專利名稱：一種加速信任收斂的信任構(gòu)建方法
一種加速信任收斂的信任構(gòu)建方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，具體涉及一種加速無線自組織網(wǎng)絡(luò)信任收斂的信任構(gòu) 建方法。
背景技術(shù)：
移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)最重要的特性之一就是其動(dòng)態(tài)性，在此基礎(chǔ)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)所建立的 信任關(guān)系因此也同樣具有動(dòng)態(tài)性。但是現(xiàn)有的一些信任管理框架很難去適應(yīng)移動(dòng)自組織網(wǎng) 絡(luò)動(dòng)態(tài)的信任關(guān)系，這些動(dòng)態(tài)性主要表現(xiàn)在以下一些方面，如節(jié)點(diǎn)因?yàn)槟撤N原因如自身能 量消耗殆盡或其他情況退出網(wǎng)絡(luò)，或者新的未經(jīng)過驗(yàn)證的節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)，再比如一個(gè)節(jié) 點(diǎn)在某個(gè)位置的工作信道比較差，然后當(dāng)移動(dòng)到另一個(gè)位置工作信道又變好了。同時(shí)在移 動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中，有很多惡意的攻擊行為也是針對(duì)這一動(dòng)態(tài)特性去攻擊網(wǎng)絡(luò)，其中開關(guān)攻 擊就是其中一種最為常見的攻擊模式，具有該種攻擊方式的節(jié)點(diǎn)會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中在一段時(shí)間實(shí) 施一些惡意行為，在另一計(jì)時(shí)周期表現(xiàn)為正常節(jié)點(diǎn)，以獲取高的信任評(píng)價(jià)，這樣它的信任度 不會(huì)下降得太多，通過這種方式，可以達(dá)到避免因?yàn)樾湃味冗^低而被發(fā)現(xiàn)的目的。為了預(yù)防 此類危害網(wǎng)絡(luò)安全的行為，信任管理框架模型需要針對(duì)這些動(dòng)態(tài)變化過后的節(jié)點(diǎn)有一種快 速認(rèn)識(shí)也就是獲得它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中準(zhǔn)確信任關(guān)系的途徑。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種加速信任收斂的信任構(gòu)建方法，該方法能夠快速檢測(cè) 出網(wǎng)絡(luò)中的一些不良節(jié)點(diǎn)，減少丟包率，提升轉(zhuǎn)發(fā)率，最終能夠提高網(wǎng)絡(luò)整體的吞吐量和尋 找路徑的效率。
本發(fā)明提供的一種加速信任收斂的信任構(gòu)建方法，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定一個(gè)用于計(jì)時(shí) 周期個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器的值記為j，j的初始值為0 ；該方法包括下述步驟
步驟(1)觀測(cè)鄰居節(jié)點(diǎn)的工作行為和推薦行為，統(tǒng)計(jì)每個(gè)計(jì)時(shí)周期內(nèi)，正常的行 為次數(shù)S和不良的行為次數(shù)f，正常的行為次數(shù)S包括正常的工作行為次數(shù)WS和正常的推 薦行為次數(shù)rs，不良的行為次數(shù)f包括不良的工作行為次數(shù)Wf，不良的推薦行為次數(shù)rf，工 作行為和推薦行為統(tǒng)稱為行為；
步驟(2)判斷j是否小于等于預(yù)先設(shè)定的門限值w，如果是，進(jìn)入步驟(3)，否則， 轉(zhuǎn)入步驟⑷；
步驟( 利用行為次數(shù)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的行為概率，然后轉(zhuǎn)入步驟(6)；
步驟(4)通過最近w次的歷史信任值，包括直接信任值和推薦信任值，獲得節(jié)點(diǎn)行 為信任值趨勢(shì)；
步驟( 利用信任值趨勢(shì)和行為次數(shù)計(jì)算節(jié)點(diǎn)行為概率；
步驟(6)利用節(jié)點(diǎn)行為概率分別計(jì)算節(jié)點(diǎn)的直接信任值和推薦信任值；
步驟(7)對(duì)直接信任值和推薦信任值進(jìn)行融合計(jì)算，得到綜合信任值。
現(xiàn)有的信任構(gòu)建方法能夠根據(jù)移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行的一段較長時(shí)間的交互行為過程來評(píng)估這些節(jié)點(diǎn)的信任度。往往整個(gè)過程是建立在一段比較長的 計(jì)時(shí)周期來完成的，所以它在穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)體系中應(yīng)用很成功。但如果應(yīng)用在動(dòng)態(tài)性比較強(qiáng) 的無線網(wǎng)絡(luò)中，比如節(jié)點(diǎn)快速的進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)，或是存在開關(guān)攻擊這種動(dòng)態(tài)性很強(qiáng)的攻擊模式， 那么以前的信任機(jī)制所評(píng)估的節(jié)點(diǎn)信任度將無法對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)性的變化狀況。所以針對(duì)這 種現(xiàn)象，本發(fā)明提出了一種動(dòng)態(tài)信任構(gòu)建方法，這種機(jī)制能夠使節(jié)點(diǎn)信任值以較短的時(shí)間 達(dá)到收斂狀態(tài)，收斂后的信任值實(shí)時(shí)的體現(xiàn)出了節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的狀況，能夠快速檢測(cè)出網(wǎng) 絡(luò)中的一些不良節(jié)點(diǎn)，減少丟包率，提升轉(zhuǎn)發(fā)率，最終能夠提高網(wǎng)絡(luò)整體的吞吐量和尋找路 徑的效率。


圖1為本發(fā)明方法的整體流程圖2為節(jié)點(diǎn)信任關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
首先，對(duì)信任關(guān)系做介紹信任關(guān)系總存在于兩個(gè)個(gè)體之間，是節(jié)點(diǎn)A對(duì)節(jié)點(diǎn)B 執(zhí)行特定行為的判斷，也就是，節(jié)點(diǎn)A是否相信節(jié)點(diǎn)B可以進(jìn)行某種行為(action)，在本 發(fā)明中，節(jié)點(diǎn)的工作行為(work)和推薦行為(recommendation)都屬于節(jié)點(diǎn)的行為，在這 種信任關(guān)系中，我們稱節(jié)點(diǎn)A為評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)(subject)，節(jié)點(diǎn)B為被評(píng)價(jià)節(jié)點(diǎn)(agent) 0用 {subject agent, action}來描述這禾中信任關(guān)系，action包括work禾口 recommendation兩禾中 形式，其中work為工作行為，recommendation為推薦行為。
對(duì)信任值作介紹信任值(trustworthiness)是信任的定量表示。根據(jù)節(jié)點(diǎn)對(duì)象， 信任值可分為直接信任值和間接信任值。直接信任值是鄰居節(jié)點(diǎn)間的信任值，通過對(duì)鄰居 節(jié)點(diǎn)的直接觀察計(jì)算得到；而間接信任值是非鄰居節(jié)點(diǎn)間的信任值，需要通過信任傳遞計(jì) 算得到，圖2給出了一個(gè)示例節(jié)點(diǎn)B可以直接觀測(cè)到節(jié)點(diǎn)C的工作行為，于是可以計(jì)算出節(jié) 點(diǎn)C的直接信任值，然后節(jié)點(diǎn)A通過結(jié)合節(jié)點(diǎn)B的推薦信任值和節(jié)點(diǎn)B觀測(cè)C得到的直接 信任值，可以間接得到節(jié)點(diǎn)C的信任值的這種方式稱為間接信任值，其中節(jié)點(diǎn)B的推薦信任 值則是根據(jù)節(jié)點(diǎn)A觀測(cè)節(jié)點(diǎn)B的推薦行為來計(jì)算出來的。節(jié)點(diǎn)B向節(jié)點(diǎn)A推薦一次節(jié)點(diǎn)C 的信任值就是一次推薦結(jié)果。
下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
如圖1所示，對(duì)本發(fā)明方法具體包括下述步驟
為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定計(jì)數(shù)器，初始值為0，假設(shè)一個(gè)計(jì)時(shí)周期為t，每過一個(gè)計(jì)時(shí)周期t 計(jì)數(shù)器中數(shù)值j自增1，該數(shù)值代表計(jì)時(shí)周期的序號(hào)。
步驟(1)觀測(cè)鄰居節(jié)點(diǎn)的工作行為和推薦行為，統(tǒng)計(jì)每個(gè)計(jì)時(shí)周期內(nèi)，正常的行 為次數(shù)S (包括正常的工作行為次數(shù)WS，正常的推薦行為次數(shù)rs，)，和不良的行為次數(shù) f (包括不良的工作行為次數(shù)wf，不良的推薦行為次數(shù)rf)；
本發(fā)明將工作行為和推薦行為統(tǒng)稱為行為。運(yùn)用偵聽模式來觀測(cè)節(jié)點(diǎn)的行為，我 們把觀測(cè)時(shí)間劃分為相同的時(shí)間片段，在每個(gè)計(jì)時(shí)周期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)出正常的行為次數(shù)s，和不 良的行為次數(shù)f。其中，正常和不良的工作行為的判定準(zhǔn)則與節(jié)點(diǎn)要求的服務(wù)質(zhì)量，安全性 等一些因素有關(guān)，比如成功轉(zhuǎn)發(fā)包可以作為一次正常的工作行為統(tǒng)計(jì)，丟包或篡改包內(nèi)容則作為一次不良的工作行為來統(tǒng)計(jì)，推薦行為的判定準(zhǔn)則通常是通過對(duì)比觀測(cè)結(jié)果和推薦 結(jié)果的相似度(比如相似度在80%以上屬一致)，如果一致則為一次正常的推薦行為，相反 不一致則為不良的推薦行為。
步驟(2)判斷j是否小于等于預(yù)先設(shè)定的門限值w，如果是，進(jìn)入步驟(3)，否則， 轉(zhuǎn)入步驟⑷；
考慮到在動(dòng)態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)中，一定時(shí)間之前節(jié)點(diǎn)的信任值對(duì)節(jié)點(diǎn)當(dāng)前行為的影響 會(huì)非常小甚至產(chǎn)生誤導(dǎo)，所以通過對(duì)門限值w大小的設(shè)置來量化表示此現(xiàn)象，同時(shí)也決定 了動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中信任值的更新速度。w為大于零的一切整數(shù)，一般情況下取5。
步驟(3)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的行為的概率。
當(dāng)計(jì)數(shù)器中的數(shù)值小于等于門限值w時(shí)，節(jié)點(diǎn)的工作行為概率公式如下
權(quán)利要求
1.一種加速信任收斂的信任構(gòu)建方法，為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定一個(gè)用于計(jì)時(shí)周期個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù) 器，計(jì)數(shù)器的值記為j，j的初始值為0 ；該方法包括下述步驟步驟(1)觀測(cè)鄰居節(jié)點(diǎn)的工作行為和推薦行為，統(tǒng)計(jì)每個(gè)計(jì)時(shí)周期內(nèi)，正常的行為次 數(shù)S和不良的行為次數(shù)f，正常的行為次數(shù)S包括正常的工作行為次數(shù)WS和正常的推薦行 為次數(shù)rs，不良的行為次數(shù)f包括不良的工作行為次數(shù)wf，不良的推薦行為次數(shù)rf，工作行 為和推薦行為統(tǒng)稱為行為；步驟(2)判斷j是否小于等于預(yù)先設(shè)定的門限值w，如果是，進(jìn)入步驟(3)，否則，轉(zhuǎn)入 步驟⑷；步驟C3)利用行為次數(shù)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的行為概率，然后轉(zhuǎn)入步驟(6)；步驟(4)通過最近w次的歷史信任值，包括直接信任值和推薦信任值，獲得節(jié)點(diǎn)行為信 任值趨勢(shì)；步驟( 利用信任值趨勢(shì)和行為次數(shù)計(jì)算節(jié)點(diǎn)行為概率；步驟(6)利用節(jié)點(diǎn)行為概率分別計(jì)算節(jié)點(diǎn)的直接信任值和推薦信任值；步驟(7)對(duì)直接信任值和推薦信任值進(jìn)行融合計(jì)算，得到綜合信任值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速信任收斂的信任構(gòu)建方法，其特征在于，步驟(3)的實(shí)現(xiàn) 過程為節(jié)點(diǎn)的工作行為概率p{subject:agent，work}公式如式I :p{subject agent, work}-——-式 IYj^iwsj+Wf^；=1同理，節(jié)點(diǎn)的推薦行為概率P {subject:agent，recommendation}公式如式II p{subject agent, recommendation}-——-式 11γ^β^'(TS^rf3)；=1其中，I為最近一次計(jì)時(shí)周期的序號(hào)，tc代表當(dāng)前時(shí)間，tj是第j個(gè)計(jì)時(shí)周期的結(jié)束時(shí) 間；β為遺忘因子，其取值范圍為0< β彡l，w~代表第j計(jì)時(shí)周期統(tǒng)計(jì)的正常工作行為 次數(shù)，Wfj表示第j個(gè)計(jì)時(shí)周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)的不良工作行為次數(shù)，rSj表示第j個(gè)計(jì)時(shí)周期內(nèi)統(tǒng) 計(jì)的正常推薦行為次數(shù)，rfj表示第j個(gè)計(jì)時(shí)周期內(nèi)統(tǒng)計(jì)的不良推薦行為次數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的加速信任收斂的信任構(gòu)建方法，其特征在于，步驟(4)的實(shí)現(xiàn) 過程為用TV來替代直接信任值DTrust和推薦信任值RTrust，當(dāng)前時(shí)間、前λ時(shí)間內(nèi)節(jié)點(diǎn)的 信任值為TV1IMTV1L2. . . TV1的變化趨勢(shì)，通過對(duì)給定窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)(th+i，TV1L1)，(tx-w+2, TVIW+2). . . (ti; TV1)進(jìn)行調(diào)整，得到擬合的直線線性方程式III y = a+bx 式 IIIa和b為待定系數(shù)，b代表著節(jié)點(diǎn)信任值動(dòng)態(tài)變化的趨勢(shì)，UijTVi)到直線y = a+bx的 距離為式IV 所有節(jié)點(diǎn)到線性方程的距離之和S表示為式V
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的加速信任收斂的信任構(gòu)建方法，其特征在于，步驟(5)的實(shí)現(xiàn) 過程為利用直接信任趨勢(shì)度bd和推薦信任趨勢(shì)度Iv對(duì)工作行為和推薦行為進(jìn)行趨勢(shì)修 正，其正常行為次數(shù)和不良行為次數(shù)修正為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的加速信任收斂的信任構(gòu)建方法，其特征在于，步驟(6)的實(shí)現(xiàn) 過程為節(jié)點(diǎn)行為的熵計(jì)算如下
全文摘要
本發(fā)明公開了一種加速信任收斂的信任構(gòu)建方法，該方法鑒于移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)之間的信任關(guān)系具有動(dòng)態(tài)性，信任關(guān)系會(huì)隨網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥儞Q、成員變化和能量衰減等多種因素時(shí)刻動(dòng)態(tài)變化著，因此統(tǒng)計(jì)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的歷史信任值，通過分析這些歷史信任值得到最近一段時(shí)間信任值的變化趨勢(shì)，信任值趨勢(shì)由本發(fā)明提供的方法產(chǎn)生，進(jìn)而利用這種信任值趨勢(shì)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻節(jié)點(diǎn)的信任值，包括直接信任值和推薦信任值，從而可以有效快速預(yù)測(cè)出動(dòng)態(tài)變化著的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的最新綜合信任值。本發(fā)明能夠快速檢測(cè)出一些不良節(jié)點(diǎn)，抑制丟包率，提升轉(zhuǎn)發(fā)率，最終能夠提高網(wǎng)絡(luò)整體的吞吐量和尋找路徑的效率，在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)路由中具有重要的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)H04W24/04GK102045707SQ201010607949
公開日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者劉祖浩, 喻莉, 姜烈, 熊飛, 程偉, 錢聰 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)