基于博弈论的机会网络激励机制的研究

机会网络是一种新型的网络,具有频繁的网络断开、高误码率、随机的拓扑变化等特点,该网络中的消息传播是依靠节点间的合作来完成存储—携带—转发的模式.由于能量、缓存以及处理能力的限制,一些节点表现出自私(拒绝帮助其他节点转发消息),甚至恶意(高报价)的特性,所以会给网络性能带来巨大的损失(低交付率、长延迟等).为了解决上面的问题,现存的基于虚拟货币的激励机制,如Credit,它依靠一个固定的中心来管理源节点向为它转发消息的中继节点支付虚拟货币的交易.但这个固定的管理中心在缺乏基础设施的机会网络中是很难实现的,所以提出一种新的基于博弈论的激励机制——GIS(game-based incentive strategy).该机制主要利用三次讨价还价博弈让交易双方在缺乏第三方管理的情况下仍然以合理的价格进行交易,它除了能够刺激自私节点的合作之外,最大的优势就是抑制恶意中继的虚假报价.大量实验表明,GIS能够很好地优化网络交付率和平均延迟,使得网络的有效性和公平性得到保证.     

移动对等网络中讨价还价动态博弈的激励策略

内容由于移动对等网络的自组织、开放性以及节点资源受限等特点,一些节点表现出其自私性或恶意性。针对该问题,给出了一种基于讨价还价动态博弈的节点激励策略DGBIS(incentive strategy based on dynamic game of bargaining in mobile P2P network)。该激励策略采用虚拟货币的支付方式,节点先根据其拥有的虚拟货币量、自身资源状态和消息属性对每次消息转发进行估价,然后交易双方基于估价通过三次讨价还价动态博弈以合理的报价进行交易。通过博弈分析给出了DGBIS策略的纳什均衡解,使理性的自私节点为最大化其自身利益而积极参与消息转发合作,同时能抑制恶意节点的虚假报价。分析与实验结果表明,该激励策略能提高整个系统的消息转发成功率,降低系统的能量消耗,达到了预期的设计目标。     

基于博弈论的车联网双重激励数据转发机制

车联网中自私节点为节省自身能源消耗倾向于拒绝为其他节点转发数据包,为克服这种降低网络整体性能的自私性,常采用基于信誉权限和价格的激励机制来促进合作。在以信誉权限机制处罚自私行为的基础上,提出了对协作节点给予信用度奖励的双重激励机制。在该机制中,设置了信誉重建模型以完善基于信誉的惩罚机制,并基于单跳博弈模型对节点行为进行经济学分析。最后对提出的双重激励机制进行了理论分析,该激励机制在保证节点协作的同时提高了网络吞吐量。仿真实验表明,所提机制在大规模情形下可使得网络具有快速收敛的丢包率和极高的节点转发率。     

WMNs中基于重复博弈的机会路由激励机制研究

无线Mesh网中虽然有固定节点,但是其中大量的移动节点仍然有能源、带宽、内存等限制。在机会路由协议中,数据包从源节点至目的节点,需要中继节点机会性地转发;但由于节点自身条件的原因,节点行为往往趋向于自私,不愿接受转发请求。节点不合作行为中的自私性是导致网络吞吐量随之下降的主要原因之一。针对该问题,提出邻居节点合作度评估函数的概念,并建立基于合作度评估函数的宽容针锋相对策略节点重复博弈模型（CGTFT）。仿真表明,该模型可以有效抑制自私,激励节点合作,提高网络吞吐量。     

资源受限的机会网络节点激励策略研究

针对机会网络中节点自私性问题,结合资源受限的机会网络特性,提出了一种基于买卖模型的节点激励策略——BIP.BIP策略采用货币支付模式,综合考虑节点自身资源、拥有的虚拟货币以及消息属性对消息进行定价,从而激励自私节点合作,同时有效地解决节点盲目合作带来的网络性能退化问题.博弈论分析证明,节点达成交易后,BIP策略可以有效地约束节点参与消息转发.通过仿真实验进一步验证BIP策略的有效性和实用性,结果表明BIP策略降低了能量消耗,减小了时延,提高了交付率.     

基于合作贡献的移动社会网络自私路由协议

移动社会网络的路由工作中存在一个不合理的假设,即所有节点是无私合作的,愿意为其他节点转发数据。然而,MSN网络节点通常表现出自私性,因为在现实世界中,节点通常被人们所支配,而社会中的人们可能由于节点资源的匮乏不愿意节点参与转发。这种节点的自私行为无疑极大地降低了网络的性能。为了解决移动社会网络的自私路由问题,提出了一种基于用户合作和贡献的自私路由协议C2SR。C2SR根据候选中继节点与目标节点之间的合作度及该节点对网络的贡献度来决定下一跳节点。其中节点合作度由节点社会合作度和个体合作度决定,贡献度则包括节点之间的相互贡献以及对整个网络的社会贡献。与目标节点具有较高合作度并且贡献度较小的候选节点更适合作为下一跳中继节点。仿真结果表明,C2SR协议比SSAR和ANT等协议具有更好的性能。     

MSN下基于亲缘关系的分族分层机会路由算法

移动社会网络(Mobile Social Network,MSN)具有社会网络特征,移动智能终端设备由于自身资源限制,往往表现出节点自私性。现有研究主要集中于解决节点个体自私性,而忽视了对节点社会自私性的甄别与利用。因此,文中提出了一种基于亲缘关系的分族分层路由算法。首先,在依据亲缘关系指数分族分层的社区和集群中,自荐的节点通过比较综合举荐值产生族节点和中继节点。然后,以亲缘关系预测的转移概率为转发依据,借助族节点和中继节点优化盲目转发,在有效地控制副本数的同时预测关联可靠路径链路,实现基于节点亲缘关系的相遇投递策略。仿真实验结果表明,该算法可以在保护与利用社会自私性的基础上,有效地提高消息投递率,降低网络时延,提高网络的通信流量等。     

移动对等网络中自私节点的检测和激励机制

由于其自身资源等客观因素的限制以及主观态度的影响,移动对等网络中的节点常常表现出自私性,因此,检测并激励自私节点合作成为当前重要的研究内容通过允许节点自由表达其主观转发态度,实现对自私节点的检测.即在路由选择时,不仅考虑到链路质量和节点能量等因素决定的路径的客观转发概率,而且考虑到路径上节点自私性影响下的主观转发概率,以选择出综合转发概率最高的路径,从而减轻自私节点的影响.当节点自私度过重时,设计了一个基于惩罚机制的激励合作模型以鼓励节点参与合作.根据节点自私行为的危害程度,对其采取相应的惩罚措施.节点之间的监控机制和严格的惩罚机制保证了防策略性的实现.模拟实验结果表明,该检测和激励机制不仅能够在节点能量受限和理性自私的情况下寻找到合适的路由,而且能够激励过于自私的节点积极参与网络活动.     

Ad hoc网络寻路阶段的合作激励机制研究

如何激励属于不同利益最大化实体的自私节点合作是当前Adhoc网络研究中的一个热点问题.现有的自私节点检测和激励机制主要针对数据传输阶段,不能适应寻路阶段的特点.文中基于邻居节点中继和生成的路由请求包之间的统计关系,提出了一种适用于按需路由协议寻路阶段的自私行为检测和惩罚机制,并利用博弈论工具将其建模为噪声环境下的重复囚徒困境博弈,对算法激励合作的有效性进行分析.理论分析和仿真结果显示,该算法能够有效地惩罚寻路中的自私行为,促进节点合作.     

自私性机会网络中的节点激励策略研究

机会网络中的节点由于自身资源受限,在转发消息时具有自私性。为了激励节点相互合作,已经提出的激励策略用虚拟货币激励自私节点转发消息,但存在虚拟货币不足和虚假报价的问题。为解决上述问题,提出一种基于可透支虚拟货币机制的节点激励策略。该策略设计了可透支的虚拟货币机制,以节点消息转发能力作为货币透支担保来解决虚拟货币不足的问题;策略中的交易机制保持资源状态和财富状态公开,如果消息交易无法一次完成,交易双方将根据对方的资源状态和财富状态友好地进行二次议价来抑制节点虚假报价的问题。仿真实验验证了该策略中节点激励机制的有效性以及可透支虚拟货币机制的有效性,并证明该策略有效地抑制了节点的虚假报价现象。     

无线传感器网络中基于效用的节点合作机制

在无线传感器网络中,由于能量和资源有限,不是每个节点都愿意为邻节点提供转发服务。讨论了无线传感器网络中自私节点的问题,提出了一个博弈模型,设计了一个基于节点信誉和能量的效用函数来监测恶意节点和自私节点,并鼓励节点中有更多的合作。在所提算法中,每个节点维护有邻节点的信誉表,参与转发的节点可以获得信誉作为奖励,而表现自私的节点则会丢失信誉作为惩罚。同时,转发会消耗节点能量,节点的信誉值和剩余能量必须都大于阈值才能在网络中共存。这样,恶意节点最终会被排除网络,自私节点则可以在激励下通过调整转发概率来避免被孤立。     

Bargaining game theoretic power control in selfish cooperative relay networks

Wireless cooperative communications require appropriate power allocation (PA) between the source and relay nodes. In selfish cooperative communication networks, two partner user nodes could help relaying information for each other, but each user node has the incentive to consume his power solely to decrease its own symbol error rate (SER) at the receiver. In this paper, we propose a fair and efficient PA scheme for the decode-and-forward cooperation protocol in selfish cooperative relay networks. We formulate this PA problem as a two-user cooperative bargaining game, and use Nash bargaining solution (NBS) to achieve a win-win strategy for both partner users. Simulation results indicate that the NBS is fair in that the degree of cooperation of a user only depends on how much contribution its partner can make to decrease its SER at the receiver, and efficient in the sense that the SER performance of both users could be improved through the game.     

无线多跳网络中基于博弈论的协作激励机制研究

无线多跳网络中网络传输性能容易受到自私节点的影响。本文首先对目前的节点协作激励机制进行了总结,然后,针对分簇路由中簇间路由场景,运用博弈论中非合作博弈的思想,建立博弈模型以激励簇内节点通过协作通信的方式帮助簇头进行数据包的转发,最后给出了基于非合作博弈的激励机制中纳什均衡解的求解过程。     

基于信任机制的机会网络安全路由决策方法

提出一种基于信任机制的机会网络安全路由决策方法TOR,该方法在节点中引入信任向量的数据结构,记录节点携带消息能力的信任度.采用层状硬币模型和数字签名机制,在消息传递过程中将节点签名的转发证据动态捆绑到消息包上,依靠消息携带方式实现证据链的采集.周期性地将具有签名和时间戳的信任向量表通过洪泛方式反馈到网络中,在每个节点,迭代形成一个由多维行向量集组成的只读可信路由表TRT,作为选择下一跳节点和副本分割策略的决策依据.在节点相遇时,选择信任度比自身大的作为下一跳转发节点,消息沿着信任梯度递增的方向传递.实验结果表明：与现有路由算法相比,TOR算法能够有效抑制恶意节点和自私节点的破坏行为,且具有较高的消息传递成功率和较低的消息转发平均时延,对缓存空间和计算能力要求较低.     

在分裂的机会网络中多个消息摆渡的路由设计

针对机会网络中节点分布不规则造成分割的网络区域相隔较远的情况, 提出了一种基于全局消息摆渡和节点中继的多摆渡路由算法（GMF-NRA）。该算法使用一个全局消息摆渡节点和各个区域内的中继节点为运行于区域内部的局部消息摆渡节点中继消息, 共同完成区域间的信息传输。摆渡节点在中继节点处交互区域间的信息, 以至于不再需要摆渡节点之间实现在线协作转发消息。最后, 仿真结果表明GMF-NRA较现有的节点中继算法在网络的平均传输时延和数据交付率方面能获得更好的网络性能。     

Energy-efficient power allocation for selfish cooperative communication networks using bargaining game

In commercial networks,user nodes operating on batteries are assumed to be selfish to consume their energy solely to maximize their own benefits,e.g.,data rates.In this paper,we propose a bargaining game to perform the power allocation for the selfish cooperative communication networks.In our system,two partner nodes can act as a source as well as a relay for each other,and each node is with an energy constraint to transmit one frame.Consider a selfish node is willing to seek cooperative transmission only if the data rate achieved through cooperation will not lower than that achieved through noncooperation by using the same amount of energy.The energy-efficient power allocation problem can be modeled as a cooperative game.We proved that there exists a unique Nash bargaining solution (NBS) for the game by verifying that the game is indeed a bargaining problem.Thus,the two objectives,i.e.,system efficiency and user fairness specified in the selfish networks can be achieved.Simulation results show that the NBS scheme is efficient in that the performance loss of the NBS scheme to that of the maximal overall rate scheme is small while the maximal-rate scheme is unfair.The simulation results also show that the NBS result is fair in that both nodes could experience better performance than they work independently and the degree of cooperation of a node only depends on how much contribution its partner can make to improve its own performance.     

一种基于博弈的移动自组网节点协作机制研究

针对移动自组网中自私节点拒绝路由和转发服务请求．影响整体网络性能的问题进行研究．基于经济学中提出的博弈理论。提出了一种引入节点协作自主性的节点协作机制,将节点按其协作意愿进行节点类别划分,对不同个性节点采取不同的行为策略,并利用修正因子进行协作激励和惩罚自私,在一定程度上解决节点的协作问题。     

基于概率博弈的无线自组网信任推荐激励策略的研究

无线自组网中信任推荐依赖于节点间协作,而信任系统自身无法为该行为提供信任评价。为分析节点间信任推荐交互过程建立了重复概率博弈模型,在此基础上分析了TFT,GTFT,OT,GT4种激励策略对提升节点间信任推荐协作的影响以及各激励策略的均衡边界条件成立的差异。仿真表明,在高突发自私行为比率情况下,GTFT激励策略能保持较高的有效推荐率,提升自私节点的信任推荐协作性,进而帮助信任系统在联合攻击情况下做出及时准确的信任评价。