基于多目标优化的无线传感器网络路由协议研究-论文剖析

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无线传感器网络节点多目标安全优化部署

信息安全• Information Security210 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】无线传感器网络节点优化部署1 无线传感器网络多节点目标安全优化部署相关模型1.1 网络优化部署模型无线传感器网络中，假设在二维平面T 区域部署中，随机部署N 个感知半径Rs 与通信半径Rc 相同的无线传感器网络节点（下文简称节点）。

其节点集是S={S 1，S 2，S 3，…，S N },在此其中，节点Si 的坐标位置可表述为（x Si ，y Si ）。

1.2 多目标节点数学安全优化部署模型无线传感器网络中，可将多目标组合优化问题视为一组参数决策变量到另一组目标的映射过程。

对于多目标节点安全优化部署问题，网络安全性的提高是值得深入考量的问题，同时确保网络覆盖率得到提升。

所以，应用多目标优化策略，基于安全性与覆盖率考虑，设计两个目标函数。

此种情况下，基于安全连通度，为多目标节点构建数学优化部署模型，具体如下所示：Max y=f(x)=(f 1(x)，f 2(x))s ．t ．为：在上述公式中，X=（x S1，y S1，x S2，y S2，…，x SN ，y SN ）表示2N 维的决策变量，而y 则表示2维目标向量；而f 1(x)与f 2(x)分别表示节点安全连通度与网络覆盖率等相关目标函数；i ∈［1，N ］，j ∈［1，N ］，i ≠j ，满足d(S i ，S j )≤Rc 条件，是节点全连通约束力，其中d(S i ，S j )是节点Si 与Sj 间的欧氏距离；而d(S i ，S'i )≤d th 表示节点移动能耗约束力，d(S i ，S'i )是节点优化后及其初始位置间的距离，在此过程中，d th 是节点移动最大范围值。

无线传感器网络节点多目标安全优化部署文/张倩目前，随着社会经济的快速发展，无线传感器网络节点运行中，优化部署方案中，对网络节点位置移动引起节点间共享密钥破坏安全通信链路等问题考虑的不够周全。

无线传感器网络路由协议安全研究

总第２１７期
计算机与数字工程
Ｃｏｕｅｍｐｔｒ＆ＤｉｉｌＥｇｎｅｉｇｇｔｎｉｅｒｎａ
Ｖｏ．０Ｎｏ５１４．
７２
பைடு நூலகம்
２１第５期０２年
无线传感器网络路由协议安全研究
严斌宇白林林苟
成都
旭
６０６）１０５
ＣｌｓｍｂｒＴＰ３３ａｓＮｕｏ９
１引言
目前国内外学者提出的无线传感器网络（ｒｌｓＷｉｅｓｅ
ＳｎｏｔｒｓＷＳ）由协议主要是针对ＷＳ的特ｅｓｒｗｏｋ，Ｎｓ路ＮｅＮｓ点和网络应用环境而优化设计的，些路由协议最初的设这
Ｋｏｏｄｓｗｉｅｅｓｓｎｓｒｎｅｗｏｋ，ｒｕｉｇｐｏｏｏｌｅｕｒｔｈｅｔ，ｓｃｒｔｏｔｎｙＷｒｒｌｓｅｏｔｒｓｏｔｎｒｔｃ，ｓｃｉｔｒａｓｅｕｉｙｒｕｉｇｙ
２１年第５０２期
表１路由协议的安全威胁路由协议安全威胁
计算机与数字工程
７３
在一定程度上克服泛洪的缺点。其基本思想是：过节点通
间的协商制度和自适应机制，决泛洪法中存在的内爆和解部分重叠问题。ＳＩ协议采用三次握手协议来实现数据ＰＮ的交互，议运行过程中有三种数据报文：ＤＶ、Ｅ和协ＡＲＱ、

无线传感器网络的路由协议设计与优化

无线传感器网络的路由协议设计与优化随着科技的不断进步，无线传感器网络的应用也得到了越来越广泛的应用，例如环境监测、能源管理、安全监测等领域。

因为无线传感器节点具有无线通信、自主性和智能化等特点，可以在复杂、动态和恶劣的环境中完成数据采集和传输。

但是，由于无线传感器节点不具备很强的计算能力和电力，因此设计一种高效的路由协议对于无线传感器网络的性能提升非常重要。

本文将探讨无线传感器网络的路由协议设计和优化。

一、无线传感器网络的路由协议分类在无线传感器网络中，路由协议是传感器节点之间数据传输的关键。

目前常见的无线传感器网络路由协议主要有以下几种类型：1. 基于跳数的路由协议：该路由协议常用于较小的无线传感器网络中，通过指定最短距离的方式将数据传输到目标节点，跳数末尾的节点即为目标节点，但这种协议容易受到动态环境的影响。

2. 基于质量的路由协议：该路由协议根据传感器节点之间信号的强度、质量和耗能等信息进行路径选择，在信号强度较低、干扰较严重的环境中表现出更好的性能。

3. 基于地理位置的路由协议：该路由协议通过传感器节点的位置信息，根据距离和几何形状选择最优路径，可以降低路由开销，并且易于实现。

二、无线传感器网络的路由协议优化为了提升无线传感器网络的性能，需要对路由协议进行优化。

下面列举了一些可行的优化策略：1. 简化路由协议：一些比较复杂的路由协议可能会使传感器节点的计算负载过重，这会导致路由延迟和能源消耗的增加。

因此，可以将协议简化，简化路由计算量，提高路由效率。

2. 优化路由协议算法：在路由协议设计过程中，可以采用一些高效的算法，如Dijkstra、A*和Ant Colony等算法优化路由协议算法，提升网络性能。

3. 均衡路由开销：如果一些节点的负载较高，则可能会导致能源消耗和延迟增加。

因此，在设计路由协议时，需要将负载均衡考虑进去，确保节点负载均衡，提高网络性能。

4. 路由选择干扰较低的路径：在信号干扰相对较高的环境中，选择干扰较低的路径可以降低数据传输误码率，从而提高无线传感器网络的性能。

无线传感器网络路由协议分析

南京邮电大学硕士研究生学位论文术语表术语表Adaptive Threshold sensitive Energy APTEEN 自适应敏感阀值节能型传感网络协议CDMA码分多址Code Division Multiple AccessCSMA 载波侦听多路访问Carrier Sense Multiple AccessDD 定向扩散Directed DiffusionGEAR 地理和能量感知路由Geographic and Energy Routing LEACH 低功耗自适应分簇协议介质访问控制Media Access ControlMCU 微控制单元Micro-Controller UnitPEGASIS Po-Efficient Gathering in SensorInformation System服务质量Quality of Service信息协商传感协议Sensor Protocol for Information viaNegotiationTCP 传输控制协议Transfer Control ProtocolTDMA 时分多址Time Division Multiple AccessTEEN 敏感阀值节能型传感网络协议Threshold sensitive Energy Efficient sensorNetwork protocol用户数据包协议User Datagram ProtocolWSN 无线传感器网络Wireless Sensor Network南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

无线传感器网络的路由算法研究

无线传感器网络的路由算法研究1.引言无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）由众多具有感知、处理、通信能力的节点组成，可以使用一些预处理技术对节点所感知到的信息进行处理，将数据传送至基站或中继节点，然后提供给用户。

由于节点之间的距离很近，因此WSN具有较高的可靠性和高度的自组织性，同时还具有良好的环境适应性和扩展性。

在无线传感器网络中，路由算法是节点间通信和数据传输的关键，能够直接影响到整个网络的性能。

因此，本文将从以下几个方面阐述无线传感器网络中的路由算法研究。

2.WSN路由算法的概述无线传感器网络中的路由算法包括平面路由、分层路由及基于密集子图的路由等。

平面路由仅在一个平面上进行数据传输，具有简单性高和低延迟等特点。

但由于节点数量的增加，所需通信距离加大，这种算法的拓扑结构不再是平面的，因此平面路由的使用受到限制。

分层路由将节点分层，为每一层节点选择一组通信路径，通过尽量避免要传输的绝对路径的组合数量来提高其质量。

这种算法具有低成本、高效和高度自组织性等优点，但也存在着时延较大、能量消耗较多以及可扩展性差等缺点。

密集子图基础路由算法是一类新型的路由算法，其特点是利用区域中密集子图之间的拓扑关系来实现数据传输，具有成本低、通信时延短、能耗小等优点，但也存在着传输距离较短、网络容量受限等问题。

3.典型的WSN路由算法AODV (Ad-hoc On-demand Distance Vector)，是一种基于距离向量路由算法的路由协议，通过网络中的节点维护着相互之间到目标节点的路由路径信息来查找路由，路由更新的决策基于当前网络拓扑和传输性能的变化，是一种基于反应的路由算法。

LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是一种分层式路由协议，使用动态聚类技术将WSN中的节点按照簇的方式分成不同的层次结构，并在每一个簇中选择一个簇头以负责聚合本簇中所有节点所上传数据并向基站进行传输，LEACH能有效地降低网络中节点的能耗，保证了整个网络的稳定性以及延长了网络的寿命。

无线传感器网络中的多路径路由协议的研究

无线传感器网络中的多路径路由协议的研究无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）作为一种新兴的网络形式，被广泛应用于各个领域，如环境监测、智能交通、智能家居等等。

由于节点间距离较远、节点能量有限、节点密度较大等特点，WSN的路由协议设计成为一项极具挑战性的任务。

而多路径路由协议作为一种解决节点间能量消耗不均、路由可靠性差的问题，成为WSN路由协议研究的热门方向。

本文将介绍无线传感器网络中多路径路由协议的研究进展及存在的问题。

一、多路径路由协议的概念及分类多路径路由协议是指通过利用多条路径从源节点到目标节点的传输，以提高网络性能、降低传输时延与错误率等问题的解决方案。

根据路由协议的不同特点，可将其划分为三类：基于混沌的多路径路由协议、基于动态路由的多路径路由协议、基于负载均衡的多路径路由协议。

其中，基于混沌理论的多路径路由协议是利用混沌性质的多条路径路由协议。

该协议快速收敛且能够抵抗攻击，但其存在路由选择困难以及漏洞等问题。

基于动态路由的多路径路由协议则是通过在网络中选出多个途径，使得数据流能够在这些途径之间传输。

该协议具有快速适应网络环境、路由计算较为简单等特点，但存在路由优化不足、负载不均衡等问题。

基于负载均衡的多路径路由协议主要是为了保证网络的稳定性以及负载均衡，该协议能够有效地提高网络的传输性能、增强网络的适应能力以及灵活性，但在节点能量消耗方面仍需要更好的优化。

二、多路径路由协议的研究现状在WSN多路径路由协议的研究中，学者们主要从以下几方面进行了深入探究：1、路由选择问题在WSN网络中，由于节点能量消耗不均、节点密度不一致等因素的影响，导致节点与节点间的路由选择存在较大差异，从而影响网络的整体性能，进而影响数据传输的可靠性。

针对这一问题，研究者开发出了许多基于能量消耗均衡的路由选择机制，如LEACH、SEP、EECR等算法，能够有效提高网络的稳定性，提高网络的传输效率。

无线传感器网络安全路由协议的研究

（ｏｌｇｆＣｍｐｔｒａｄＩｆｒａｉｎＥｇｎｅｉｇ，ＨｏａｎｖｒｉＣｌｅｏｕｅｎｎｏｍｔｎｉｅｒｎｅｏｏｈｉｉｅｓｙ，ＣａｇｈｕＪａｇｕ２３２，ｈｎ）Ｕｔｈｎｚｏｉｎｓ１０２Ｃｉａ
ＡｂｔａｔＡｔｐｅｅｔｓｒｃ：ｒｓｎ，ｍｏｔｒｕｉｇｐｏｏｏｓｉｉｌｓｅｓｒｎｔｒｓｔｋｈｕｖｖｌｉｆｎｔｒｓｏｔｎｒｔｃｌｗｒｅｓｓｎｏｅｗｏｋａｅｔｅｓｒｉａｍｅｏｅｗｏｋｎｅｔａｈｉｄｓｇａｇｔｎｏｔｔｋｅｕｉｙｉｔｏｓｄｒｔｏ．Ｔｈａｅｎｌｚｓｓｖｒｌｌｓｅｆａ— ｓｔｅｒｅｉｎｔｒｅ，ａｄｄｎ’ ａｅｓｃｒｔｏｃｎｉｅａｉｎｎｅｐｐｒａａｙｅｅｅａａｓｓｏｔｃｔｃｓａａｎｔｗｉｅｅｓｓｎｏｅｗｏｋ，ｍａｅｅｅｒｈｏｈｅｕｉｙｏａｋｇｉｓｒｌｓｅｓｒｎｔｒｓｋｓａｒｓａｃｎｔｅｓｃｒｔｆＬＥＡＣＨｎｒｐｓｓａａｄｐｏｏｅｎｉｍ—
ＥＥＡＣＣ：１０Ｐ６５
无线传感器网络安全路由协议的研究
吴迪，钢，胡倪刚，李威，张卓
（河海大学常州校区计算机及信息工程学院，江苏常州２３２）１０２
摘要：目前无线传感器网络路由协议的研究多以网络生存时间为目标，缺乏对路由安全的考虑。分析了无线传感器网络

无线传感器网络的拓扑优化研究

无线传感器网络的拓扑优化研究在当今科技飞速发展的时代，无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）已经成为了一个备受关注的研究领域。

无线传感器网络由大量分布在监测区域内的传感器节点组成，这些节点通过无线通信方式相互连接，协同工作，实现对目标区域的监测和数据采集。

然而，要确保无线传感器网络的高效运行，拓扑优化是一个至关重要的问题。

无线传感器网络的拓扑结构直接影响着网络的性能，包括能耗、通信效率、覆盖范围、可靠性等。

一个良好的拓扑结构能够有效地降低网络能耗，延长网络的生命周期，提高数据传输的可靠性和效率。

首先，我们来了解一下无线传感器网络的基本特点。

传感器节点通常具有体积小、能量有限、计算和存储能力较弱等特点。

由于这些限制，节点的能耗成为了一个关键问题。

在网络运行过程中，数据传输、处理和通信都需要消耗能量，因此优化拓扑结构以降低能耗是首要任务。

能耗问题是无线传感器网络拓扑优化中的核心关注点。

传感器节点的能量主要消耗在数据传输上，传输距离越远，能耗越大。

因此，通过合理的拓扑结构设计，减少节点之间的通信距离，可以有效地降低能耗。

例如，采用聚类的拓扑结构，将网络中的节点划分为不同的簇，每个簇内选举一个簇头节点负责与其他簇头或汇聚节点进行通信，从而减少了普通节点的通信能耗。

通信效率也是拓扑优化需要考虑的重要因素。

一个高效的拓扑结构能够减少数据传输的延迟和丢包率，提高网络的吞吐量。

在设计拓扑结构时，需要考虑节点的分布、通信链路的质量以及网络的负载均衡等问题。

通过优化路由算法，选择最优的通信路径，可以提高通信效率。

覆盖范围是衡量无线传感器网络性能的另一个重要指标。

要确保网络能够对监测区域进行全面、有效的覆盖，同时避免节点的冗余部署。

通过合理的拓扑控制，可以调整节点的工作状态和发射功率，实现覆盖范围的优化。

可靠性也是不容忽视的方面。

在一些关键应用场景中，如环境监测、医疗监护等，网络的可靠性至关重要。

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项目名称基于多目标优化的无线传感器网络路由协议研究
项目负责人（签名）_________________________
所在学校（盖章）___________________________
“研究类别”含义：
基础研究：指为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识而进行的实验性和理论性工作，它不以任何专门或特
定的应用或使用为目的。

应用研究：指为获得新知识而进行的创造性的研究，它主要是针对某一特定的实际目的或目标。

试验发展：指利用从科学研究和实际经验中所获得的现有知识、生产新材料、新产品、新装置、新流程和新方法，或
对现有的材料、产品、装置、流程、方法进行本质性
的改进而进行的系统性工作。

推广应用、科技服务：指与研究与发展活动相关并有助于科学技术知识的产生、传播和应用的活动。

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所消耗的能量，l表示消息的长度，。