LEACH路由协议技术的分析及改进(完整版)doc资料

LEACH分析改进（完整版）doc资料2021JISUANJIYXIANDAIHUA169:100622475(20210920211203:(19822,,,,:;(19582,,:LEACH,

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码:A3969/jissnImprovemenofLEACHti2na,LILi(SchoolofInformationEngineering,NanchangUniversity,330031,saresultofcombinatiofmogy,lowpowerorwisanovelaboutrocessinginfofwirelessorwork,analyzsomermsofLEACHroutingtsKeywords:wirelessorwnetwrr0

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20219,:扑力2.1sink靠输根次结构,异分面次平面单,健壮,但立开销,跳合小规;次扩展,合模但开销,2.2(LEACH,LowEnergyAdaptiveClusteringH、门限敏感传感器络节(TEEThresholdEnergyEfficientsensorworkrotocol讲述LEACHLEACH。平衡网络各个节点耗,举的。LEACH定义轮概念一分为个段:即簇成阶和稳定作段,两个阶所持续的间的总称为一轮。在簇成阶段,随机择一个点作簇,随机确保头与基之间据输的成均匀地摊到所的传器节点。体的形方法是:各节产生个[0,1]之间的随机数,如果数小于T,则该节点是簇头T(n的计算公式下:T(n=P/(12P[r(1/p](P节点中为头的的百分数,r是当的轮数簇形成进稳定工阶段,簇头开始接收内各节采集的据然后采用数据合术进行处,将整合后数传输给sink。优点:随机选择簇头平均分担业务,减小了耗高了网络的生存时间数据聚合效的少通信。缺点:扩展性差,不合范围的。集分方式来了额开销以及覆盖问题。③④、“双重”务此,能耗很快⑤频选举消耗了之网中一失效,所将失,络临瘫痪述素,可以计一种LACHSAdapClusterHeads它根网中剩余能动地选择集中式或分布式分法可以有效地长网络命周期;考虑网络拓结构化从保证网络稳定2.议设设计LACHS输过程按照分“”,“回”括建阶段传输阶段虑到执行复杂性,LACHS面网划为二结中,第二层,先执分,.,LACHS设计两初级网络能,采用分算法后期能逐渐消耗,采用分式算(1中式分法考虑到较其它能充足,sink行模拟退火算法来取下一“”m必须证“回”整络最低,即成向输所能总最小;选取条件是它与员距离小分布分法当网络原采用分布分法即与划分是网中比较权值来选择,权值算如下Wm“”energy2.3.2,(;sinkLEACH,3

2021:LE:;多径机制通行与总结,看出WSN研究些趋势:减少通信约于SNs信为耗,因此尽减少信如查某

机制制

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LAECHLACHS,;,,,:[1]

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如动态路由协议(Ad-hoc按需矢量由协议(根据需要查找路由般说,应式路由协议在组投递,由开销和能效面比先应式路由性能更好。然而在平面路由协中混合改进层由协曾,,霞,ZENGTing-rui,ZHANGZhi411105CollegeofInformationUniversity,Xiangtan,Hunan411105,ChinaZENGTing-rui,ZHANGal.Improvedhierarchicalroutingforhybridnetwork.ComputerEngineeringandApplications,2021,46(19:125-128.istheresearchinthedevelopmentofWirelessMeshNetwork(WMNs.ManyofroutinghavefromMANETsroutingsolutionsinbutnotidealoroptimalandutilizethecharacteristicsofWMNstothispaper,anHierarchicalAODVrouting(IH-AODVisproposed,whichintheroutingforroutesaroutenovelfortermfreshdetectionispapercomparisonsbothinusingresultsthatIH-AODVwellforothermetricsalsobettercomparableAODVinhybridWMNs.Keywords:wirelessprotocols;hierarchical;AdDistance:Mesh。Mesh从移动Ad借鉴了许多选择法作决方但这方法不太理想者没达到能最化,没有利到Mesh身特。出了改分层AODV议(IH-ADOV,它表现了更可性和能,条丢失时,使寻替代开销到降低在IH-AODV还,IH-AODVMesh:Mesh;;Ad-hoc:,Mesh;,、自组织资源管;朝霞(,Mesh赵智(Mesh收稿期:修回:Applications计算工与应125《,j:0CompuEngineering计算工程与应条总是维持从源节点目点有节式短小型随着模径会变并且经常易断弃过频销将增这些是平固然存题有效地解平存些问,节点被组,且每个点子都被配特定功头换[5]CGSR网络成径为预先义好跳数形簇集。当络被成簇后,地维护行为会对少数居簇集产影响而其他簇集将会受到影响。PointRou(WPR[6]改进它只对当行维护,它将条许多间点选作WayPoint节点,通过WayPoint节点这条许多段从而到简化维护。管实了可扩性,其算通常复杂使得它难用。旨在供基AODV轻量级。因为WMN本身介于移网络和静态网络之间混合网络,以使混WMN中不同特点具不能,后据同功能它们半为跳(正如在簇,头,只有定特节点WayPoint(如WPR簇间,用。将CGSR和WPR性AODV,出进,。2无Mesh网中IH-AODV观需WMN展要为了供可据信和负载平。多假设(如高速移和基础设施等无Mesh网络中不再成立;而且大已有择方没有利到良性这使为制定门非常要在中于其现过程于泛洪所以造成了重业务载。再加上现过程需要较长时延,得单纯AODV不适应于时务通信。于WMN中许多点动低,果能发现,过将节点来少动点数,么,协议设计标是在保留AODV优同提其网络,支持大规模网络。设计要包括如下特(1最是IH-AODV应用种术,这最检。它在对行快速,提高现度和率。这种技术非常有用。下将对种进行详细介绍。(2与兼是一种被广泛议。IH-AODV一个重要计原则是要与,在一个络应用议应用议协同作为,留所有控报文据要一控文事上,了最把这定静(3本地复献[提出了种化本地修复但是它要适在目近效情。随网络模增,目间径将这种不再很好作用。让裂链游用地修复取代RERR。如果地复成功,请目者个目间在条效返回如没返应答即本修没成功,么给源一个RERR误消息。2.2IH-AODV议Mesh下出的并做了下假设首先,中有很静态节点,义这些节为Way节点,他节点称(CM簇Wi-Fi,Wi-MAXNetworks,CellularNetworks,etc.MeshwithGateway/BridgeRouterwithMeshMeshMeshMeshMeshwithWirelessBackboneInternetMeshwithGateway/BridgeClientsWireless1Mesh126。其次在首次发起由发现程时,设已有一个始化分。是簇的功能,们有传统AODV中同的且还维护着个列表在每个簇,有End-WP两个。个相簇共享个WP,个为上游簇的End-WP,下游簇的Start-WP如果这两个单跳范内它们就以直接信。在表包含了簇信息和表各簇所在链的新鲜度序,当簇所在链路使用次初始值为0的新鲜度号就加1新鲜的值是用来确定簇中最新路径,类似使用序列机制用于确到达的路由求报是不最新由。称述的种机为最链路测。当一个通要一路由行数转发,就送“Hello”消息给它所有的单邻邻的WP收到消后就检查个否已经在列中,果在就反一应消来请个入簇当这分接收到同一簇的和应答消息时,就送入求并且入到簇为簇并向簇WP发出数据发请求,后由一样开始路发程[8]2例说了源找到到目的路由发现程。择为WP,个簇可以通过它的Start-WPEnd-WP来区别。dl是包d在有个,为:i-B和。为区分,写字标识WP,写字来标。按照述路发现机可找到一条由:S-A-h-B-d。扩展多。例如用消息通知受到影响等。除此之外IH-AODV增了些有关簇包括新测和地复。最新检测不仅用还用,一,所在单WP先检它簇员列表然后找除这外最径即新鲜序号比小径。如果因簇成列表更新,导致最检测进行本地修复作为第二级修。成员表更新指簇已经改变,地修将在个簇范围启[7]。在复初始化得到复结段时上将对需要修上发送过来数据进行缓存如果修复,将把缓包重新发出,则它用型修,继缓存未送包。本地修复试在簇End-WP间建立一条新径。如果修成功被修复改源不得到知,为数据包着样续送。图出一个示例:A-g/h/i-B初始A-h-B,h和B之间了。最测功,A-g/h/i-B一条新建立了起来。这样建立一条。3评估使用在无线络领域流网络真软件行仿。在同条下,过将IH-AODV与AODV协议进行对比评估IH-AODV在仿,定MAC层协议为标准布式调功DCF业务源恒比源-目对在网络分。初化在仿区均匀,半速率在0m/s至之。仿真停留时间设置30s数据包大小。将在两个场景下进行仿真。,置CBR务值数络个渐增到。网大和面范围择表这使得密度接近常可以恰地反路协议扩性。,在400个情下务流20和60之间议能每个仿真运行间。每个抽样数取仿平均值。对性指标进行评估,分投递平控开销和端到端时延(1分组投递:接收到数与发据比。(2平均控制销路由现簇维和路修等。(3端到端时:由现传输引起可时。景中将展。果如示图4(a可即有1000个网络中,和AODV分组投率都高,是IH-AODV交率续出1%~2%这是因AihgjkcldB2过程AihgjkcldB3(10020040060080010001400×2000×2800×3500×4000×4500×1,,,:・;;r——————■]l-}.{睁:。jandApplications计算机程应层次维护由,加一个成员,且够在地对断的路进行复所以当前路由的活时间更长,且递交数据个数多。图两个由协的路开销比较。当点数过AODV开销迅速增而IH-AODV由于应用了路由分层,以开较小。低控制开销WMN的扩展起着关重要的作。图表,节点数少于时的端到端延比的时要一些。这因形成需时间销但当络规模扩大以,况就发生变化。在大网,于新链路检和由修机制能够快速恢断裂路,得据包不必待一轮由现后发,以的端到端时延更小。以上结表,结合了和分层路的。在第二个场景中,路由协议进行指标对比,图5所。图给出组投率。由网络变非常拥AODV组投递率随着数据流数目加而变小。然而IH-AODV仍然现。从图以看出,进协议销比协议有所降低原因是IH-AODV中维护一个簇成员列表,得路由发现开销减,该协议用分簇护机,少个数据流控制,而降低开销从图可,着据流增加IH-AODV端到端时延要AODV,是为IH-AODV通过簇成列表节点在发送数据前更容易找到一条路由。但是建立簇和簇员列表增加更多时延。以上仿真果表明IH-AODV在网络变得拥塞,现更。4论基于Adhoc中型协议,出种新由协议模。该协议层地维护节点,对平和分层路由找方法合。仿真结果,于低由时延和开,IH-AODV提更分投递率且在保留AODV同时实更扩次,IH-AODV有地利用WMN点由在中没有考虑WPCM。考献:[1]BrunoR,ContiM.GregoriE.Mesh:Commoditymulti-hopadCommunications[2]AkyildizI,WangWei-lin.Wirelessnet-works:Asurvey[J].ComputerNetworks,MaltzDA.DynamicsourceroutingAd[4]PerkinsEM.Ad-hocon-demanddistancerouting[C]//ProcWorkshopandAp-plications’[5]ChiangK,LiuWclusteredmobilenetworkschannel[C]//Proc’l’97,1997:197-211.[6]BaiRen-dong:DSRoverroutingformobileAdnetworks[J].IEEEonMobile,2020,5(10.[7]PerkinsC,Belding-RoyerEMID.Adhocde-manddistancevector,2003.[8]Garcia-Luna-AcevesJM.Multipathnetworks[C]//FirstonMesh(WiMesh,CA26,[9]FallKK.The(ns-2[EB/OL].://6000050000400003000020000100000AvrgecontrolpakesNumberofflows100NumberflowsPaktdelivryratiAODV5(a组投率offlows-tdelyAODVIH-AODV端端时ofnodesAvragntrlcsAODVIH-AODV4(b均控制开4006008001000Numberofnd-tndlay/sAODVIH-AODVofnodeskdeliverri/(%4(a{:i/Hll/。}:;i;j—;i一数据模万排序间sABCDE图排序时间数规模系图网络语料抽的1600万中文字符。了更地析算性分别进行了横向和向比试前是改算同快排算法进的对试后是指本文算针对不同规模料多次比验结见表表2从表可见,不规模的试数据,排序算法比速排算具有快速且随着数规的增二的时间耗距在大试验果现了前述理论分结的良验证基数序的时复度低快排,取得了更快排速度表数据是为减少偶然性响,改进的基排序算法,同一规数据进行5试验,不规模的语。为说明排序速度与规模之间的关系绘制二者的关系图见图2从图中可见,序时间与数据规模之间是一种线性关系,也很好地验证改算法时间复杂度为O论断。4束语通过对基排序算法的研,用快速转换机制将汉字字符串转化为与等长的整型数组,以实中文字串的基数排序。理论分析和试验结果都表,的基数排序法可以实现对中文字符串的线性时间排序该方法仅适于汉语,样适用于其语种的串快速排序。但在实现数排序算法,提速度对不长度的串使用长的整型数组,成内浪费。一步考虑改算法实现制,不降低性能同时减少内存消耗,高总性能。致谢研究使用狗实验的大规模中文网络文本语,得到倪莉老师的大力助在此表示感谢。参考文献:[1]卢.算机算导引:设计分析[M].2版.京:华大学出社,[2]Owenarchaeologicalalgorithmicofthe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710071;2.610054:,(PKG,keygeneratorPKG因此,求提一改,其为结果表改善和PKG。关键词:完;图类号:TN918.1文码:A章号:AnalysisimprovementanID-basedkeyprotocolCHENYuan1,XIAOGuo-zhen1KeyLabofXi710071,andTechnology,UESTC,610054,Abstract:recentlykeywasAlthoughitissecuremaliciouskeygeneratorcantheagreedses-sionkeys,thatis,itdoesn’tprovidePKGinescrowlessmode.Tosatisfythesecurityrequirementinmode,anofprotocolwaspresenteditwastosecureagreementinstandardResultsthatitprovidesperfectforwardsecrecyPKG-forwardsecrecy.Keykeyagreement;forwardPKG-secrecy;1。议可在点之间建立共享会话以便实现开放网络中。Diffie和提出第个两方议[1]基于身份系[2]来用Shamir造方研究相继提出一些基于份[3,4]等利双性提出方[5]。此后量文利用性对建基身份[6,7],而都不满足完善前向和PKG向。尽议[满善前但对于中间攻脆弱[9]。提出一有效议[10],而他议无法泄露伪[11]收稿期2021-06-21;回期2021-10-24项目:自然科学资助目(陕西自科资助目(2020F19FoundationItems:ScienceFoundationofChinaScienceFoundationofShanxiProvince第12小等:基于份证议分析与进·17·等人[次在随机机模型下明其性,他们议不满足完善前向和PKG向性。1993BellareRogaway[13]。在该,散列函数被拟为在很多方案证明中起到关键作用。是近来人逐认识到些下可证明案在实际应中不[14],列函数不真正因在借助准下可明方更具实际义。2020Wang利用Gentry份密案[15],第一个标下可证份钥商议[16]对其无话钥管下钥协商议行分发现协不满前性恶钥成中心(PKG能计算所有话密钥因此针对无托管求本文一个改进身认证钥协商议在标准下明新协性,且分析了新协议足完善向性前向性。2知识双线性对困问题假设假定为一个素数(如160bit,群1G,2G为,为成,线性对112:eGG×→为具有如下性质映:1线性:对意1,gh∈*b∈有(,(,ababehh=;2退化性:(,1egg≠,1是位元;3可计性对任意11(,ghG∈×,在效项算法计(。1:'(,gqgggZαα+",1'(,qZeggα+=g∈,qZα∈G∈Chen——ID-BJMBlake-WilsonBJM[17]ID-BJM、未共享、抗动攻和主动击、泄露装和控制本属该括一个与集和一个动攻击者E个参与者拟为组预机Oracle,言机IJ∏参与者In实例攻击被为个概率多项时图灵机,能访所预言机良(benign攻击者,只诚实地传递预言机之间信2会标识符SID:预言机IJ∏送和接收有消息联3搭预言机PID:预言机,nIJ∏,nJI∏(acceptSID,IJ∏,nJI′,I。通过义战C之游戏定义钥协协议安性。战者C以模拟所IJ密钥成心PKG随产生主密所统参数,参者I生钥IS。者E允许进行下询Oracle1Send(I,J,n,M询:可向IJ∏送消息M按照议规范答一个应消息,每个收到发消息记入它运行脚记录中若收第一消息φ那么该作发起者(initiator起一次;否它担任响应(responder色。2,Reveal(nIJ∏询:到此查,回它协得到钥。如该还不是“已接受(accpted,那么它返一个⊥表示终止。执行了Rev查询打。:II,答过Corrupt体态“已腐化”(corruptedCorrupt(PKG:统主密IJ∏:在游戏某个时刻,可以向个“鲜”预言发出将收到该言机话密或个随值。·18·通第29预言机过投一枚平硬{0,1}b∈答:投币果为0,么己获得会话密;否则,话密空{上一个随机值这,k表示会话密比特。游戏段,E可以继续对预机进和E所受到制为不能对所选测预机及搭预言机(若搭预言机在进行Reveal。另外也不能对试定伙伴进行Corrupt输出:最后输出一个对b断(记为b。若'bb=,称E得了游戏文中定义E获优概率为(2Pr[]1Elbb==−(l为安全数定义新鲜言机:预言机IJ∏同意(态(因到一个会话密未开,搭档预言,nJI′也未打搭档J没化,预言机,nI∏。定义5ID-BJM模型下安全认密钥协协议若协议足下列质:1存良攻者况预言机nI与其搭预言机,nJI′在接受状态得到相同话密钥,均分布在密钥空间{}0,1k上。2戏结束,手E成优势(El可略。称该议为ID-BJM模型下安全认密钥协协议。3协议本简介文献[16]出无会话钥管模下于份认证密协协(称Wang协议。其中及数与困难问题假设沿用献[16]1统立密钥成心PKG机取3个成1,,ght∈及pZ∈,1ggα=设置统公开参数为t统密为α2钥成对应份pIDZ∈机选IDprZ,算钥IDIDID,dr=<>,中ID1(IDID(rhα−=对一身IDIDr3密钥协商假Alice(为AIDBob(ID进行会话密钥的商。令AIDA1ggg−=,BB1ggg和tet=Alice机选择pZ∈,算TgTT将12AAATTT发送给;Bob机择pZ∈计算AT=,2BTTt=,将12BBBTTT发Alice。Alice计算共享秘密A112ABBA(,((,rKeTe=和22ABKT=计共享密AA(,((,rKeTTe=22BAAKT。根据双线性对的性质容易得出BA(,xKKg+==,22ABBA(,xKKt==最后Alice与Bob计算出相同的会话密钥BAB(IDID(,skHTTgg+=4协议的安性分本节分协议安性说明意钥成中心(PKG通下方获Alice与Bob协商的有会话密。1统生成阶PKG机选取生成元1,gh∈及pZα∈计算g。随机选择整数p∈,算tg。设置统公参数为t统主钥为α。PKG密γ的信。21PKGAliceAAAr=<>,BobBBB,drh=<>从开信道上12AAATT=12BTTT。PKG算出AAB(,(rehT(,yegh和12ABA(,((,rxeTTe=,此111ABBA(,xyKKe+==32主α,Alice开份息AID和Bob公开身信息ID,计算1A(IDα−和α−−,满足1AA(ID(ID1modpαα−−=,1BB(ID(ID1modpαα−−=。然后截获息1(IDxT−=和B1(IDBxTgα−=,可计算出11(IDA(xgTα−1(IDBgTα−−=。由此小等:基于份证商协议安分析与改进2BAyKKeggegtγ===。4会话出AliceBob会话2ABAB(IDIDyxyHTTghg+=恶意可以利用主和数γ,根据截间消息所会话因此,Wang协议不满PKG前安全性。5((PKG0l>,:1、,1G元g,取∈,线112:eGG×→;随机选取*qZα∈作为,PKG1ggα=;3函*:{0,1}{0,1}kH表示长度开为qGGeh,主为α由PKG用应份IDZ∈,式如:随机选择IDrZ∈算IDID1ggg−=,ID1(IDID(rhhgα−=,身份ID应ID私IDIDID,dr=<>每身份ID固ID且确保ID≠假设Alice(份为AIDAIDA1gg−=,私AAA,d=<>身份为ID,BID1ggg−=,私BBB,dr=<>行Alice与计算开(,T=1AliceZ∈1ABT=,2ATTg=,3ATg=123AAAATT=;Z∈,AT2BTTg=,T123BBBTTTTAlice。2Alice共秘密11ABATA2B(,rTeh23ABK=;享密AeT=B2Ar(,ygh和23B