傳感云中面向移動節點的信任演化機制

曲曉峰 嚴林濤 賀敬 紀雷

摘要：針對傳感云中移動節點的信任度量問題，提出了一種新的信任演化機制。首先通過對節點的直接信任度與推薦信任度的加權計算得出綜合信任度。然后優先選擇高信任度的節點連接以獲得全部節點的最大效用。最后試驗結果表明該方法能夠有效提高傳感云中節點效用。

關鍵詞：傳感云；信任演化機制；信任度量；綜合信任度

引言

傳感云是無線傳感器網絡與云計算組合而成的一種新型物聯網模式[1]。它依賴不同類型的分布式無線傳感器收集數據，憑借云計算強大的計算能力為人們提供環境監測、交通管理、地理查詢及生活娛樂等服務[2]。然而因無線傳感器種類多樣、網絡開放等特性，易受到各種類型的攻擊，對用戶隱私及數據安全產生嚴重影響，所以傳感云中移動節點信任管理和認證技術研究十分重要[3]。秦丹陽[4]等提出了無線傳感器網絡中節點的安全路由機制，實現了節點間通信的安全性和高效性；劉建華[5]等提出了工業傳感云中機器人的信任管理機制，通過演化博弈的思想，提高了傳感云中節點的安全性?；谏鲜鲅芯?，本文提出了一種新的傳感云中面向移動節點的信任演化機制。

1 面向移動節點的信任度量模型

面向移動節點的信任度量模型如圖1所示。

圖1 信任度量模型

1）移動節點間的直接信任

直接信任是指參與數據傳輸的每個節點之間進行直接檢測。評價移動節點行為直接信任度為：

其中， 表示節點x對節點y正常行為的檢測信任度；（n-1）表示第n-1次評價的序號； 表示節點x對節點y惡意行為的檢測信任度； 和 分別是正面評價和負面評價的衰減因子； 表示入侵檢測對節點y當前行為的信任評估值，如式所示。

其中，P（y）和N（y）分別表示節點y的正面和負面評估值。當y的行為處于模糊狀態時，將此值設為0。本文將能量信任作為另一個衡量的維度，定義節點y的能量信任度ETy為：

其中，Es為節點的剩余能量，Eth為能量信任閾值。故節點的綜合信任度為：

2）移動節點間的推薦信任

推薦信任可以為連通域內無直接信任關系的節點建立信任關系，與直接信任的綜合信任度相同。推薦信任度如式所示。

其中，N表示節點數量。移動節點有限選擇高信任度的節點連接，移動節點的收益f（d）與對應節點的信任度有關，d越大，移動節點的收益越大，同時云計算服務質量與信任度成正比，因此本文使用效用函數描述描述移動節點信任度與節點效用間的關系。節點效用表示如下：

其中， 表示節點的信任參與度； 表示節點間的通信效率。

2 移動節點的信任演化過程

根據以上分析，移動節點選擇高信任度的節點優先連接，如果某節點的效用低于鄰域內的平均效用，表明此節點是不安全或不可信的。當達到平均效用后，可與鄰域內其他節點共享信任度，以達到提高連接效率的目的。

3 仿真試驗

為驗證信任演化機制的有效性，本文采用MATLAB進行仿真試驗。試驗結果如圖2所示。

圖2 移動節點的效用變化

由實驗圖可知，未使用本文方法時，移動節點的效用變化范圍較大，可靠性低。使用本文方法后，移動節點的效用隨迭代次數的增加而穩步增加，說明移動節點信任演化機制能明顯提高傳感云中節點的連接效率，提高了資源的利用率。

4 結束語

本文提出了一種新的傳感云中面向移動節點的信任演化機制，該機制能夠通過直接信任與推薦信任的加權計算，得出綜合信任度。通過迭代選擇高信任度的節點，逐漸提高鄰域內所有移動節點的效用。試驗表明該方法能夠提高傳感云中節點的連接效率和資源的利用率。

參考文獻

[1]曾建電，王田，賈維嘉等.傳感云研究綜述[J].計算機研究與發展，2017，54（5）：925-939.DOI：10.7544/ issn1000-1239.2017.20160492.

[2]王田，李洋，賈維嘉等.傳感云安全研究進展[J].通信學報，2018，39（3）：35-52.DOI：10.11959/j.issn.1000436x.2018035.

[3]秦丹陽，賈爽，楊松祥等.基于信任感知的無線傳感器網絡安全路由機制研究[J].通信學報，2017，38（10）：60-70.DOI：10.11959/j.issn.1000-436x.2017198.

[4]劉建華，李明祿，李大志等.工業無線傳感云中面向移動機器人的自適應信任演化機制[J].電信科學，2017，33（6）：86-96.DOI：10.11959/j.issn.1000-0801.2017125.

[5]陳如明.智慧城市的安全問題應對策略思考[J].移動通信，2012，36（15）：77-80.DOI：10.3969/j.issn.1006-1010.2012.15.030.

作者簡介：曲曉峰（1994-），碩士研究生，主要從事可信計算方面的研究。

黑龍江省高等教育教學改革研究項目（SJGY20170180）；哈爾濱師范大學研究生培養質量提升工程項目；哈爾濱師范大學教育發展基金會社會實踐助學金資助項目（2017013）；黑龍江省大學生創新創業訓練計劃項目（201810231095，201810231033）

（作者單位：哈爾濱師范大學計算機科學與信息工程學院）