基于无线传感器网络SPIN协议的一种改进方案

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一种用于无线传感器网络的改进SPIN路由协议

ＺＨ０ＵＲａＬＩＺｈｉｎ
（ｅｔｏｃｎｎｏｍａｉｎＥｎｉｅｒｎＳｉｈａｉｅｓｔ，Ｃｈｅｇｕ６０６）ＥｌｃｒｎｉｓａｄＩｆｒｔｏｇｎｅｉｇ，ｃｕｎＵｎｖｒｉｙｎｄ１０５
ＡｓｒｃＢｃｕｅｏｅｌｔｄｅｅｇｆｒｌｓｓｎｏｅｗｏｋＷＳｎｄｓｔｅｊｒｃｎｉｅａｉｎｏｅｉｉｇｒｕｉｇｐｏｏｏｂｔａｔｅａｓｆｔｍｉｎｒｙｏｅｅｅｓｒｔｒ（Ｎ）ｏｅ，ｈｏｏｓｒｔｆｓｇｎｏｔｒｔｃｌｈｉｅｗｉｓｎｍａｄｏｄｎｎ
某些特定的情况下，由于节点间彼此频繁的交换一些协商
数据包，会消耗过多的能量。本文提出一种名为ＳＩ — ＰＮＺ的路由协议，该协议在ＳＩＰＮ的基础上进行了改进，其优点是数据传输具有方向性而不是在整个网络中无目的扩散，而且减少了冗余数据的传输，节省了网络能量。另外，ＮＳ在２环境下对ＳＩ－ＰＮＺ协议进行了仿真验证一陛能分析。与．
减少整个网络冗余数据的传输来减少能量消耗。在Ｎ２Ｓ环境下进行仿真，结果表明ＳＩ－协议比ＳＩＰＮＺＰＮ协议更加节省能量。
关键词无线传感器网络；路由协议；ＳＩＰＮ
Ｔ２Ｎ９５中图分类号
ＡｎＩｐｏｅＰＩＲｏｔｎｒｔｃｌｆｒＷｉｅｅＳｎｏｔｒｓｍｒｖｄＳＮｕｉｇＰｏｏｏｏｒｌｓｅｓｒＮｅｗｏｋｓ
无线传感器网络的应用环境千差万别，数据通信模式

无线传感器网络SPIN路由协议改进的方法

计算机与现代化　2007年第3期J I S UANJ I Y U X I A NDA I HUA总第139期文章编号:100622475(2007)0320093204收稿日期:2006204227基金项目:国家自然科学基金资助项目(60373062)作者简介:范武(19782),男,江西九江人,南昌大学硕士研究生,研究方向:计算机网络安全,无线传感器网络;李力(19582),男,江西上高人,南昌大学计算中心副教授,研究方向:计算机网络安全。

无线传感器网络SP I N 路由协议改进的方法范　武,李　力(南昌大学计算中心,江西南昌330029)摘要:无线传感器网络是计算机科学技术的一个新的研究领域,是传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术相结合的产物,具有广阔的理论研究和应用前景。

本文对一种无线传感器网络路由协议SP I N 作了分析,并针对无线传感器网络的特点进行了一些改进工作,解决了“路由选择盲点”和“数据发送盲点”问题。

关键词:无线传感器网络;网络层;路由协议;SP I N 中图分类号:TP393.04 文献标识码:AResearch on SP I N of W i reless Sen sor NetworksF AN W u,L IL i(Computing Center of Nanchang University,Nanchang 330029,China )Abstract:W ireless sens or net w orks are a ne w research field of computer science and technol ogy .They are the integrati on of sen 2s or techniques,nested computati on techniques,distributed computati on techniques and wireless communicati on techniques and have a wide research and app licati on future .This paper analyzes SP I N (sens or p r ot ocol f or inf or mati on via negotiati on )detailed 2ly,ai m ing at doing s ome a meli orati on at the characteristics ofW S N and res olves,the p r oble m s of “r oute choice blind point ”and“data trans m issi on blind point ”.Key words:wireless sens or net w orks;net w ork layer;r outing p r ot ocol;SP I N0　引　言近年来微机电系统(ME MS )和低功耗高集成数字设备的发展,导致了低成本、低功耗、微体积传感器节点的出现。

基于无线传感器网络SPIN路由协议的另一种改进方法

⑥
２１ＳｉＴｃ．ｎｒ０２ｃｅｈＥｇｇ．．
基于无线传感器网络ＳＩＰＮ路由协议的另一种改进方法
韩春霞王琳杰
（仁学院数学与计算机科学系，算机应用技术研究所铜仁５４０铜计，５３０）

ＷＳ是集信息采集、息传输、息处理于一体的Ｎ）信信综合智能信息系统，有广阔的应用前景（军事具在
国防、工农业、市管理、物医疗、境监测、险城生环抢
的技术研究提出了新的挑战，特别地设计有效的策略延长网络的生命周期已成为无线传感器网络的
三元世界的连通。
的、适用于ＷＳ的信息分发协议。ＳＩＮＰＮ重点在于
将单个传感器的观测结果数据高效分发到网络中
的所有传感器节点，将所有传感器节点当做可能的
中心节点来处理。ＳＩＰＮ协议引入关键技术：商和协
技术基金（０２３６资助２１２１）
第一作者简介：韩春霞（９２１８一），，女硕士，师，讲研究方向：网络安全与信息技术应用。Ｅｍｉ４２３１＠ｑ．ｏ－ａｌ８４４７ｑｔｍ。：
及Ｍｅ－ａｔＤｔ）ｅａ头。具体实现过程描述如图１。
网络生命周期。
关键词
无线传感器网络
路由协议
ＳＩＰＮ

无线传感器网络路由协议的优化与改进

无线传感器网络路由协议的优化与改进无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由大量节点组成的分布式网络，每个节点可以采集、处理、传输数据，同时也能与周围环境交互。

在近些年的发展中，无线传感器网络越来越受到了各个领域的关注和应用。

在无线传感器网络中，路由协议是其中一个最重要的组成部分，它决定了节点之间的通信方式和数据传输路径，因此对网络性能的影响也是极大的。

本文将介绍无线传感器网络路由协议的基本原理、分类和常见的优化方法，并探讨未来路由协议的发展趋势。

一、无线传感器网络路由协议的基本原理路由协议是无线传感器网络中的一种基本机制，它是指根据某种约定，使节点之间按照一定的方式相互协作，找到目的节点或转移数据的一种规则和过程。

无线传感器网络中的路由协议主要分为以下两种：1、平面路由协议平面路由协议是一种基于平面网络结构的协议，所有节点都在同一平面内，通过规定节点之间的距离和位置关系，来确定节点之间的通信方式和路径。

平面路由协议具有较低的路由延迟和较高的网络容量，但是节点之间的位置信息对网络的影响较大，且易受到节点故障和移动的干扰。

2、分层路由协议分层路由协议是一种基于分层网络管理结构的协议，它将整个网络分为不同的层次，每一层次都有独立的路由协议和管理机制，从而分担网络管理的负担。

分层路由协议能够有效的减少网络中节点的通信量和路由计算的复杂度，提高网络吞吐量，但是节点之间的某些信息难以被合理利用，需要通过上层的节点进行管理和协助。

二、无线传感器网络路由协议的分类在无线传感器网络中，路由协议按照其策略和方式的不同，可以分为以下几种类型：1、基于分簇的路由协议基于分簇的路由协议是指将整个网络分为多个簇，并按照某种方式选择簇头节点，其他节点都归属于某个簇内。

在簇内节点通信时直接通过簇头节点进行转发和接收，从而减小了网络通信开销，降低了路由中继节点的数量，提高了网络生存时间。

2、基于数据生产和消费的路由协议基于数据生产和消费的路由协议是指根据节点产生和消费数据的位置和需求，构建路由路径和传输策略的一种协议。

无线传感器网络路由协议改进方案的初步研究

４总结与展望
本文总结了许多研究人员对无线传感器网络路由协议ＬＥＡｃＨ的改进成果，陈述了对该协议进行低功耗改进的研究方案，提出用Ｐｅｔｒｉ网为该协议及改进后的协议进行建模。由于该协议要应用于部署在温室中的无线传感器网络，所以协议的改进要考虑这种应用环境中感测信息的特殊性。在今后的研究中，我们除了要按照文中提出的研究方案来展开研究，还要对温室环境进行了解，在使改进后的协议在适用于温室的同时，力争降低网络功耗。
１
引言
无线传感器网络（ｗｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎ８０ｒＮｅｔ’帅ｒｋｓ，简称ＷＳＮ）¨ｑ１是由能量受限的智能传感器节点集
合组成的专用计算机网络，其目的是协作地感知、收集和处理传感器所覆盖区域中被感知对象的数据，最终传递给观察者，提供有用的信息。ｗｓＮ的概念是２０世纪９０年代末在美国被提出来的，最初应用于军事。１９９９年我国首次正式提及ｗｓＮ，对其的应用研究几乎与发达国家同步Ｈ］。无线传感器网络是面向应用的网络，在军事、医疗家居、环境监测、农业、空间探索等领域有着非常广阔的应用前景¨］。比较典型的应用案例有美国军方的ＳｅｎｓｒＩ＇（ＳｅｎｓｏｒＩｎｆｏ珊ａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇ）ｒ）Ｈ］，加州大学Ｂｅｒｋｅｌｅｙ分校的ｓｍａｌｌ
３无线传感器网络路由协议改进方案
对ＬＥＡｃＨ的低功耗改进主要采用协议形式化表示进行理论研究、探讨，进行数学建模、评价，
２５７
采用模拟、仿真方法对比、分析协议性能，及用硬件进行实现、验证的方法来进行研究。如图２所示：
图２研究方案流程框图
具体说来就是首先详细分析ＬＥＡＣＨ协议，总结已有的研究成果，并在此基础上提出低功耗改进方案。下一步，采用Ｐｅｔｒｉ网旧３＇圳这个图形数学工具为ＬＥＡＣＨ协议及融合了改进方案后的协议进行建模。Ｐｅｔｒｉ网可以用来描述并发的、异步的、并行的、分布的、非确定或随机的信息处理系统，目前已经应用在网络协议的建模与分析中１２５≈９Ｊ，由此，将Ｐｅｔｒｉ网应用到无线传感器网络协议的建模中具有一定可行性。在以后的研究中，我们将深入研究ｗＳＮ的网络行为及ＬＥＡｃＨ的各种状态和引起状态改变的条件和事件，为ＬＥＡＣＨ协议建立Ｐｅｔｒｉ网模型。随着Ｐｅｔｒｉ网家族的不断扩大，研究人员为Ｐｅｔｒｉ网加入了很多新的元素，出现了例如时间Ｐｅｔｒｉ网和随机Ｐｅｔｒｉ网等许多Ｐｅｔｒｉ网的发展分支，选择适合无线传感器网络的一种Ｐｅｔｒｉ网是在建模中需要探讨的一个问题。接下来，利用

无线传感器网络优化与性能提升方法

无线传感器网络优化与性能提升方法无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布在特定区域内的无线传感器节点组成的网络系统。

它具有广泛的应用领域，如环境监测、智能交通、农业等。

然而，WSN在实际应用中面临着一些挑战，如能量消耗、网络拓扑优化等问题。

本文将探讨一些优化与性能提升方法，以提高无线传感器网络的效率和可靠性。

一、能量消耗优化WSN中的传感器节点通常由电池供电，能量消耗是一个关键问题。

为了延长节点的寿命，可以采取以下措施：1. 路由协议优化：选择合适的路由协议可以减少能量消耗。

例如，低能耗自适应集群层次（LEACH）协议可以将节点分为簇，每个簇有一个簇首节点负责数据传输，其他节点则进入休眠状态，从而减少能量消耗。

2. 能量平衡算法：通过调整节点之间的通信距离，使得能量消耗均衡分布在整个网络中。

例如，基于能量距离的节点选择算法可以根据节点之间的能量差异来选择最佳的传输节点。

3. 数据压缩与聚合：在传感器节点上进行数据压缩和聚合可以减少数据传输量，从而降低能量消耗。

例如，使用小波变换对传感器数据进行压缩，或者利用聚合算法将相似的数据合并为一个数据包进行传输。

二、网络拓扑优化网络拓扑结构对WSN的性能和可靠性有着重要影响。

以下是一些优化方法：1. 节点部署策略：合理的节点部署可以提高网络的覆盖范围和连接性。

例如，根据监测区域的特点，选择合适的节点密度和分布方式，避免节点之间的重叠或空缺。

2. 路由算法优化：选择高效的路由算法可以减少数据传输的延迟和丢失。

例如，基于最短路径的路由算法可以选择最短的路径来传输数据，减少传输跳数和能量消耗。

3. 拓扑控制算法：通过调整网络拓扑结构，可以提高网络的稳定性和可靠性。

例如，基于链路预测的拓扑控制算法可以根据节点之间的通信质量预测链路的可靠性，从而优化网络拓扑结构。

三、安全性提升WSN中的数据传输往往包含着敏感信息，因此安全性是一个重要的考虑因素。

无线传感器网络SPIN路由协议改进的方法

０引言
机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，而真正实现 “ 处不在的计从无理念。近年来微机电系统（ＭＳ和低功耗高集成数算 ” ＭＥ）由于ＷＳｓ需要任何固定网络的支持，有快Ｎ不具字设备的发展，导致了低成本、功耗、体积传感器低微速展开、毁性强等特点，抗引起了人们的广泛关注，它节点的出现。这种微传感节点由传感单元、数据处理地震与气候预测，下、地深水以及单元、信单元和便携式电源组成，通能完成数据采集、在环境与军事监控，外层空间探索等许多方面都具有广泛的应用前景。信号监测和传送信息的任务。无线传感器网络Ｎ是信息感知和采集的一场革命，２是ｌ（ｒｌｓＳｎｏｅｗｒｓＷＳｓ就是由一组传感器可以说ＷＳｓＷｉｅｓｅｓｒＮｔｏｋ，Ｎ）ｅ世纪最重要的技术之一。节点通过无线介质连接构成的无线网络 … ，采用它网络的设计必须以提高系统的能量效率为首要ａｏｄｈｃ方式配置大量微型的智能传感节点，过节点通的协同工作来采集和处理网络覆盖区域中的目标信目标。基于这个目标，层协议设计的原则为：理各物息。ＷＳｓ当前国际上备受关注的、Ｎ是由多学科高度层的能量效率设计是通过对具体物理层技术的改造交叉的新兴前沿研究热点领域，它综合了传感器技来实现的，些技术包括：这高能效的调制技术、编码技术、入式计算技术、嵌现代网络及无线通信技术、分布术、速率自适应技术、作多输人多输出（ＭＯ）协ＭＩ技式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感术等。媒体访问控制（Ａ层的能量效率设计的主ＭＣ）器协作地实时监测、知和采集各种环境或监测对象要因素包括：感减少数据包的竞争冲突、小控制数据减的信息，通过嵌人式系统对信息进行处理，并通过随包开销、少空闲监听时间和避免节点间的串音。对减

无线传感网中spins协议的分析与改进

摘要无线传感器网络是一种新兴的无线网络，集成了监测、控制以及无线通信等多项功能，因为低成本性和灵活的部署性质而得到了广泛应用。

但是由于无线传感器网络的节点数目众多，且通常被部署在非常复杂的环境中，它将面临更多的安全威胁。

因此，我们必须为其设μ两个部分，是目前计合理的安全防护机制。

本文所研究的SPINS协议包括SNEP和TESLA可选择的传感器网络安全框架之一。

SPINS是当前安全协议框架中比较实用的WSN安全方案，它对数据的安全性、新鲜性、完整性和可认证性等方面都进行了充分的表述。

作为一个协议框架，SPINS本身并没有对其中使用的各种密码算法进行定义，本文针对不同需求对SPINS进行定义，解决了无线传感网的许多安全问题。

首先，本文对无线传感器网络的安全问题进行了简单的综述，具体介绍了SPINS安全协议框架，并且将其与其他几种安全协议框架进行了性能比较。

在此基础上，本文对SPINS安全协议框架中的关键实现技术进行了深入的系统研究。

本文结合无线传感器网络的具体特点，对各种加密算法分析比较后，选择了适合SPINS的底层实现算法，并对此进行了软件实现。

其中，消息的加密用RC5-CTR算法实现，保证点到点通信的机密性、可认证性和新鲜性；消息的认证用RC5-CBC算法实现，保证点到点通信和广播通信的消息完整性；此外，MD5单向散列函数用于单向密码生成和随机数发生器，保证点到多点广播通信密钥的安全性。

密码算法选定并软件实现后，本文对SPINS安全协议框架中的部分缺陷提出了改进方法。

本文通过在NS2仿真器中设置两个场景，分别对SNEP协议的机密性、数据认证安全性，μ协议的广播认证安全性以及不同条件下广播报文速率的稳定性进行了仿真。

最后，对TESLA仿真结果进行数据分析，验证了本文中给出的底层实现算法有效地实现了SPINS协议框架的安全性，保证了网络的安全通信。

关键词：无线传感网，SPINS安全协议框架，安全机制AbstractWireless sensor network is a new application network and with broad application prospects. Recent years, the wireless sensor network receives much attention and application, its security becomes even more prominent. SPINS security protocol is one of the earliest security frameworks of the WSN, and the data confidentiality, integrity, freshness, and authentication have been fully taken into account. However, SPINS is only a framework, it doesn’t refer to the specific security mechanisms and cryptographic algorithms. In the specific application of SPINS, it is necessary to take a number of specific issues into account.This paper first discusses wireless sensor network, its security threats and requirements, then focuses on the security frame protocol SPINS. According to the specific characteristics of wireless sensor networks and comparative analysis of various cipher algorithms, this paper chooses the bottom layer algorithms for SPINS and simulated by software. Among them, the RC5-CTR block cipher algorithm is used to implement message encryption, ensure the confidentiality of point-to-point communication, authentication and freshness; RC5-CBC algorithm is used to achieve message authentication, ensure message integrity of point-to-point communication and broadcast communication; the MD5 hash function is used for a one-way password generation and random number generator, which will ensure that key security of point-to-multipoint broadcast communications. Finally, this paper gives some efficient improvements on the SPINS protocol.On the basis of the realization of the basic cipher algorithm, this paper set two scenes in NS2 simulator, to simulate the confidentiality, security of data authentication of SNEP, the security of broadcast authentication, the stability of broadcast message rate under different conditions of respectively. The simulation results proved that the given underlying implementation of TESLAthe algorithm is effective to achieve the security of the SPINS protocol framework.Keywords：wireless sensor networks; SPINS protocol; security目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (I)第一章绪论 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 主要研究内容及论文的组织结构 (3)1.3.1 主要研究内容 (3)1.3.2 论文组织结构 (3)1.4 本章小结 (4)第二章WSN网络安全及SPINS安全协议框架 (5)2.1 无线传感网络 (5)2.2 无线传感网的网络安全 (5)2.2.1 无线传感网的安全特点 (5)2.2.2 无线传感网的安全威胁 (6)2.2.3 无线传感网的安全目标 (7)2.3 SPINS安全通信框架协议 (8)2.3.1 SPINS协议概述 (8)2.3.2 SPINS安全协议与其它几种安全方案的比较 (9)2.4本章小结 (10)第三章SNEP协议关键技术研究及改进 (11)3.1 SNEP协议的安全机制 (11)3.1.1 SNEP协议的机密性 (11)3.1.2 SNEP协议的完整性和点到点认证性 (11)3.1.3 SNEP协议的新鲜性认证 (12)3.1.4 用SNEP协议完成节点间通信 (14)3.2 SNEP协议算法的选择 (15)3.2.1 SNEP加密算法的选择 (15)3.2.2 SNEP消息认证算法的选择 (16)3.2.3 SNEP密钥生成算法的选择 (17)3.3 SNEP协议编码实现 (17)3.4 SNEP协议的改进 (19)3.5 本章小结 (21)第四章μTESLA协议关键技术研究及改进 (22)4.1 μTESLA协议概述 (22)4.1.1 TESLA协议概述 (22)4.1.2 μTESLA协议基本思想 (23)4.2 μTESLA协议过程描述 (25)4.2.1 基站安全初始化 (25)4.2.2 节点加入安全体系 (26)4.2.3 数据包的广播认证 (27)4.3 μTESLA协议的算法选择 (28)4.3.1 单向密钥生成函数 (28)4.3.2 消息认证算法 (31)4.3.3 随机数发生器 (32)4.4 μTESLA协议编码实现 (33)4.5 μTESLA协议的改进 (35)4.6 本章小结 (37)第五章SPINS协议仿真实验 (38)5.1 NS2实验平台选择及简介 (38)5.2 仿真实验环境搭建 (39)5.2.1 NS2仿真软件的安装 (39)5.2.2 NS2仿真基本流程 (41)5.2.3 NS2内核修改 (43)5.3 仿真结果与性能分析 (46)5.3.1 SNEP协议仿真以及性能分析 (47)5.3.2 μTESLA协议仿真以及性能分析 (48)5.4本章小结 (51)结束语 (53)致谢 (54)参考文献 (55)第一章绪论1.1 课题的研究背景无线传感器网络(WSN: Wireless Sensor Network)是由大量电池供电、体积小、价格低、具有监测和无线通信能力的传感器节点组成。

安全解决方案spins采用

安全解决方案spins采用篇一：WSNs安全协议分析设计摘要WSNs安全协议分析设计摘要无线传感器网络是一套由微型廉价的传感器节点利用无线通信方式构成的自组织网络系统。

在无线传感器网络中，传感器节点的安全将直接影响整个网络的安全性和可用性。

所以，本文采用NS-2仿真平台针对恶意节点对经典的分簇路由协议算法进行仿真分析，在还原该算法的基础上，掌握设计理论及编程经验，将高效、安全的路由协议应用于实践，来解决实际问题，从而改善应用系统的性能、节约能耗等，这对于工业生产与科技创新具有重大意义。

论文要求对无线传感器网络的节点特性、遭受的攻击种类及防御措施进行详细阐述，重点对路由协议进行研究，选取LEACH协议对其进行深入探讨和仿真，特别针对恶意节点对现有改进算法在安全方面进行分析。

基于LEACH路由协议，通过增加对恶意节点的检测技术，引进更为安全的路由策略——SE-LEACH，在对该策略进行设计后给出了详细的分析报告，体现改进算法在安全性能优化、能量利用率和延缓网络生存周期上的突出表现。

关键词：无线传感器网络；分簇；LEACH；安全检测AbstractThe Analysis and Design of WSNs Security Protocol AbstractWireless sensor network (WSN) is a set of the miniature of cheap sensor nodes by wireless communication mode of self-organizing network system. In wireless sensor networks, the safety of the sensor nodes will directly affect the safety and availability of the entire network. So, this article uses the NS-2 simulation platform against malicious nodes on the classical clustering routing protocol algorithm simulation analysis, the reduction on the basis of the algorithm, master the design theory and programming experience, efficient and secure routing protocol was applied to practice, to solve practical problems, so as to improve the performance of the application system, saving energy consumption, etc., for the industrial production and scientific and technological innovationis of great significance.Paper requirements of wireless sensor network node characteristics, type of attack and defense measures in detail, studies the key right by the agreement, select LEACH agreement to in-depth study and simulation, especially for malicious node to the existing algorithm is analyzed in terms of security. Based on LEACH routing protocol, by increasing the detecting technology of malicious nodes, introduce more safety-SE-LEACH routing strategy, strategy on the design is given after detailed analysis, reflects the improved algorithm in safety performance optimization, energy utilization and delay the outstanding performance of the network life cycle.Key words: wireless sensor networks (WSNs); clustering; LEACH; safety inspection第1章绪论 ................................................ ................................................... .. (1)课题研究背景及意................................................... .. (1)无线传感器网络概述 ................................................ ................................................... . (1)无线传感器网络结构 ................................................ (1)无线传感器网络节点结构 ................................................ . (2)无线传感器网络协议栈 ................................................ .. (3)无线传感器网络特点及应用 ................................................ (4)本论文的组织结................................................... .. (6)第2章无线传感器网络安全问题 ................................................ . (7)无线传感器网络安全需求 ................................................ ................................................... .. 7无线传感器网络面临的威胁 ................................................ . (7)无线传感器网络的安全防御措施 ................................................ .. (9)几种典型的路由协议及其安全性分析 ................................................ . (10)................................................... (10)LEACH ............................................. ................................................... (11)INSENS ............................................ ................................................... . (11)CSRP .............................................. ................................................... (12)SRDC .............................................. ................................................... .. (12)................................................... . (13)第3章算法改进—SE-LEACH .......................................... ................................................... (13)经典LEACH协议的拓扑结构 ................................................ .. (14)LEACH算法的实现 ................................................ ................................................... .. (14)SE-LEACH算法 ................................................ ................................................... .. (16)理论分析 ................................................ (17)算法流程图 ................................................ ................................................... .. (17)安全性分析 ................................................ ................................................... .. (18)第4章仿真实验及结果................................................. ................................................... (19)NS-2介绍 ................................................ ................................................... . (19)仿真过程与结果分析 ................................................ (21)LEACH源码分析 ................................................ ....................................................22SE-LEACH参数设置 ................................................ . (26)安全方面的性能分析 ................................................ . (26)与LEACH仿真结果对比 ................................................ .. (29)第5章工作总结和展望................................................. ................................................... (33)致................................................... .. (34)参考文献 ................................................ ................................................... (35)篇二：物联网安全防护体系研究物联网安全防护体系研究（1）国内外研究现状：物联网是指通过智能传感装置实现全面有效的信息感知和获取，经由无线或有线网络进行可靠信息传输，并对感知和获取的信息进行智能处理，实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。

基于无线传感器网络的SPIN路由协议改进方法

万方数据万方数据万方数据万方数据基于无线传感器网络的SPIN路由协议改进方法刊名：传感器与微系统英文刊名：TRANSDUCER AND MICROSYSTEM TECHNOLOGIES年，卷(期)：2010,29(3)1.Kulik J;Heinzelman W R;Balakrishnan H Negotiation-based protocols for disseminating information in wireless sensor networks[外文期刊] 2002(02)2.周贤伟;覃伯平基于能量优化的无线传感器网络安全路由算法[期刊论文]-电子学报 2007(01)3.王选政;李腊元;张伟华无线传感器网络路由协议的研究[期刊论文]-计算机应用研究 2009(04)4.杨光;印桂生;杨武无线传感器网络安全路由算法的研究与设计[期刊论文]-计算机科学 2008(05)5.庞辽军;焦李成;王育民无线传感器网络安全路由协议的设计与分析[期刊论文]-传感技术学报 2008(09)6.王潮;贾翔宇;林强基于可信度的无线传感器网络安全路由算法[期刊论文]-通信学报 2008(11)7.Cullar D;Estrin D;Strvastava M Overview of sensor network 2004(08)8.Lou W;Kwon Y H-SPREAD:A hybrid multipath scheme for secure and reliable data collection in wireless sensor networks 2006(04)9.Akyildiz I F;Su W;Sanakarasu Bramaniam Y Wireless sensor networks:A survey[外文期刊] 2002(04)10.Jamal N;Karaki A;Kamal A E Routing techniques in wireless sensor networks:A survey[外文期刊] 2004(06)11.裴庆祺;沈玉龙;马建峰无线传感器网络安全技术综述[期刊论文]-通信学报 2008(08)12.颜振亚;郑宝玉;林志伟无线传感器网络中机会协作传输及其性能研究[期刊论文]-电子与信息学报 2009(01)13.路纲;周明天;佘垄无线传感器网络路由协议的寿命分析[期刊论文]-软件学报 2009(02)14.韩培培;张申;张永政超宽带无线传感器网络性能分析[期刊论文]-传感器与微系统 2009(02)15.赵强利;蒋艳凰;徐明无线传感器网络路由协议的分析与比较[期刊论文]-计算机科学 2009(03)16.张文祥;马银花;郭继坤无线传感器网络路由算法的研究[期刊论文]-计算机测量与控制 2009(03)本文链接：/Periodical_cgqjs201003003.aspx。

基于无线传感器网络SPIN协议的一种改进方案

关键词：无线传感器网络；由协ｉＳＩ路Ｚ；ＰＮ：中图分类号：Ｐ９文献标识码：文章编号：００３３（０６０－０５０Ｔ３Ａ１０－２２０）２０３－９４
１引言
的通信协议体系结构主要包括物理层、数据链路层、
络的核心问题。
无线传感器网络通常运行在人们无法接近的恶
本文针对现有的无线传感器的路由协议ＳＩＰＮ存在的问题提出了一种改进方案，在仿真器上进行
了仿真，验证了方案是可行的。２无线传感器网络的协议体系结构及网络特点２１协议体系结构．
无线传感器网络与传统网络有显著的不同，其主要特征如下：
Ｓ＿ｎｎｆＩＰｒｍｅｅｓｉｏｅ－ｏｓｄ０１ｒｎｒＦｎｔｎＥｔｎｌｎｄｆｔｉｇｏＤａａｔｒＣｌｓｄｌｐＢｓｅ１Ｔａ￣ｅｕｃｉｓｈａｔｕＰｎｏｏｏ
维普资讯
计算机技术
化ｔｏ动ｎ仪ｍｅ２６ｈｅ（ｌ３ｕ３工ｎ及ｔｕ，Ｏ，ｉ）５ｔ自化表ｔｎＣ３２：— ０３ａＩｄ８ＣｎｒｌａｄＩｓｒｎｓｉｍｃｎｓｙｏｒ
基于无线传感器网络ＳＩ协议的一种改进方案ＰＮ
ＡｂｔａｔＢｓｄｏｅｅｔｔｎｏｏｔｌｄｐａｔＳｔｎｆｒｕｃｉｎｍｏｅ，ｔｏｒｅｓｌｔｎｎｆＩｓｒｃ：ａｅｎｔｓｍａｉｆｃｎｒｌｌｎ ’ ａｓｅｎｔｄｌａｍｅｄｆｅ－ｉｇｏＤｈｉｏａｏｅｒｆｏｈｏｔｈｆｕＰｃｎｒｌｒｌｓｄ１ｏｙｔｍｓｐｏｏｅ．ｙａｅａｅｃｒｅａｖｏｆｃｅｔａｐｏｃｔｅｔｎｆｒｕｃｉｎｏｏｔｌｓｉｃｏｅｐｓｓｏｅｎｏｅｉｒｐｓｄＢｖｒｇｏｒｌｔｅｃｅｉｎｐｒａｈ，ａｓｎｔｆａｉｉｈｒｅｆｏ

WSN中SPIN路由协议的改进

2012 年 3 月 5 日
3 SPIN 协议的改进
在报警监控、医疗[8]等应用中，数据必须第一时间到达 Sink 节点以便做实时分析。离 Sink 节点越远，跳数相对就越大，在 SPIN-MM 协议中增加了最小跳数发现阶段，用于计算每个节点到达 Sink 节点的最小跳数，在协商阶段，通过节点之间最小跳数大小的比较决定是否要发送 DATA，接收数据节点选择阶段用于选择下一跳节点，备份恢复阶段用于处理出现数据不可达的情况。
间，此参数用来测试改进的路由选择协议是否有效，是实时应用中路由协议的一个重要指标。
(3)平均消耗能量，是指不同数目的传感器节点在工作中所消耗的平均能量，此参数是衡量路由协议高效的一个重要参数。
88
计算机工程
4.3 结果分析图 3 给出了 3 种协议的 ADV 包总数对比。实验中，有
30 个传感器节点分布在传感区域内，当有一个事件发生时，由于限制了数据的转发方向，源数据都向 Sink 节点方向传送，因此在 SPIN-MM 协议中不同跳段的 ADV 包都有不同程度的减少，与 SPIN 协议、SPIN-M 协议相比，SPIN-MM 协议只需更少的 ADV 包就可以将 DATA 转发到 Sink 节点。
针对 SPIN-M 存在的问题，本文提出一种改进的协议 SPIN-MM。在该协议中，只选择一条到达 Sink 节点的路由，其余符合条件的节点仍可以保存下来充当数据不可达时的备份节点。
2 SPIN 协议
SPIN 协议[7]使用节点间的协商机制和资源自适应机制，使节点只广播其他节点所没有的数据，从而减少冗余数据，降低能量消耗，并解决了传统协议存在的“内爆”、“重叠” 以及盲目使用资源等问题。SPIN 协议采用三次握手来实现数据的交互，如图 1 所示，其中，灰色的节点代表当前状态有数据交互。协议运行过程中使用了 3 种报文数据：ADV，REQ 和 DATA。ADV 用于数据的广播，当某一个节点有数据可以共享时，可以用 ADV 数据包通知邻居节点，ADV 消息比实际的数据长度短，如果相邻节点中没有对该信息感兴趣的节

无线传感器网络中的路由协议改进研究

无线传感器网络中的路由协议改进研究无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量分布式传感器节点组成的网络，用于协同监测、采集和传输环境中的信息。

在WSN中，节点之间的通信是通过无线信号进行的。

然而，由于节点之间通信的无线信号传播受到环境的限制，包括信号衰减、多径传播等问题，导致网络中的路由协议在传感器网络中的性能和效率方面存在一些瓶颈。

因此，对无线传感器网络中的路由协议进行改进研究是非常必要的。

首先，为了提高传感器网络中的路由效率，可以通过引入多路径路由机制来减轻网络的负载压力。

传统的单路径路由协议可能导致网络中的某些节点负载过大，从而消耗过多的能量，使其在早期能量耗尽。

而多路径路由协议可以充分利用网络中的多个路径来分担节点之间的通信负载，从而延长整个网络的寿命。

研究者们提出了一种基于洪泛的多路径路由协议，即通过将消息洪泛到网络中的多个路径，然后选择最佳的路径进行传输。

通过这种方式，网络中的消息能够更加均匀地分布到不同的节点，从而减轻了传感器节点之间的通信负载。

其次，为了提高传感器网络中的路由可靠性，可以引入链路预测技术。

在传统的路由协议中，节点之间的链路质量通常是固定的，而实际情况中链路质量可能会发生变化。

针对这个问题，研究者们提出了一种基于链路预测的路由协议。

该协议通过采集节点之间的传输数据量和信号强度等信息，利用预测模型来预测不同节点之间的链路质量。

通过预测链路质量，可以选择最佳的路径来进行传输，从而提高了传感器网络中的路由可靠性。

另外，为了提高传感器网络中的路由能力，可以引入网络编码技术。

在传统的路由协议中，节点之间的通信通常是直接传输数据包，而网络编码技术可以将多个数据包进行编码后一起传输。

通过这种方式，可以在传输过程中充分利用网络带宽，提高网络的容量和吞吐量。

研究者们提出了一种基于网络编码的路由协议，即将网络编码应用于传感器网络中的路由过程中。

基于无线传感器网络的SPIN路由协议改进方法

2. 2 REQ 阶段某个邻居节点 vi 收到 ADV 消息后, 它首先读取消息中
的 m eta 字段, 如果对其所描述的数据内容感兴趣, 就会检查自己的缓存, 看之前自己是否收到过或者请求过这条消息。如果都没有, 进入下一步, 查看自己的邻居列表, 确认 S 是否是自己的邻居, 如果是, 则利用与之共享的密钥重新生成 MA Ci, 并与 M AC 列表中对应于自己位置的 MA C进行比较, 要是两者相同, vi 就认为 ADV 消息是正确的。如果以上检查过程中有任意一步失败, vi 就会将 ADV 消息丢弃。接下来, vi 会生成一条 REQ 消息, 并将其发送给 S 请求该份数据。 2. 3 DATA 阶段
本文重点讨论了信息协商的传感器协议 ( sensor pro to co ls fo r inform ation v ia negotiation, SPIN ), 并提出了一种改进的 SP IN 协议 M SP IN。在 SP IN 基础上加入安全机
制, 并将广播改为播, 在 ADV 消息中加入目标节点列表, 并对 M SP IN 协议在节点的能量消耗和安全性方面进行了分析, 结果表明: M SP IN 协议不仅提高了安全性, 而且, 还平衡了节点的能量消耗, 延长了网络的生命周期。 1 无线传感器网络的 SP IN 协议
因为通常情况下, 一条 ADV 消息可能有多个目的节点, 很明显的, 为每一个目的节点单独生成一个 M AC 会导
致 M SPIN 协议的 ADV 消息长度大大超过原来 SP IN 协议中的 A DV 消息, 这又会导致 M SP IN 协议的通信开销大大增加, 从而影响节点乃至整个网络的寿命。为了弥补消息长度增加带来的通信开销问题 , 本文对 ADV 消息的发送和接收方式做出一定的优化, 借此能够节约一些通信过程中消耗的能量, 从而延长节点和网络的生命周期。

一种改进的无线传感器网络密钥管理方案

一种改进的无线传感器网络密钥管理方案周文粲周文粲，，赵一鸣(复旦大学软件学院，上海 200433)摘要：在无线传感器网络中，针对已有动态更新密钥管理方案的无身份认证、可扩展性差等问题，提出一种实用的无线传感器网络密钥管理方案。

采用增加身份认证模块的方法，设计可行的新节点加入机制。

分析结果表明，与原方案及同类密钥管理方案相比，该方案在保持安全高效的同时，具有更好的可扩展性和网络连通性。

关键词关键词：：无线传感器网络；密钥管理；一次一密；身份认证；可信服务器Improved Key Management Scheme for Wireless Sensor NetworkZHOU Wen-can, ZHAO Yi-ming(Software School, Fudan University, Shanghai 200433, China)【Abstract 】Based on the existing dynamically updated key management scheme on Wireless Sensor Network(WSN), this paper improves its flaw of no identity authentication and weak scalability by adding identity authentication modules and proposes a new key management scheme and a feasible new node joining mechanism on WSN. Compared with the original one and similar key management schemes, this scheme maintains efficiency while ensuring higher security and bringing in better scalability, network connectivity and other features. 【Key words 】Wireless Sensor Network(WSN); key management; one-time pad; identity authentication; trusted server DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2011.24.041计算机工程 Computer Engineering 第37卷第24期V ol.37 No.24 2011年12月December 2011·安全技术安全技术·· 文章编号文章编号：：1000—3428(2011)24—0123—03 文献标识码文献标识码：：A中图分类号中图分类号：：TP393.081 概述无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是一种特殊的Ad-hoc 网络，近年来得到人们的极大关注，它具有快速展开、抗毁性强、无需固定网络支持等优点，在军事侦察、环境监测、交通管理等领域很实用。

电子论文-无线传感器网络SPIN协议的改进及验证

无线传感器网络SPIN协议的改进及验证宁亮，马旭东，张志鸿(郑州大学信息工程学院，河南郑州，450001)摘要：在无线传感器网络中，对SPIN协议的研究主要是通过仿真进行的，很少有对其进行形式化验证。

本文在SPIN协议的基础上进行改进得到了适用于有损网络的协议——SPIN-E 协议，并使用有色Petri网对SPIN-E协议进行形式化建模，通过CPN Tools对协议的活性、可达性、有界性等特性进行了分析和验证。

关键词：有色Petri网；SPIN协议；SPIN-E协议；建模；CPN分析工具中图分类号：TP393 文献标识码：AImproved SPIN of Wireless sensor networks and its VerificationNING Liang, MA Xu-dong, ZHANG Zhi-hong（School of information engineering, ZhengZhou University, ZhengZhou, 450001,China）Abstract: In the wireless sensor networks, SPIN protocol has mainly been studied by simulation, there is less study with formal methods. In this paper we give a modified protocol SPIN –E based on SPIN, it can be adapted to work in lossy networks, and use Colored Petri Net to model SPIN-E, verified the model by CPN Tools, proved that the protocol has characterristics of liveness, reacha- bility and boundedness.Keywords: colored petri net; SPIN; SPIN-E; modeling; CPN tools1.引言无线传感器网络[1]将逻辑上的信息世界与客观上的物理世界融合在一起，被认为是对21世纪产生巨大影响力的技术之一。

基于无线传感器网络的SPIN路由协议改进方法

基于无线传感器网络的SPIN路由协议改进方法
邓长春
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2010(029)003
【摘要】重点讨论了SPIN协议,并提出了一种改进的SPIN协议--M-SPIN.该协议在SPIN基础上加入安全机制,以保证消息的完整性和正确性,主要采用的是消息认证码(MAC),但用户也可根据需要选择数字签名等其他安全机制.并将广播改为多播,在ADV消息中加入目标节点列表.并对M-SPIN协议在节点的能量消耗和网络安全性方面进行了分析,结果表明:M-SPIN协议不仅提高了安全性,还平衡了节点的能量消耗,延长了网络的生命周期.
【总页数】4页(P9-12)
【作者】邓长春
【作者单位】重庆城市管理职业学院电信系,重庆,401331
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于动态路由的SPIN路由协议改进 [J], 冯立波;李全;张梅;罗桂兰
2.一种用于无线传感器网络的改进SPIN路由协议 [J], 周然;李智
3.无线传感器网络SPIN路由协议改进的方法 [J], 范武;李力
4.基于SPINS的无线传感器网络低能耗安全路由协议 [J], 彭志娟;王汝传
5.基于无线传感器网络SPIN路由协议的另一种改进方法 [J], 韩春霞;王琳杰
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无线传感器网络路由协议改进方案

无线传感器网络路由协议改进方案
童孟军;张晓娟
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2009(026)009
【摘要】针对无线传感器网络中节点能量的有限性问题,在LEACH协议基础上,采用新型的簇首选择机制,通过考虑候选节点的剩余能量、地理位置等参数来优化簇首选择,从而避免了低能耗和位置不佳的节点被选为簇头;同时为避免簇头节点能耗过多,引入节点度的概念;然后根据簇头离基站的距离对区域进行划分,实现多跳传输,进而保证了网络内节点能量负载的均衡性.仿真实验结果表明,新的算法机制能够更好地均衡网络内的节点能量,从而延长了节点与网络的寿命.
【总页数】4页(P20-22,30)
【作者】童孟军;张晓娟
【作者单位】杭州电子科技大学计算机学院,浙江,杭州,310018;杭州电子科技大学计算机学院,浙江,杭州,310018
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.无线传感器网络路由协议改进方案 [J], 季莹莹;章坚武
2.大规模无线传感器网络分簇路由协议改进方案 [J], 章坚武;季莹莹;虞成磊
3.基于簇的无线传感器网络路由协议改进方案 [J], 季莹莹;章坚武
4.一种安全的AODV路由协议改进方案 [J], 莫家威;朱麒;刘凌伶
5.一种安全的AODV路由协议改进方案 [J], 莫家威;朱麒;刘凌伶
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WSN中SPIN路由协议的改进

WSN中SPIN路由协议的改进沈明玉;郑立坤【期刊名称】《计算机工程》【年(卷),期】2012(038)005【摘要】There are some problems such as limited node energy and propagation delay of data when Wireless Sensor Network(WSN) is used in real-time applications. This paper proposes an improved routing protocol based on SPIN protocol. By comparing minimum number of hops, it controls propagation direction of data, and chooses a path with the best real-time performance to Sink. Simulation results show that the improved protocol can reduce the network energy consumption by reducing data packets in transmission, so that the network life cycle is extended.%无线传感器网络在实时应用中存在节点能量有限、数据传播延时大等问题.为此,提出一种改进的SPIN路由协议.通过比较最小跳数的数目控制数据的传播方向,选择一条到达Sink节点实时性能最优的路径.仿真结果显示,改进协议可以减少传输过程中数据包的数量,降低网络能耗,延长网络生命周期.【总页数】3页(P86-88)【作者】沈明玉;郑立坤【作者单位】合肥工业大学计算机与信息学院,合肥230009;合肥工业大学计算机与信息学院,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TP393【相关文献】1.WSN中的路由协议改进技术探究 [J], 柴远波;贾宇飞;周明亮2.WSN中基于LEACH的改进路由协议 [J], 黄真金;李道全;张俊虎3.WSN中的SPINS协议的改进研究 [J], 苏耀鑫;高秀峰;卢昱;乔文欣4.WSN中基于改进粒子群优化算法的分簇路由协议 [J], 武小年; 张楚芸; 张润莲; 孙亚平5.WSN中基于改进灰狼优化的分簇路由协议 [J], 侯鹏;贺之航;袁也;晋士程因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

无线传感网络安全改进方案研究

无线传感网络安全改进方案研究无线传感网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由无线传感器节点组成的自组织、自配置、自修复的分布式传感系统。

由于其具有低成本、低功耗、大规模部署等优点，WSN 在农业、环境监测、智能交通等领域得到了广泛应用。

然而，由于无线传感器节点的资源受限、通信环境容易受到攻击等特点，WSN 面临着诸多安全挑战。

为了保护无线传感网络的安全，提出了一系列改进方案：1.身份认证与密钥管理：设计合适的身份认证和密钥管理方案是保护无线传感网络安全的基础。

采用基于身份的身份认证方案，对于每个无线传感器节点分配唯一的身份，并建立安全的密钥管理机制保证无线传感器节点之间的通信安全。

2.路由协议安全性改进：无线传感网络中的路由协议是网络性能和安全性的关键因素。

要保证数据的可靠传输，并防止黑客通过攻击节点获取信息，可以采用基于改进的路由协议，如基于信任的路由协议、身份验证的路由协议等。

3.数据安全与隐私保护：无线传感网络中的数据安全和隐私保护至关重要。

可以采用数据加密、数据完整性校验、数据压缩等技术，保护数据在传输和存储过程中的安全和完整性。

4.数据融合与检测：数据融合与检测是无线传感网络中实现智能决策的关键环节。

为了提高数据融合与检测的安全性，可以引入异常检测、故障检测等技术，及时发现异常情况。

5.入侵检测与防御：无线传感网络容易受到多种攻击，如恶意节点攻击、克隆节点攻击等。

为了保证网络的安全，可以采用入侵检测与防御技术，对可能存在的入侵行为进行检测与响应。

6.能量管理与延寿：无线传感器节点的能量是有限的，能量管理与延寿是无线传感网络安全性的一项重要考虑因素。

可以通过设计低功耗的通信协议、能量自适应的路由算法等手段，有效延长网络的寿命。

7.物理层安全：物理层安全是无线传感网络安全的第一道防线。

采用无线链路加密、频谱分配、信号强度监测等技术，保护无线传感网络的通信安全。

综上所述，无线传感网络安全的改进方案包括身份认证与密钥管理、路由协议安全性改进、数据安全与隐私保护、数据融合与检测、入侵检测与防御、能量管理与延寿、物理层安全等。

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第２期任秀丽等．基于无线传感器网络ＳＰＩＮ协议的一种改进方案
【定义２】Ｓ：汇聚节点；
【定义３】ｒ：每个传感器节点的内部计时器；
【定义４】ｋ：时间阈值；
【定义５】Ｒ。

：邻居节点。

执行过程描述如下：
步骤１：数据源口广播查询包，获得它的所有邻居节点；
步骤２：节点Ｄ的邻居节点Ｒ．（Ｒ，，Ｒ２，Ｒ∥一，
Ｒ。

）以其能量和能否到达汇聚节点作为响应；
步骤３：节点Ｄ接收到响应包后，对其所有邻居节点广播ＡＤＶ数据包（包含元数据），并启动计时器
ｒ，赋予阈值乙。

，进行等待；
步骤４：当Ｔ≤７Ｔ眦时，节点Ｄ接收到多个邻居节点发来的响应包，为了使网络的生存期延长，节点Ｄ从中选择具有高能量并可到达汇聚节点Ｓ的一个邻居节点Ｒ。

，向其发送数据；判断节点月。

是否为汇聚节点ｓ，若节点Ｒ。

等于节点ｓ，则传输成功，返同步骤６。

若节点Ｒ：不等于节点Ｓ，则把节点Ｒ：作为数据源Ｄ，返回步骤１继续执行；
步骤５：当Ｔ＞ｚ二时，节点Ｄ没有接收到任意一个邻居发来的响应包，则节点Ｄ从获得的响应消息步骤２中，根据能量的均衡性，选择一个可到达汇聚节点Ｓ的邻居节点Ｒ。

作为转发消息，把节点Ｒ，作为数据源Ｄ，返回步骤１继续执行；
步骤６：汇聚节点Ｓ接收到所需的数据，程序终止。

４仿真研究与性能评价
为了评价本文提出的ＳＰＩＮ—Ｇ路由协议的性能，进行了仿真实验。

仿真工具采用ＵＣＬＡ开发的无线移动网络仿真环境ＧｌｏＭｏＳｉｍ”。

，它是基于Ｐａｒｓｅｃ语言的可扩展的仿真工具，通过节点集成和层集成可以对大规模的无线通信网络进行高可信度仿真。

采用一个常用的传感器网络模型进行仿真分析，其主要参数设为：网络规模有２００个节点．均匀分布在１５０ｍ×１５０ｍ的区域里。

数据包的大小为
６４
Ｂｙｔｅ，传输速率为１ｐａｃｋｅｔ／ｓ，ＭＡＣ层采用８０２．１１
ＤＣＦ坍议，无线传输距离为２０ｍ，时间闽值设置为
０．０５
ｓ，仿真时间为３００ｓ，仿真次数为１０次。

仿真的业务模型主要采用基站模式，基站模式
是传感器网络中一种广泛应用的模式，其拓扑结构如图３所示。

节点Ｒ为。

的邻居节点，虚线表示未出现不感兴趣节点的传输路径，实线表示出现不感兴趣节点的传输路径。

本文将提出的ＳＰＩＮ—Ｇ与ＳＰＩＮ一１在节点的能量消耗、数据包的投递率和端到端的延时三个方面进行了仿真比较。

需要指出的是，在ＳＰＩＮ一１协议的所有仿真结果中，本文都是从两种情况下进行仿真的，一种是在ＳＰＩＮ－１协议的数据源附近出现不感兴趣的节点；另一种是在ＳＰＩＮ－１协议数据源附近没有不感兴趣的节点，最后将两种情况下的均值作为ＳＰＩＮ一１协议的仿真结果。

＜≥…汇聚节点（ｓ）ｏ…一传蒜器节点
●…数据潭节点（Ｄ
·…数据盲点（Ｒ）
图３网络仿真拓扑结构
图４的（ａ）和（ｂ）分别表示ＳＰＩＮ一１协议与ＳＰＩＮ—Ｇ协议在某一时刻所有节点能量消耗的测试结果。

从图上可知，（ａ）中有些节点的能量几乎投有使用，而其它节点的能量几乎完全耗尽，造成节点之间能量消耗不平衡，使网络的生命期缩短。

（ｂ）中所有节点的能量消耗几乎是均衡的，从而增加了网络的生命周期。

图５表明ＳＰＩＮ—Ｇ协议的数据包投递率比ＳＰＩＮ－１协议高。

因为ＳＰＩＮ．１协议有可能存在数据不可达性，而ＳＰＩＮ—Ｇ协议能解决这个问题。

图６表示了两个协议的传输延时，该图表明ＳＰＩＮ－Ｇ协议的传输延时要低于ＳＰＩＮ一１协议，是因为ＳＰＩＮ一１协议存在数据不可达性而造成时延增大。

（ａ）ＳＰＩＮ—ｌ协议
（ｂ）ＳＰＩＮ—Ｇ协议
图４
ＳＰＩＮ一１协议与ＳＰＩＮ—Ｇ协议能量消耗的比较
基于无线传感器网络SPIN协议的一种改进方案
作者：任秀丽，李政， REN Xiu-li， LI Zheng
作者单位：任秀丽,REN Xiu-li(中国科学院,沈阳自动化研究所,沈阳,110016;吉林师范大学,计算机学院,吉林,四平,136000)，李政,LI Zheng(吉林师范大学,计算机学院,吉林,四平,136000)刊名：
化工自动化及仪表
英文刊名：CONTROL AND INSTRUMENTS IN CHEMICAL INDUSTRY
年，卷(期)：2006,33(2)
被引用次数：7次
1.AKYILDIZ L;SU W;SANKARASUBRAMANIAM Y A Survey on Sensor Networks[外文期刊] 2002(08)
2.HANDZISKI V;KOPKE A;KARL H A Common Wireless Sensor Network Architecture 2003
3.POTHE G J;KAISER W J Wireless Integrated Network Sensors[外文期刊] 2000(05)
4.ESTRIN D;GOVINDAN R;HEIDEMANN J Next Century Challenges:Scalable Coordination in Sensor Network 1999
5.AGER J;CLARE L An Integrated Architecture for Cooperative Sensing Networks[外文期刊] 2000(05)
6.HEINZELMAN W R;KULIK J;BALAKRISHNAN H Adaptive Protocols for Information Dissemination in Wireless Sensor Networks 1999
7.KULIK J;HEINZELMAN W R;BALAKRISHNAN H Wireless Networks 2002
8.Ucla Parallel Computing Laboratory Glomosim Library 2000
1.王春.罗惠琼无线传感器网络的SPIN协议研究[期刊论文]-十堰职业技术学院学报2004,17(2)
2.何鹏.郭文杰.HE Peng.GUO Wenjie嵌入式温室控制器网络路由协议的研究与仿真[期刊论文]-机床与液压2010,38(5)
3.唐亮具有可证明安全性的无线传感器网络路由协议研究[学位论文]2009
4.马震无线传感器网络SPIN路由协议的分析与改进[会议论文]-2008
5.范武.李力.FAN Wu.LI Li无线传感器网络SPIN路由协议改进的方法[期刊论文]-计算机与现代化2007(3)
6.宁亮.马旭东.张志鸿.NING Liang.MA Xu-dong.ZHANG Zhi-hong无线传感器网络SPIN协议的改进及验证[期刊论文]-微计算机信息2008,24(13)
1.江超.任秀丽无线传感器网络的一种新型随机密钥算法[期刊论文]-化工自动化及仪表 2008(5)
2.韩春霞.王琳杰基于无线传感器网络SPIN路由协议的另一种改进方法[期刊论文]-科学技术与工程 2012(27)
3.赵凌.王东.刘全利无线传感器网络路由协议的研究[期刊论文]-大众科技 2008(1)
4.彭蓓雷.程良伦一种节能意识的多路径QoS保证路由协议[期刊论文]-化工自动化及仪表 2010(7)
5.周然.李智一种用于无线传感器网络的改进SPIN路由协议[期刊论文]-计算机与数字工程 2012(6)
6.赵灵锴.洪志全无线传感器网络的SPIN协议数据不可达问题的改进[期刊论文]-电脑与电信 2010(10)
7.谢志强改进的无线传感器网络ACE分簇路由协议[期刊论文]-化工自动化及仪表 2010(3)
引用本文格式：任秀丽.李政.REN Xiu-li.LI Zheng基于无线传感器网络SPIN协议的一种改进方案[期刊论文]-化
工自动化及仪表 2006(2)。