1.一种基于多目标优化的无线传感器网络关键节点识别方法,其特征在于,包括:S1,获取无线传感器网络的网络拓扑信息;所述网络拓扑信息,包括节点数目 、节点序号、节点位置 、节点存活状态、节点防护成本、节点的连接关系;第i个节点的节点防护成本,表示为 ;所述无线传感器网络,包括节点和传输路径;所述节点存活状态的取值,为存活或不存活;所述节点的连接关系,包括与节点相连的其他节点信息,以及经过节点的传输路径信息;S2,利用所述网络拓扑信息,构建得到网络防护目标函数集;S3,对所述网络防护目标函数集和所述网络拓扑信息进行求解处理,得到无线传感器网络关键节点信息;所述网络防护目标函数集包括:节点防护成本子函数和网络整体累积生存率;所述节点防护成本子函数 表达式为: ,其中, 表示对节点 的攻击成本,即节点的防护成本;S表示无线传感器网络的节点集合;所述网络整体累积生存率表达式为: ,其中R(t)代表t时刻网络节点的生存率,其通过t时刻的存活节点数量除以无线传感器网络的节点数目N得到;所述对所述网络防护目标函数集和所述网络拓扑信息进行求解,得到无线传感器网络关键节点信息,包括:利用所述网络防护目标函数集,构建得到优化函数;所述优化函数的表达式为: , ,其中, 表示无线传感器网络的节点集合S的优化函数,a为预设的第一比例因子;对所述优化函数进行迭代求解,得到最优防护成本向量;确定所述最优防护成本向量中取值为1的元素对应的节点集合,为关键节点集合;从无线传感器网络拓扑信息中,查找得到所述关键节点集合的节点序号和节点位置,确定所述关键节点集合的节点序号和节点位置,为无线传感器网络关键节点信息;交叉变化比例值 和自变化比例值 的计算表达式分别为: , ,其中, 和 分别是预设的第一交叉变化比例值和第二交叉变化比例值; 和 分别是预设的最小自变化比例值和最大自变化比例值; 和 分别是所述节点向量集合的优化函数值的最大值与优化函数迭代均值, 表示所述节点向量集合的第i个节点向量的优化函数值。
2.如权利要求1所述的基于多目标优化的无线传感器网络关键节点识别方法,其特征在于,所述对所述优化函数进行迭代求解,得到最优防护成本向量,包括:S31,设置攻击总成本c1、筛选比例因子b1、攻击因子值范围[a1,a2]、第一迭代次数阈值、迭代周期阈值;初始化迭代次数值和迭代周期值;记录所述网络拓扑信息为初始网络拓扑信息;a1=0,1,a2=0.8;S32,初始化节点向量集合;所述节点向量集合,包括若干个节点向量;所述节点向量,是由无线传感器网络的所有节点的防护成本值,按照节点序号进行排序构成;S33,利用所述网络拓扑信息中的节点存活状态信息,对所述网络整体累积生存率进行更新;S34,对所述节点向量集合的每个向量,计算得到对应的优化函数值;S35,统计得到所述节点向量集合的优化函数值的最小值,确定所述最小值对应的向量,为本轮迭代的最优向量;判断所述最小值,是否小于预设的优化阈值;若小于,停止迭代求解,确定所述最优向量,为最优防护成本向量;若大于,执行S36;S36,根据每个向量的优化函数值,计算得到对应的交叉变化比例值和自变化比例值;S37,根据每个向量的自变化比例值,对每个向量进行更新处理;S38,根据所述节点向量集合的所有交叉变化比例值的均值,确定交叉变化比例;基于交叉变化比例,对所述节点向量集合进行更新处理;S39,对所述无线传感器网络进行网络攻击处理,得到更新的网络拓扑信息;S310,利用所述节点向量集合的优化函数值的平均值,对优化函数迭代均值进行更新;使得迭代次数值增加1;S311,判断所述迭代次数值是否大于第一迭代次数阈值,若大于第一迭代次数阈值,迭代周期值增加1,判断所述迭代周期值是否大于迭代周期阈值,若不大于迭代周期阈值,利用初始网络拓扑信息,对所述无线传感器网络的所有节点的存活状态和连接关系进行设置,设置迭代次数值为1,对更新后的节点向量集合,执行S32;若大于迭代周期阈值,停止迭代求解,确定所述最优向量,为最优防护成本向量;若不大于第一迭代次数阈值,对更新后的所述节点向量集合,执行S33。
3.如权利要求2所述的基于多目标优化的无线传感器网络关键节点识别方法,其特征在于,所述初始化节点向量集合,包括:S321,随机生成重要度比例因子b2;计算得到攻击成本第一阈值c2;所述攻击成本第一阈值c2的计算表达式为:c2=c1×(b1+b2);S322,基于无线传感器网络的网络拓扑信息,计算得到所述无线传感器网络的所有节点的重要性指标值;所述重要性指标值的计算表达式为: ,其中, 为所述无线传感器网络的节点i的重要性指标值, 和 为加权值, 为所述无线传感器网络的节点i的相连节点数目, 为经过该节点的最短传输路径的数目, 为在节点i的重要性指标的计算过程中随机生成的常数,其取值范围[0,n/2+M/4],M为无线传感器网络的传输路径数目;所述最短传输路径,是指传输路径上包括的节点数目,小于预设路径长度值;n为预设的重要性常数因子,n=0.4;S323,对所有节点按照其重要性指标值降序的顺序,进行排列,得到节点序列集合;S324,设置计算序号为1;S325,计算序号为从1至计算序号的所有节点的重要性指标值的累加和;S326,判断所述累加和是否大于c2,若大于c2,对所述序号值为从1至计算序号的所有节点的防护成本值设置为1,对其他所有节点的防护成本值设置为0,执行S327;若不大于c2,使得计算序号增加1,执行S325;S327,按照节点在所述无线传感器网络中的节点序号顺序,利用所有节点的防护成本值,构建得到节点向量;将所述节点向量加入到节点向量集合中;S328,重复M1次执行S322至S327,得到初始化的节点向量集合;所述M1,为节点向量集合中包括的节点向量数目。
4.如权利要求2所述的基于多目标优化的无线传感器网络关键节点识别方法,其特征在于,所述对所述无线传感器网络进行网络攻击处理,得到更新的网络拓扑信息,包括:在攻击因子值范围,随机生成网络攻击信息;所述网络攻击信息,包括攻击网络节点序号和节点攻击因子;判断网络攻击信息中的攻击网络节点序号对应的节点的防护成本值,是否小于节点攻击因子,若小于节点攻击因子,设置所述节点的节点存活状态为不存活,设置所述节点的连接关系为空,对所述网络拓扑信息进行更新。