]圖7是實施例二中基于微支付手段的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點協(xié)作示意圖。
【具體實施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
實施例一:參見圖1所示，網(wǎng)絡(luò)中包含一組節(jié)點和一個第三方信任機構(gòu)TP JP可以是固定的也可以是移動的，與網(wǎng)絡(luò)中普通節(jié)點相比，其通常擁有更多的資源和更強的處理能力。
[0038]參見圖2所示，步驟201中，在某個數(shù)據(jù)包傳遞過程中，源節(jié)點將自身擁有的虛擬幣數(shù)量減去AVG_L個單位。若節(jié)點擁有的虛擬幣數(shù)量小于AVG_L,不允許節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包。
[0039]步驟202中，在某個數(shù)據(jù)包傳遞過程中，中間節(jié)點將自身擁有的虛擬幣數(shù)量增加I個單位。
[0040]步驟203中，在某個數(shù)據(jù)包傳遞過程中，目的節(jié)點擁有的虛擬幣數(shù)量不變。
[0041]參見圖3所示，初始化階段:網(wǎng)絡(luò)初始化時節(jié)點擁有一定量的虛擬幣。
[0042]微支付階段:每發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，節(jié)點擁有的虛擬幣數(shù)量減少AVG_L個單位，若節(jié)點的虛擬幣數(shù)量少于AVG_L，節(jié)點不能發(fā)送數(shù)據(jù)包，AVG_L為網(wǎng)絡(luò)的平均路由長度。每轉(zhuǎn)發(fā)一個數(shù)據(jù)包，節(jié)點的虛擬幣增加I個單位。
[0043]安全信息交換階段:節(jié)點周期性地與TP交換信息:節(jié)點向TP發(fā)送會話報告，同步本地保存的虛擬幣數(shù)量與TP保持一致；TP向節(jié)點發(fā)送行為異常節(jié)點列表。
[0044]會話報告記錄了會話ID、接收信息集和發(fā)送信息集。
[0045]使用三元組(IDsource, IDdest, TS)標識會話，其中IDsource為源節(jié)點ID, IDdest為目的節(jié)點ID，TS為該會話建立的時間。
[0046]接收信息集RS是一個二元組(ID，C)集合，分別記錄了上一跳節(jié)點ID和從上一跳節(jié)點接收的數(shù)據(jù)包數(shù)。不同類型路由協(xié)議對應(yīng)的接收信息集元素個數(shù)不同。
[0047]發(fā)送信息集SS是一個二元組(ID，C)集合，分別記錄了下一跳節(jié)點ID以及向該節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)。不同類型路由協(xié)議對應(yīng)的發(fā)送信息集中元素個數(shù)不同。
[0048]參見圖4所示，路由管理模塊401管理節(jié)點的行為并收集路由信息，具體為:判斷節(jié)點是否能夠發(fā)送數(shù)據(jù)包，決定是否為某個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)路由信息或數(shù)據(jù)包，收集的信息包括:數(shù)據(jù)包的源節(jié)點ID、數(shù)據(jù)包的目的節(jié)點ID和處理該數(shù)據(jù)包的時間。虛擬幣管理模塊402管理節(jié)點擁有的虛擬幣數(shù)量:根據(jù)路由信息更新虛擬幣，同步本地保存的虛擬幣數(shù)量與TP保持一致。安全信息管理模塊根據(jù)路由信息構(gòu)造會話報告，并周期性地與TP交換信息。
[0049]參見圖5所示，步驟501，TP與節(jié)點交換信息:節(jié)點向TP提交會話報告，同步節(jié)點本地的虛擬幣數(shù)量與TP保持一致；TP向節(jié)點發(fā)送“行為異?！惫?jié)點名單。
[0050]步驟502，TP根據(jù)節(jié)點提交的會話報告構(gòu)造會話鏈表，具體為:
會話鏈表中的元素為二元組(ID，C)，ID為節(jié)點ID，C為該節(jié)點發(fā)送/轉(zhuǎn)發(fā)/接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)。構(gòu)造會話鏈表集合L(S)時需用到隊列Q保存鏈表頭結(jié)點。具體步驟為:
(1)初始化隊列Q，源節(jié)點ID號IDsource進入隊列；
(2)判斷隊列Q是否為空；
(3)是，則會話鏈表集合L(S)構(gòu)造完畢，退出；
(4)否，則取隊列Q中最先入隊的元素保存在變量SID中；
(5)判斷在節(jié)點SID的發(fā)送信息集SS中，是否有未掃描的二元組；
(6)無，則刪除Q中最先入隊的元素，轉(zhuǎn)到步驟(2)；
(7)有，則令該二元組為(Sn，Csn)，創(chuàng)建一個新的會話鏈表L；
(8)在L中插入元素(SID,Csn)，令變量RID=Sn ；
(9)在節(jié)點RID的接收信息集RS中查找ID=SID的二元組；
(10)若沒有找到該信息，則在L中增加新元素(RID,O)，L(S) =L(S)U{L}，轉(zhuǎn)到步驟(5);
(11)若找到該二元組，則記為(SID,Csid)，判斷RID是否等于Iddest ；
(12)等于，則在L中增加新元素(RID,Csid)，L(S) =L(S)U{L}，轉(zhuǎn)到步驟(5)； (13)不等于，則判斷節(jié)點RID的接收信息集RS與發(fā)送信息集SS是否滿足|RS|>1或SSI>1 ；
(14)滿足該條件，則RID入隊列Q，在L中插入新元素(RID,Csid)，L(S) =L(S)U{L}轉(zhuǎn)到步驟(5)；
(15)不滿足該條件，則SID=RID轉(zhuǎn)到步驟(8)。
[0051]會話鏈表分為三類:正常會話鏈表、可疑會話鏈表和欺騙會話鏈表，具體為: 在正常會話鏈表中，節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)完全一致。
[0052]在可疑會話鏈表中，僅有一對相鄰節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)不一致，且下游節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)少于上游節(jié)點。
[0053]在欺騙會話鏈表中，節(jié)點提交的會話報告在真實環(huán)境下是不可能發(fā)生的，至少有一個節(jié)點提交錯誤的數(shù)據(jù)。
[0054]步驟503，TP更新虛擬幣數(shù)量，其中，
源節(jié)點的虛擬幣=源節(jié)點擁有的虛擬幣-目的節(jié)點接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)XAVG_L。
[0055]TP根據(jù)正常會話鏈表和可疑會話鏈表更新轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的虛擬幣:轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的虛擬幣=轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點擁有的虛擬幣+下一跳節(jié)點收到的數(shù)據(jù)包數(shù)，其中AVG_L為平均路由長度。
[0056]對于欺騙會話鏈表，TP在檢測出鏈表中所有欺騙節(jié)點后，修正欺騙節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)量，使得欺騙節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)量等于其上游節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量之和，然后更新轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的數(shù)據(jù)包數(shù)。
[0057]若TP計算出節(jié)點的虛擬幣為負值，TP認定該節(jié)點為“行為異常”節(jié)點。
[0058]步驟504，TP評價節(jié)點在上一時間段內(nèi)的行為，具體為:
TP計算在某個會話鏈表L上，節(jié)點之間的評價，令0i，j (L)表示在會話鏈表L上，節(jié)點i與j之間的評價。若會話鏈表L為正常會話鏈表，那么L中任意一對節(jié)點交換正面評價，即Oi，j(L)=l。若會話鏈表L為可疑會話鏈表，那么數(shù)據(jù)一致的節(jié)點之間交換正面評價，數(shù)據(jù)不一致的相鄰節(jié)點之間交換可疑評價，即Oi，j (t)=0。若會話鏈表L為欺騙會話鏈表，那么數(shù)據(jù)一致的節(jié)點之間交換正面評價，數(shù)據(jù)不一致的相鄰節(jié)點之間交換負面評價，即Oi, j (t)=-l。
[0059]TP計算在時間段t內(nèi)節(jié)點之間的評價,令Oj, i (t)表示在時間段t內(nèi)節(jié)點j對節(jié)點i的評價。在時間段t內(nèi)的會話鏈表上i與j對彼此的評價，若i與j交換正面評價的比例高于Rh，那么i與j交換正面評價，即Oi，j (t)=Oj, i (t)=l ;若i與j交換負面評價的比例高于Re,那么i與j交換負面評價即Oi, j (t)=Oj, i (t)=-l ;否則i與j交換可疑評價
Oi,j (t)=Oj, i (t)=0o
[0060]在時間段t內(nèi)，TP對節(jié)點i的評價Oi⑴:在時間段t內(nèi)，若與i交換正面評價的節(jié)點比例高于Zh,那么TP正面評價節(jié)點i,即Oi (t)=l ;若與i交換負面評價的節(jié)點比例高于Zc，那么TP負面評價節(jié)點i, BP Oi (t)=-l ;否則TP評價節(jié)點i可疑，即Oi (t)=0。
[0061]TP計算節(jié)點的信任度，系統(tǒng)中包含三種類型的信任度，分別為:短期信任度Ti, St、中期信任度Ti，mt和長期信任度Ti，It,正整數(shù)kl〈〈k2〈〈k3為系統(tǒng)參數(shù)。對于網(wǎng)絡(luò)中任意一個節(jié)點，TP保存最近k3次對該節(jié)點的觀察結(jié)果。在最近的kl次觀察結(jié)果中，若TP正面評價節(jié)點i的比例高于Rh, St,那么Ti, St=I ;若TP負面評價節(jié)點i的比例高于Re, st,那么Ti, St=-1 ;否則Ti, st=0。在最近的k2次觀察中，若TP正面評價節(jié)點i的比例高于Rh，mt,那么Ti, mt=l ;若TP負面評價節(jié)點i的比例高于Rc，mt,那么Ti, mt=-l ;否則Ti, mt=Oo在最近的k3次觀察中，若TP正面評價節(jié)點i的比例高于Rh, It,那么Ti, It=I ；若TP負面評價節(jié)點i的比例高于Re, It,那么Ti, It=-1 ;否則Ti, lt=0。
[0062]步驟505，TP更新節(jié)點的狀態(tài)，具體為:節(jié)點有三種狀態(tài)，分別為:可信狀態(tài)、可疑狀態(tài)和欺騙狀態(tài)。對于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點i，若Ti，St=I且Ti，mt=l且Ti，lt=l，那么節(jié)點處于可信狀態(tài)；若Ti，St=-1或Ti，mt=-l或Tilt=-1,那么節(jié)點處于欺騙狀態(tài)；否則節(jié)點處于可疑狀態(tài)。
[0063]實施例二:參見圖6所示，節(jié)點I向節(jié)點5發(fā)送了 20個數(shù)據(jù)包。
[0064]參見圖7所示，701、702、703、704和705分別為節(jié)點1、節(jié)點2、節(jié)點3、節(jié)點4和節(jié)點5在構(gòu)造的關(guān)于圖6所示會話的會話報告。TP根據(jù)會話報告構(gòu)造出圖6所示會話的會話鏈表，分別為706、707和708。706為可疑會話鏈表，707、708為正常會話鏈表。
[0065]假定AVG_L=5，節(jié)點更新本地的虛擬幣:節(jié)點I的虛擬幣減少5 X 20=100個單位，節(jié)點2的虛擬幣增加9個單位，節(jié)點3的虛擬幣增加10個單位，節(jié)點4的虛擬幣增加19個單位，節(jié)點5的虛擬幣不變。
[0066]TP更新節(jié)點的虛擬幣:節(jié)點I的虛擬幣減少19X5=95個單位，節(jié)點2的虛擬幣增加9個單位，節(jié)點3的虛擬幣增加10個單位，節(jié)點4的虛擬幣增加19個單位，節(jié)點5的虛擬幣不變。
[0067]在會話鏈表706中，節(jié)點I與節(jié)點2交換可疑評價，節(jié)點2和節(jié)點4交換正常評價，節(jié)點I與節(jié)點4不交換任何評價。在會話鏈表707和會話鏈表708中，任意兩節(jié)點之間交換正常評價。
【權(quán)利要求】
1.一種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法，其特征在于:在自治節(jié)點之間建立微支付關(guān)系，設(shè)置第三方信任機構(gòu)T P監(jiān)督節(jié)點管理虛擬幣和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的行為，具體步驟如下: 步驟一，初始化階段，初始化網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點擁有一定數(shù)量的虛擬幣； 步驟二，微支付階段，每發(fā)送一個數(shù)據(jù)包，節(jié)點擁有的虛擬幣數(shù)量減少AVG_L個單位，每轉(zhuǎn)發(fā)一個數(shù)據(jù)包，節(jié)點的虛擬幣增加I個單位，若節(jié)點的虛擬幣數(shù)量少于AVG_L，則節(jié)點不能發(fā)送數(shù)據(jù)包，其中，AVG_LS網(wǎng)絡(luò)的平均路由長度； 步驟三，安全信息交換階段，參與會話的節(jié)點記錄會話報告，并周期性地與TP交換信息，節(jié)點向TP發(fā)送會話報告，同步本地保存的虛擬幣數(shù)量與TP保持一致，TP根據(jù)節(jié)點提交的會話報告構(gòu)造會話鏈表，并向節(jié)點發(fā)送“行為異?！惫?jié)點列表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Adhoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法，其特征在于:所述會話報告包括會話ID、節(jié)點的接收信息集和節(jié)點的發(fā)送信息集。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Adhoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法，其特征在于:所述會話ID為三元組(IDsource，IDdest, TS)集合，其中IDsource為源節(jié)點ID，IDdest為目的節(jié)點ID，TS為該會話建立的時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Adhoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法，其特征在于:所述節(jié)點的接收信息集為二元組(ID，C)集合，所述集合分別記錄上一跳節(jié)點ID和從上一跳節(jié)點接收的數(shù)據(jù)包數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Adhoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法，其特征在于:所述節(jié)點的發(fā)送信息集為二元組(ID，C)集合，所述集合分別記錄下一跳節(jié)點ID和向該節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種`Adhoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法，其特征在于:所述會話鏈表中的元素為二元組(ID，C)，其中，ID為節(jié)點ID，C為該節(jié)點發(fā)送/轉(zhuǎn)發(fā)/接收到的數(shù)據(jù)包數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種Adhoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法，其特征在于:構(gòu)造所述會話鏈表L (S)時，采用隊列Q保存鏈表頭節(jié)點，具體步驟為: (1)初始化隊列Q，源節(jié)點ID號IDsource進入隊列； (2)判斷隊列Q是否為空； (3)是，則會話鏈表集合L(S)構(gòu)造完畢，退出； (4)否，則取隊列Q中最先入隊的元素保存在變量SID中； (5)判斷在節(jié)點SID的發(fā)送信息集SS中，是否有未掃描的二元組； (6)無，則刪除Q中最先入隊的元素，轉(zhuǎn)到步驟(2)； (7)有，則令該二元組為(Sn，Csn)，創(chuàng)建一個新的會話鏈表L； (8)在L中插入元素(SID,Csn)，令變量RID=Sn ； (9)在節(jié)點RID的接收信息集RS中查找ID=SID的二元組； (10)若沒有找到該信息，則在L中增加新元素(RID,O)，L(S) =L(S)U{L}，轉(zhuǎn)到步驟(5); (11)若找到該二元組，則記為(SID,Csid)，判斷RID是否等于Iddest ； (12)等于，則在L中增加新元素(RID,Csid)，L(S) =L(S)U{L}，轉(zhuǎn)到步驟(5)； (13)不等于，則判斷節(jié)點RID的接收信息集RS與發(fā)送信息集SS是否滿足|RS|>1或SSI>1 ； (14)滿足該 條件，則RID入隊列Q，在L中插入新元素(RID,Csid)，L(S) =L(S)U{L}轉(zhuǎn)到步驟(5)； (15)不滿足該條件，則SID=RID轉(zhuǎn)到步驟(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Adhoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵方法，其特征在于:所述會話鏈表分為正常會話鏈表、可疑會話鏈表和欺騙會話鏈表。
9.一種Ad hoc網(wǎng)絡(luò)自治節(jié)點數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)作的激勵系統(tǒng)，其特征在于:包括節(jié)點和第三方信任機構(gòu)TP，所述節(jié)點和第三方信任機構(gòu)TP之間通過管理模塊組進行信息交換，所述管理模塊組包括路由管理模塊、虛擬幣管理模塊和安全信息管理模塊，所述路由管理模塊、虛擬幣管理模塊和安全信息管理模塊之間相互連接。
【文檔編號】H04W84/18GK103581968SQ201310564622
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】張宏斌, 張華鵬, 常宇春, 張書奎 申請人:蘇州大學