一種基于互信息量的監(jiān)測(cè)路由器選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于互信息量的監(jiān)測(cè)路由器選擇方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種基于多跳互聯(lián)的新型無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，它不同于傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)局域 網(wǎng)，也不同于無(wú)線(xiàn)多跳的AdHoc網(wǎng)絡(luò)，可以看作是兩種網(wǎng)絡(luò)的；無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)同時(shí) 具有路由器和中繼的功能，節(jié)點(diǎn)之間可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，類(lèi)似于AdHoc網(wǎng)絡(luò)，具有自組織、自配 置等特性，無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)由Mesh路由器構(gòu)成的骨干網(wǎng)絡(luò)和由Mesh客戶(hù)端構(gòu)成的對(duì)等網(wǎng)絡(luò) 組成。無(wú)線(xiàn)骨干網(wǎng)由無(wú)線(xiàn)Mesh路由器組成，只具有少量移動(dòng)性或不具有移動(dòng)性，能夠提供 無(wú)線(xiàn)回程功能；無(wú)線(xiàn)骨干網(wǎng)的路由位置固定，有固定電源供電的基礎(chǔ)設(shè)施，受能量限制?。?Mesh客戶(hù)端和傳統(tǒng)客戶(hù)端通過(guò)骨干網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)訪(fǎng)問(wèn)其他網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng) 絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)、蜂窩網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)的接入功能。
[0003] 無(wú)線(xiàn)鏈路的使用雖然提供了極大的方便，但同時(shí)也帶來(lái)了很多安全威脅，對(duì)無(wú)線(xiàn) Mesh網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的研宄具有重要意義；入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為一種主動(dòng)的安全防護(hù)技術(shù)，能 夠針對(duì)內(nèi)部和外部節(jié)點(diǎn)的攻擊實(shí)時(shí)地進(jìn)行防護(hù)，及時(shí)地做出相應(yīng)響應(yīng)以減少損失；入侵監(jiān) 測(cè)的重要任務(wù)是監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)路由器的狀態(tài)，觀(guān)察路由器行為是否正常，若將網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)路由 器都作為入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)路由器，即采用全網(wǎng)部署入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)算法，大量冗余信息 的計(jì)算將帶來(lái)巨大的資源消耗；反之，若監(jiān)測(cè)路由器選擇的太少，入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則可能完成 不了對(duì)網(wǎng)絡(luò)中所有路由器的監(jiān)測(cè)任務(wù)。
[0004] 目前的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)路由器選擇方法一般只考慮路由器的拓?fù)湮恢?，將拓?fù)湮恢孟嘟?的路由器分到一"簇";這些方法忽略了路由器在網(wǎng)絡(luò)中的重要性差異以及網(wǎng)絡(luò)路由器之間 的相互聯(lián)系，因此有可能使得聯(lián)系來(lái)往頻繁、通信頻率高的路由器被分到不同的"簇"內(nèi)，使 得它們所在簇的簇首會(huì)處理很多相同或相似的信息，過(guò)度地消耗了路由器的計(jì)算資源和能 量，同時(shí)也增加了系統(tǒng)的安全監(jiān)測(cè)開(kāi)銷(xiāo)主并且它們很有可能在同一時(shí)刻監(jiān)測(cè)出惡意節(jié)點(diǎn)信 息，同時(shí)發(fā)送報(bào)告通知全網(wǎng)相關(guān)節(jié)點(diǎn)，因此監(jiān)測(cè)開(kāi)銷(xiāo)的波動(dòng)性也大，使得網(wǎng)絡(luò)性能下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于互信息量的監(jiān)測(cè)路由器選擇方法，以 達(dá)到減少冗余信息、避免資源消耗、降低系統(tǒng)監(jiān)測(cè)開(kāi)銷(xiāo)和提高網(wǎng)絡(luò)性能的目的。
[0006] 一種基于互信息量的監(jiān)測(cè)路由器選擇方法，包括以下步驟：
[0007] 步驟1、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲忻總€(gè)路由器的出度與其相鄰路由器的出度，獲得每個(gè)路由 器的橋連接系數(shù)；
[0008] 步驟2、根據(jù)每個(gè)路由器的橋連接系數(shù)與其相鄰路由器的橋連接系數(shù)，獲得每個(gè)路 由器與其相鄰路由器的互信息量，進(jìn)一步獲得每個(gè)路由器與其所有相鄰路由器的互信息總 量，將互信息總量最大的路由器選定為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械某跏急O(jiān)測(cè)路由器；
[0009] 步驟3、確定初始監(jiān)測(cè)路由器的監(jiān)管區(qū)域，具體步驟如下：
[0010] 步驟3. 1、設(shè)定初始監(jiān)測(cè)路由器的影響力邊權(quán)值閾值，并確定初始監(jiān)測(cè)路由器的初 始監(jiān)管區(qū)域范圍，所述初始監(jiān)管區(qū)域范圍為初始監(jiān)測(cè)路由器的最大跳數(shù)所構(gòu)成的范圍；
[0011] 步驟3. 2、獲得初始監(jiān)測(cè)路由器對(duì)其初始監(jiān)管區(qū)域范圍內(nèi)每個(gè)路由器的影響力邊 權(quán)值，判斷上述影響力邊權(quán)值是否大于所設(shè)定影響力邊權(quán)值閾值，若是，執(zhí)行步驟3. 3,否 貝1J，執(zhí)行步驟4;
[0012] 步驟3. 3、將影響力邊權(quán)值大于所設(shè)定閾值的所有路由器設(shè)定為初始監(jiān)測(cè)路由器 的最終監(jiān)管區(qū)域，并且上述路由器不再作為下一個(gè)監(jiān)測(cè)路由器和下一個(gè)監(jiān)測(cè)路由器監(jiān)管區(qū) 域的選擇對(duì)象；
[0013] 步驟4、判斷是否網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲兴新酚善骶槐O(jiān)管到，若是，執(zhí)行步驟7,否則，執(zhí) 行步驟5 ;
[0014] 步驟5、選定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械南乱粋€(gè)監(jiān)測(cè)路由器，具體步驟如下：
[0015] 步驟5. 1、確定下一個(gè)監(jiān)測(cè)路由器的選定范圍，即初始監(jiān)測(cè)路由器所監(jiān)管的每個(gè)邊 緣路由器向監(jiān)管區(qū)域外最大跳數(shù)所構(gòu)成的范圍，作為下一個(gè)監(jiān)測(cè)路由器的選定范圍；
[0016] 步驟5. 2、在下一個(gè)監(jiān)測(cè)路由器的選定范圍內(nèi)，根據(jù)步驟1和步驟2,獲得每個(gè)路由 器的互信息總量；
[0017] 步驟5. 3、對(duì)第一跳路由器的互信息總量進(jìn)行權(quán)值處理，獲得權(quán)值處理后的互信息 總量，所述第一跳路由器為：初始監(jiān)測(cè)路由器所監(jiān)管每個(gè)邊緣路由器向監(jiān)管區(qū)域外第一跳 的每個(gè)路由器；
[0018] 步驟5. 4、將第一跳路由器權(quán)值處理后的互信息總量與選定范圍內(nèi)剩余路由器的 互信息總量進(jìn)行對(duì)比，將互信息總量最大的路由器選定為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械南乱粋€(gè)監(jiān)測(cè)路由 器；
[0019] 步驟6、返回執(zhí)行步驟3,獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲邢乱粋€(gè)監(jiān)測(cè)路由器的監(jiān)管區(qū)域；
[0020] 步驟7、將所有選定的監(jiān)測(cè)路由器設(shè)定為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械谋O(jiān)測(cè)路由器，每個(gè)監(jiān)測(cè)路由 器監(jiān)管其監(jiān)管區(qū)域內(nèi)的路由器。
[0021] 步驟1所述的獲得每個(gè)路由器的橋連接系數(shù)，采用以下公式：
[0022]
[0023] 其中，B(v)表示路由器v的橋連接系數(shù)，即表示路由器v的拓?fù)湮恢弥匾?，d(v) 表示路由器V的出度，V表示第V個(gè)路由器，i表示第i個(gè)路由器，N(v)表示與路由器v相 鄰的路由器集合，d⑴表示路由器i的出度。
[0024] 步驟5. 3所述的對(duì)第一跳路由器的互信息總量進(jìn)行權(quán)值處理，獲得權(quán)值處理后的 互信息總量，具體為：設(shè)定互信息量參數(shù)，所述互信息量參數(shù)為0到1之間的一個(gè)數(shù)值，將該 路由器的互信息總量與所設(shè)定的互信息量參數(shù)相乘，即為權(quán)值處理后的互信息總量。
[0025] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：
[0026] 本發(fā)明一種基于互信息量的監(jiān)測(cè)路由器選擇方法，所選取的監(jiān)測(cè)路由器的路由器 具有以下的性質(zhì)：拓?fù)錇橹迷诰W(wǎng)絡(luò)中具有重要地位，能夠與更多的路由器進(jìn)行直接或者間 接通信并有緊密聯(lián)系，便于互通監(jiān)測(cè)信息；其次，這些路由器獲得的信息可信度高，能夠保 證監(jiān)測(cè)信息的準(zhǔn)確性，不易受到攻擊；本發(fā)明避免了基于簇的入侵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法忽略 路由器在網(wǎng)絡(luò)中的重要性差異以及網(wǎng)絡(luò)路由器之間的相互聯(lián)系，所導(dǎo)致的過(guò)度地消耗路由 器的計(jì)算資源和能量，減少了冗余信息，避免資源消耗，減少系統(tǒng)監(jiān)測(cè)開(kāi)銷(xiāo)，在很大程度上 提高了網(wǎng)絡(luò)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的基于互信息量的監(jiān)測(cè)路由器選擇方法流程圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例的監(jiān)測(cè)開(kāi)銷(xiāo)對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0031] 本發(fā)明實(shí)施例中，采用隨機(jī)產(chǎn)生的路由器數(shù)量為30無(wú)線(xiàn)Mesh網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 示意圖如圖1所示，拓?fù)渲?0個(gè)路由器均為無(wú)線(xiàn)路由器，所述的無(wú)線(xiàn)路由器是單射頻，無(wú)線(xiàn) 鏈路之間互不干擾；
[0032] 本發(fā)明實(shí)施例中，一種基于互信息量的監(jiān)測(cè)路由器選擇方法，方法流程圖如圖2 所示，包括以下步驟：
[0033] 步驟1、根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲忻總€(gè)路由器的出度與其相鄰路由器的出度，獲得每個(gè)路由 器的橋連接系數(shù)；
[0034] 本發(fā)明實(shí)施例中，所述的獲得每個(gè)路由器的橋連接系數(shù)，采用以下公式：
[0035] I, " v' /
[0036] 其中，B(v)表示路由器v的橋連接系數(shù)，即表示路由器v的拓?fù)錇橹弥匾?，d(v) 表示路由器V的出度，V表示第V個(gè)路由器，i表示第i個(gè)路由器，N(v)表示與路由器v相 鄰的路由器集合，d⑴表示路由器i的出度；
[0037] 步驟2、根據(jù)每個(gè)路由器的橋連接系數(shù)與其相鄰路由器的橋連接系數(shù)，獲得每個(gè)路 由器與其相鄰路由器的互信息量，進(jìn)一步獲得每個(gè)路由器與其所有相鄰路由器的互信息總 量，將互信息總量最大的路由器選定為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械某跏急O(jiān)測(cè)路由器；
[0038] 本發(fā)明實(shí)施例中，獲得每個(gè)路由器與其相鄰路由器的互信息量，采用以下公式：
[0039]
[0040]其中，I(i，j)表示路由器j對(duì)路由器i的互信息，B(i)表示路由器i的橋連接系 數(shù)，B(j)表示路由器j的橋連接系數(shù)，j表示第j個(gè)路由器；
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例中，進(jìn)一步獲得每個(gè)路由器與其所有相鄰路由器的互信息總量，采 用以下公式：
[0042]
[0043] 其中，I⑴表示路由器i與路由器i所有相鄰路由器的互信息總量，N⑴表示與 路由器i相鄰的路由器集合；
[0044] 本發(fā)明實(shí)施例中，獲得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲忻總€(gè)路由器的橋連接系數(shù)，和每個(gè)路由器與每 個(gè)路由器所有相鄰路由器的互信息總量如表1所示：
[0045] 表 1
[0046]
[0047]
[0048] 本發(fā)明實(shí)施例中，從表1可以看出，路由器14的互信息總量最大，將路由器14選 定為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械某跏急O(jiān)測(cè)路由器；
[0049] 步驟3、確定初始監(jiān)測(cè)路由器的監(jiān)管區(qū)域，具體步驟如下：
[0050] 步驟3. 1、設(shè)定初始監(jiān)測(cè)路由器的影響力邊權(quán)值閾值，并確定初始監(jiān)測(cè)路由器的初 始監(jiān)管區(qū)域范圍，所述初始監(jiān)管區(qū)域范圍為初始監(jiān)測(cè)路由器的最大跳數(shù)所構(gòu)成的范圍；
[0051] 本發(fā)明實(shí)施例中，設(shè)定初始監(jiān)測(cè)路由器的影響力邊權(quán)值閾值為0. 1，設(shè)定初始監(jiān)測(cè) 路由器的初始監(jiān)管區(qū)域范圍為初始監(jiān)測(cè)路由器14進(jìn)行3跳所構(gòu)成的范圍；
[0052] 步驟3. 2、獲得初始監(jiān)測(cè)路由器對(duì)其初始監(jiān)管區(qū)域范圍內(nèi)每個(gè)路由器的影響力邊 權(quán)值，判斷上述影響力邊權(quán)值是否大于所設(shè)定影響力邊權(quán)值閾值，若是，執(zhí)行步驟3. 3,否 貝1