曲曉峰 嚴(yán)林濤 賀敬 紀(jì)雷

摘要：針對(duì)傳感云中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信任度量問(wèn)題，提出了一種新的信任演化機(jī)制。首先通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)的直接信任度與推薦信任度的加權(quán)計(jì)算得出綜合信任度。然后優(yōu)先選擇高信任度的節(jié)點(diǎn)連接以獲得全部節(jié)點(diǎn)的最大效用。最后試驗(yàn)結(jié)果表明該方法能夠有效提高傳感云中節(jié)點(diǎn)效用。

關(guān)鍵詞：傳感云；信任演化機(jī)制；信任度量；綜合信任度

引言

傳感云是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算組合而成的一種新型物聯(lián)網(wǎng)模式[1]。它依賴不同類型的分布式無(wú)線傳感器收集數(shù)據(jù)，憑借云計(jì)算強(qiáng)大的計(jì)算能力為人們提供環(huán)境監(jiān)測(cè)、交通管理、地理查詢及生活?yuàn)蕵?lè)等服務(wù)[2]。然而因無(wú)線傳感器種類多樣、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放等特性，易受到各種類型的攻擊，對(duì)用戶隱私及數(shù)據(jù)安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響，所以傳感云中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)信任管理和認(rèn)證技術(shù)研究十分重要[3]。秦丹陽(yáng)[4]等提出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的安全路由機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間通信的安全性和高效性；劉建華[5]等提出了工業(yè)傳感云中機(jī)器人的信任管理機(jī)制，通過(guò)演化博弈的思想，提高了傳感云中節(jié)點(diǎn)的安全性?；谏鲜鲅芯浚疚奶岢隽艘环N新的傳感云中面向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信任演化機(jī)制。

1 面向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信任度量模型

面向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信任度量模型如圖1所示。

圖1 信任度量模型

1）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的直接信任

直接信任是指參與數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿總€(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行直接檢測(cè)。評(píng)價(jià)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)行為直接信任度為：

其中， 表示節(jié)點(diǎn)x對(duì)節(jié)點(diǎn)y正常行為的檢測(cè)信任度；（n-1）表示第n-1次評(píng)價(jià)的序號(hào)； 表示節(jié)點(diǎn)x對(duì)節(jié)點(diǎn)y惡意行為的檢測(cè)信任度； 和 分別是正面評(píng)價(jià)和負(fù)面評(píng)價(jià)的衰減因子； 表示入侵檢測(cè)對(duì)節(jié)點(diǎn)y當(dāng)前行為的信任評(píng)估值，如式所示。

其中，P（y）和N（y）分別表示節(jié)點(diǎn)y的正面和負(fù)面評(píng)估值。當(dāng)y的行為處于模糊狀態(tài)時(shí)，將此值設(shè)為0。本文將能量信任作為另一個(gè)衡量的維度，定義節(jié)點(diǎn)y的能量信任度ETy為：

其中，Es為節(jié)點(diǎn)的剩余能量，Eth為能量信任閾值。故節(jié)點(diǎn)的綜合信任度為：

2）移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的推薦信任

推薦信任可以為連通域內(nèi)無(wú)直接信任關(guān)系的節(jié)點(diǎn)建立信任關(guān)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(jié)點(diǎn)數(shù)量。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)有限選擇高信任度的節(jié)點(diǎn)連接，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的收益f（d）與對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的信任度有關(guān)，d越大，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的收益越大，同時(shí)云計(jì)算服務(wù)質(zhì)量與信任度成正比，因此本文使用效用函數(shù)描述描述移動(dòng)節(jié)點(diǎn)信任度與節(jié)點(diǎn)效用間的關(guān)系。節(jié)點(diǎn)效用表示如下：

其中， 表示節(jié)點(diǎn)的信任參與度； 表示節(jié)點(diǎn)間的通信效率。

2 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信任演化過(guò)程

根據(jù)以上分析，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)選擇高信任度的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先連接，如果某節(jié)點(diǎn)的效用低于鄰域內(nèi)的平均效用，表明此節(jié)點(diǎn)是不安全或不可信的。當(dāng)達(dá)到平均效用后，可與鄰域內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)共享信任度，以達(dá)到提高連接效率的目的。

3 仿真試驗(yàn)

為驗(yàn)證信任演化機(jī)制的有效性，本文采用MATLAB進(jìn)行仿真試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的效用變化

由實(shí)驗(yàn)圖可知，未使用本文方法時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的效用變化范圍較大，可靠性低。使用本文方法后，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的效用隨迭代次數(shù)的增加而穩(wěn)步增加，說(shuō)明移動(dòng)節(jié)點(diǎn)信任演化機(jī)制能明顯提高傳感云中節(jié)點(diǎn)的連接效率，提高了資源的利用率。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種新的傳感云中面向移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的信任演化機(jī)制，該機(jī)制能夠通過(guò)直接信任與推薦信任的加權(quán)計(jì)算，得出綜合信任度。通過(guò)迭代選擇高信任度的節(jié)點(diǎn)，逐漸提高鄰域內(nèi)所有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的效用。試驗(yàn)表明該方法能夠提高傳感云中節(jié)點(diǎn)的連接效率和資源的利用率。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：曲曉峰（1994-），碩士研究生，主要從事可信計(jì)算方面的研究。

黑龍江省高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（SJGY20170180）；哈爾濱師范大學(xué)研究生培養(yǎng)質(zhì)量提升工程項(xiàng)目；哈爾濱師范大學(xué)教育發(fā)展基金會(huì)社會(huì)實(shí)踐助學(xué)金資助項(xiàng)目（2017013）；黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201810231095，201810231033）

（作者單位：哈爾濱師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與信息工程學(xué)院）