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基于改进的细菌觅食优化算法的无线传感器网络黑洞攻击缓解模型的开发

在提起 当前项目, 电气与计算机工程 by 八月4,2020
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基于黑洞攻击缓解模型的改进细菌觅食优化算法的开发 用于无线传感器网络。

摘要

这项研究旨在开发一种使用改进的细菌觅食优化算法(BFOA)的无线传感器网络(WSN)中的黑洞攻击缓解机制。 总共200个随机生成的细菌传感器节点,通信范围为20m 被部署在100mx100m 网络覆盖区域,由四个基站组成。 半径20m, 30m 4th 和5th 轴车削中心m 被选为黑洞区域。

算法 是在MATLAB R2015b中实现的。 在所有进行的测试中,在半径40m处获得的结果显示黑洞攻击的效果比在20m处更好。m 4th 和5th 轴车削中心m。 一个,两个,三个和四个基站在83.52m半径处分别成功实现了95.78%,97.26%,99.78%和40%的成功分组传输概率。 当增加基站时,观察到假阳性的显着减少。

在使用0.003个基站的四个基站中,观察到的假阳性值可忽略不计约40%m 黑洞区域的半径。 在31时达到37秒,43秒,49秒和40秒的平均传送时间m 一个,两个,三个和四个基站的最大半径。 时间表明,随着基站数量的增加,路由的复杂性也随之增加。

改进的基于BFOA的方法的性能表明,随着基站分别从一增加到四个,与基于BFOA的标准方法相比,数据包传递概率提高了5.48%,9.67%,0.18%和1.01%。 随着基站数量增加到五个,六个,七个和八个,使用99.39个设备分别成功实现了99.69%,99.79%,99.82%和40%的成功分组传输概率m 黑洞区域的半径。

表中的内容

第一章: 引言

  • 背景……………………………………………….. 1
  • 问题陈述………………………………………………………….. 4
  • 动机…………………………………………………….. 5
  • 目的和目标……………………………….. 5
  • 合理性……………………………………………….. 6
  • 方法学………………………………………….. 6
  • 论文组织……………………………………………….. 7

第二章: 文献评论

  • 简介……………………………………………….. 9
  • 基本概念审查………………………………………………………….. 9
    • 无线传感器网络……………………………………………….. 9
    • 无线传感器网络的特性和约束条件……………………………….. 10
    • 安全目标………………………………………………………….. 11
    • 无线传感器网络中的攻击类型……………………………………………………………………。 12
    • 细菌觅食优化算法………………………………………………………….. 14
    • 修改的步长……………………………………………………………….. 19
    • 目标功能表述………………………………………………………….. 20
    • 绩效指标……………………………………………………………….. 21
  • 审查类似作品…………………………………………………………... 24

第三章: 材料和方法

  • 简介……………………………………………….. 31
  • BFOA和网络参数的初始化…………………………………………………………。 31
  • 标准细菌觅食优化算法………………………………………………………….. 33
    • 趋化和群聚步骤……………………………………………………………….. 33
    • 复制步骤……………………………………………………………….. 34
    • 消除和扩散步骤……………………………………………………………….. 34
  • 改进的细菌觅食算法的开发………………………………………………………………………………………………………………………………35
  • 优化基站定位和黑洞检测…………………………………….. 38
  • 绩效评估………………………………………………………………... 39
    • 数据包传送的成功与失败……………………………………………………………….. 39
    • 误报………………………………………………………….. 40
    • 收敛速度………………………………………………………….... 40
  • 修改后的BFOA结果与标准BFOA结果的比较…….. 40
  • 扩展的八个基站…………………………………………………………... 40

第四章: 结果和讨论

  • 简介……………………………………………….. 41
  • 修改后的BFOA的数据包传递成功结果………………………………………………。 41
  • 修改后的BFOA的数据包传递失败结果……………………………………………………。 43
  • 修改后的BFOA的假阳性结果………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………44
  • 修改后的BFOA的收敛速度结果……………………………………………………………….. 46
  • 修改后的BFOA结果与标准BFOA结果之间的比较………………………….. 47
  • 扩展八个基站的结果……………………………………………………………….. 53

第五章:结论和建议

  • 结论……………………………………57
  • 局限性... 58
  • 重大贡献……………………………………………………………….. 58
  • 后续工作的建议……………………………….. 59

参考文献:………………………………………………….. 60

引言

根据Annu和Chaudhary(2015)的说法,“无线传感器网络(WSN)是部署用于通过测量其参数来监视系统的大量节点的互连”。 由于其在军事和民用领域的广泛应用,它正在成为未来的主流技术。 它用于工业过程控制和监视,医疗保健监视,环境和栖息地监视,灾难管理,结构监视等等(Arya&Raina,2014)。

由于无线传感器网络部署在敌对的和不受物理保护的区域,因此它们受到诸如传输介质的广播特性,有限的电池电量,较小的内存以及易受物理捕获之类的严格约束,因此容易受到安全攻击。 因此,安全性是WSN中的主要问题。 对传感器网络的攻击有很多可能,例如拒绝服务(DoS)攻击,选择性转发,sybil攻击,汇坑攻击,黑洞攻击,hello Flood攻击和虫洞攻击(Sharma和Thakur,2014年; Sharma和Ghose,2010年) )。

最严重的攻击之一是黑洞攻击,该攻击会丢弃整个数据包。 这是一种路由攻击,入侵者可以捕获并重新编程网络中的一组传感器节点,以使它们不会将生成或接收的数据包传输到其原始目的地。 文献中提出的黑洞攻击预防技术要么利用邻域相互作用,要么利用消息窃听(Karakehayov,2005; Roy 等。,2008),或秘密共享和路径多样性(凯特尔 等。,2005; Lou&Kwon,2006年)。

参考文献:

Annu,S.和Chaudhary,J.(2015)。 BFOA在WSN中的应用程序综述。 国际计算机高级基础与研究杂志(IJAFRC),2(5),1-15。

Arya,M.和Raina,EJPS(2014)。 基于BFO的优化定位,用于缓解WSN中的黑洞攻击。 国际工程趋势与技术杂志(IJETT),14(1),29-34。

Atakli,IM,Hu,H.,Chen,Y.,Ku,WS,&Su,Z.(2008年)。 使用加权信任评估的无线传感器网络中的恶意节点检测。系统安全仿真研讨会(SSSS '08),836-843。

E. Bermejo,O。Cordón,S。Damas和J.Santamaría(2013)。 使用细菌觅食进行基于特征的配准的高质量飞行时间范围成像。 Journal of Applied Soft Computing(ASOC),13(6),3178-3189。

Das,S.,Biswas,A.,Dasgupta,S.和Abraham,A.(2009)。 细菌觅食优化算法:理论基础,分析和应用。 书中:计算智能基础,施普林格,第3卷,第23-55页。

Dasgupta,S.,Das,S.,Abraham,A.和Biswas,A.(2009)。 细菌觅食优化中的自适应计算趋化性:分析。 IEEE Transactions on Evolutional Computation,13(4),919-941。

CSN团队。

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