传感云中面向移动节点的信任演化机制

曲晓峰 严林涛 贺敬 纪雷

摘要：针对传感云中移动节点的信任度量问题，提出了一种新的信任演化机制。首先通过对节点的直接信任度与推荐信任度的加权计算得出综合信任度。然后优先选择高信任度的节点连接以获得全部节点的最大效用。最后试验结果表明该方法能够有效提高传感云中节点效用。

关键词：传感云；信任演化机制；信任度量；综合信任度

引言

传感云是无线传感器网络与云计算组合而成的一種新型物联网模式[1]。它依赖不同类型的分布式无线传感器收集数据，凭借云计算强大的计算能力为人们提供环境监测、交通管理、地理查询及生活娱乐等服务[2]。然而因无线传感器种类多样、网络开放等特性，易受到各种类型的攻击，对用户隐私及数据安全产生严重影响，所以传感云中移动节点信任管理和认证技术研究十分重要[3]。秦丹阳[4]等提出了无线传感器网络中节点的安全路由机制，实现了节点间通信的安全性和高效性；刘建华[5]等提出了工业传感云中机器人的信任管理机制，通过演化博弈的思想，提高了传感云中节点的安全性。基于上述研究，本文提出了一种新的传感云中面向移动节点的信任演化机制。

1 面向移动节点的信任度量模型

面向移动节点的信任度量模型如图1所示。

图1 信任度量模型

1）移动节点间的直接信任

直接信任是指参与数据传输的每个节点之间进行直接检测。评价移动节点行为直接信任度为：

其中， 表示节点x对节点y正常行为的检测信任度；（n-1）表示第n-1次评价的序号； 表示节点x对节点y恶意行为的检测信任度； 和 分别是正面评价和负面评价的衰减因子； 表示入侵检测对节点y当前行为的信任评估值，如式所示。

其中，P（y）和N（y）分别表示节点y的正面和负面评估值。当y的行为处于模糊状态时，将此值设为0。本文将能量信任作为另一个衡量的维度，定义节点y的能量信任度ETy为：

其中，Es为节点的剩余能量，Eth为能量信任阈值。故节点的综合信任度为：

2）移动节点间的推荐信任

推荐信任可以为连通域内无直接信任关系的节点建立信任关系，与直接信任的综合信任度相同。推荐信任度如式所示。

其中，N表示节点数量。移动节点有限选择高信任度的节点连接，移动节点的收益f（d）与对应节点的信任度有关，d越大，移动节点的收益越大，同时云计算服务质量与信任度成正比，因此本文使用效用函数描述描述移动节点信任度与节点效用间的关系。节点效用表示如下：

其中， 表示节点的信任参与度； 表示节点间的通信效率。

2 移动节点的信任演化过程

根据以上分析，移动节点选择高信任度的节点优先连接，如果某节点的效用低于邻域内的平均效用，表明此节点是不安全或不可信的。当达到平均效用后，可与邻域内其他节点共享信任度，以达到提高连接效率的目的。

3 仿真试验

为验证信任演化机制的有效性，本文采用MATLAB进行仿真试验。试验结果如图2所示。

图2 移动节点的效用变化

由实验图可知，未使用本文方法时，移动节点的效用变化范围较大，可靠性低。使用本文方法后，移动节点的效用随迭代次数的增加而稳步增加，说明移动节点信任演化机制能明显提高传感云中节点的连接效率，提高了资源的利用率。

4 结束语

本文提出了一种新的传感云中面向移动节点的信任演化机制，该机制能够通过直接信任与推荐信任的加权计算，得出综合信任度。通过迭代选择高信任度的节点，逐渐提高邻域内所有移动节点的效用。试验表明该方法能够提高传感云中节点的连接效率和资源的利用率。

参考文献

[1]曾建电，王田，贾维嘉等.传感云研究综述[J].计算机研究与发展，2017，54（5）：925-939.DOI：10.7544/ issn1000-1239.2017.20160492.

[2]王田，李洋，贾维嘉等.传感云安全研究进展[J].通信学报，2018，39（3）：35-52.DOI：10.11959/j.issn.1000436x.2018035.

[3]秦丹阳，贾爽，杨松祥等.基于信任感知的无线传感器网络安全路由机制研究[J].通信学报，2017，38（10）：60-70.DOI：10.11959/j.issn.1000-436x.2017198.

[4]刘建华，李明禄，李大志等.工业无线传感云中面向移动机器人的自适应信任演化机制[J].电信科学，2017，33（6）：86-96.DOI：10.11959/j.issn.1000-0801.2017125.

[5]陈如明.智慧城市的安全问题应对策略思考[J].移动通信，2012，36（15）：77-80.DOI：10.3969/j.issn.1006-1010.2012.15.030.

作者简介：曲晓峰（1994-），硕士研究生，主要从事可信计算方面的研究。

黑龙江省高等教育教学改革研究项目（SJGY20170180）；哈尔滨师范大学研究生培养质量提升工程项目；哈尔滨师范大学教育发展基金会社会实践助学金资助项目（2017013）；黑龙江省大学生创新创业训练计划项目（201810231095，201810231033）

（作者单位：哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院）