本成果为一种由接收方发起的安全的MAC协议,主要用于水下无线传感器网络,以提高网络的安全性、减少传输冲突及提高数据传输效率。该协议通过接收方根据与发送方的距离和传输数据包数量信息来调度发送方的传输时刻,从而避免冲突发生。该技术主要包括以下几个核心步骤:
1.系统模型建立:在某一海域,部署了n个群集成员节点和一个群集头节点,节点间为单跳距离。每个节点分配了唯一的ID和身份信息,以及用于安全通信的主密钥S。
2.通信阶段划分:通信过程分为五个阶段:通知阶段(CONFIG报文)、请求阶段(RTS报文)、调度阶段(ORDER报文)、数据传输阶段(DATA报文)、确认阶段(ACK报文)。通过群集头节点的调度,避免了传输冲突,并确保了数据包的有序传输。
3.节点调度:群集成员节点根据与群集头节点的传播时延进行排序,群集头节点通过CONFIG报文发布等待发送时间表,各成员节点据此等待并发送RTS报文。群集头根据RTS报文中的数据包数量信息,计算并发布ORDER报文,成员节点再据此发送DATA报文。
4.安全机制:协议引入了基于身份的密钥分发和身份验证机制。群集头节点广播包含加密信息的CONFIG报文,成员节点解密后计算得到群集头的公钥,并使用该公钥加密自身的ID信息。群集头进一步生成成员的公钥和私钥,并加密广播给成员节点。在数据传输时,成员节点使用哈希算法对数据和身份验证信息进行加密,群集头通过比对哈希值验证数据来源的合法性。
5.协议效果:该协议通过合理的调度和全面的安全机制,有效提高了水下无线传感器网络的信道利用率、吞吐量及通信安全性,适用于复杂且安全要求高的水下网络环境。