基于智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的傳感網(wǎng)絡(luò)安全備份方法

苗笛，黃斌，李杰

（1. 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)電子工程學(xué)院，天津 300000；2. 天津市光電傳感器與傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（南開(kāi)大學(xué)），天津 300000；3. 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)教務(wù)處，天津300000；4. 天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，天津300387）

基于智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的傳感網(wǎng)絡(luò)安全備份方法

苗笛1,2，黃斌3，李杰4

（1. 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)電子工程學(xué)院，天津 300000；2. 天津市光電傳感器與傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（南開(kāi)大學(xué)），天津 300000；3. 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)教務(wù)處，天津300000；4. 天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，天津300387）

為解決傳感器節(jié)點(diǎn)路由可靠性問(wèn)題，提出了基于智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的傳感網(wǎng)絡(luò)備份方法。該方法采用Leach算法選舉需簇首傳感器節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行備份，給出了傳感器節(jié)點(diǎn)信息備份更新和啟用備份傳感器節(jié)點(diǎn)的方法。通過(guò)Mini-Net仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，采用傳感器節(jié)點(diǎn)備份方法可以有效解決傳感器節(jié)點(diǎn)失效帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)中斷問(wèn)題，具有切換速度快、時(shí)延小等優(yōu)勢(shì)。

智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)；傳感網(wǎng)絡(luò)；備份；Leach算法

1 引言

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的智能可穿戴設(shè)備、智能探測(cè)設(shè)備通過(guò)接口設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)能夠智能感知終端需求?，F(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)具有“三重綁定”的特點(diǎn)，即“資源和位置”綁定、“控制和數(shù)據(jù)”綁定和“身份與位置”綁定，導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的靜態(tài)和僵化，不便于對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的控制和管理。為此，智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)采用“三層”“兩域”的體系結(jié)構(gòu)將上述3種綁定進(jìn)行分離，采用標(biāo)識(shí)映射體系可以有效地在網(wǎng)絡(luò)組件層支持傳感器節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)接入。

現(xiàn)有傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)具有數(shù)據(jù)量大、種類(lèi)多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、來(lái)源廣、應(yīng)用廣等特點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)與路由器相比，節(jié)點(diǎn)功能單一，運(yùn)算速度和路由算法相對(duì)簡(jiǎn)單，極易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、節(jié)點(diǎn)故障和電池沒(méi)電等問(wèn)題，造成巨大的網(wǎng)絡(luò)損失。當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中某傳感器節(jié)點(diǎn)失效后，到達(dá)該節(jié)點(diǎn)的報(bào)文可能丟棄或不斷重傳，產(chǎn)生暫態(tài)的流量中斷或流量回環(huán)現(xiàn)象，直到網(wǎng)絡(luò)重新收斂計(jì)算出新的拓?fù)浜吐酚伞＿@樣的中斷根據(jù)設(shè)備的不同通常會(huì)持續(xù)幾秒到幾十秒。國(guó)內(nèi)外學(xué)者紛紛研究采用備份的方案來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的路由可靠性，保證通信不中斷。

在IP路由中，思科公司提出了著名的熱備份路由協(xié)議[1]（HSRP, hot standby routing protocol），提供了一種在主路由器和熱備份路由器之間進(jìn)行透明切換的備份方法，主路由器和熱備份路由器之間切換速度快，不影響用戶(hù)的體驗(yàn)。定義一組路由器共用一個(gè)虛擬的IP地址，組內(nèi)路由器有優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)最高的是該組中的主路由器，其他路由器均為備份服務(wù)器。當(dāng)主路由器出故障時(shí)，優(yōu)先級(jí)高的路由器就切換成主路由器。虛擬路由冗余協(xié)議（VRRP, virtual router redundancy protocol）是由 IETF提出的解決局域網(wǎng)中配置靜態(tài)網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)單點(diǎn)失效現(xiàn)象的路由協(xié)議，1997年提出的工作組草案 RFC2338[2]協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)給出了協(xié)議的基本架構(gòu)，允許主機(jī)使用單個(gè)路由器進(jìn)行備份，在路由器失效的情況下能維護(hù)路由器間的連通性。2004年提出的RFC3768[3]添加了VRRP新的安全驗(yàn)證方法。2010年提出的RFC5798[4]提供了一種通過(guò)負(fù)載共享可以提高備份路由器利用率的方法，還提供了對(duì) IPv6的支持。Higginson等[5]提出的IP備份協(xié)議（IPSTB, IP standby protocol）采用備份機(jī)制給出了一種迅速排除節(jié)點(diǎn)故障的方法。IP快速重路由[6]（IPFRR, IP fast reroute）技術(shù)提供了一種應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障的方法，提供網(wǎng)絡(luò)冗余路徑以改善主路徑中間的某些節(jié)點(diǎn)失效。

本文在深入研究了國(guó)內(nèi)外路由備份機(jī)制的基礎(chǔ)上結(jié)合智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)的可靠性問(wèn)題，提出了一種基于智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)備份方法。該方法通過(guò)備份傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行備份，當(dāng)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)故障或失效時(shí)，完成從簇首傳感器節(jié)點(diǎn)到備份傳感器節(jié)點(diǎn)之間的透明切換，保持網(wǎng)絡(luò)路徑暢通。通過(guò)Mini-Net仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，采用該傳感器節(jié)點(diǎn)備份方法可以有效解決傳感器節(jié)點(diǎn)失效帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)中斷問(wèn)題，具有切換速度快、時(shí)延小等優(yōu)勢(shì)。

2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型

智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)[7～9]采用“三層”“兩域”的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型?！叭龑印卑ㄖ腔鄯?wù)層、資源適配層和網(wǎng)絡(luò)組件層；“兩域”包括行為域和實(shí)體域。在實(shí)體域內(nèi)采用服務(wù)標(biāo)識(shí)（SID, service ID）來(lái)標(biāo)記一次智慧服務(wù)，采用族群標(biāo)識(shí)（FID, family ID）來(lái)標(biāo)記一個(gè)族群功能模塊，采用組件標(biāo)識(shí)（NID, node ID）來(lái)標(biāo)記一個(gè)網(wǎng)絡(luò)組件設(shè)備；在“行為域”內(nèi)采用服務(wù)行為描述（SBD, service behavior description）來(lái)描述實(shí)體域中SID的特征行為，采用族群行為描述（FBD, family behavior description）來(lái)描述FID的特征行為，采用組件行為描述（NBD, node behavior description）來(lái)描述組NID的行為特征。如圖1所示，在智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)組件層部署傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，采用NID作為傳感器節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)進(jìn)行路由。

3 傳感節(jié)點(diǎn)備份

本文采用的傳感器節(jié)點(diǎn)備份方法主要是利用備份傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件特性、軟件和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，在簇首節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生故障而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓和數(shù)據(jù)傳輸中斷時(shí)，能夠通過(guò)備份傳感器節(jié)點(diǎn)智能地支持網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常。

該方法定義了2種傳感器節(jié)點(diǎn)，一種是簇首傳感器節(jié)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際參與和資源適配層有接口的接口傳感器節(jié)點(diǎn)；另一種是備份傳感器節(jié)點(diǎn)，由備份傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)上的資源、路由表、接口等信息進(jìn)行備份。傳感器節(jié)點(diǎn)備份是為了解決傳感器節(jié)點(diǎn)由于自身硬件設(shè)施或軟件系統(tǒng)某種故障而不影響網(wǎng)絡(luò)正常使用的一種方法。備份傳感器節(jié)點(diǎn)要求至少有一臺(tái)與正在工作的簇首傳感器節(jié)點(diǎn)相連，且可以完成簇首傳感器節(jié)點(diǎn)的功能。在簇首傳感器節(jié)點(diǎn)失效的情況下，代替簇首傳感器節(jié)點(diǎn)為傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)。

圖1 支持傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型

3.1 簇首傳感節(jié)點(diǎn)的選舉

選舉傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的簇首傳感器節(jié)點(diǎn)采用Leach[10]算法。Leach算法在各個(gè)智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)之間，隨機(jī)分配一個(gè)(0,1)之間的隨機(jī)數(shù)，設(shè)定的閾值T(n)，該范圍內(nèi)選出傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行備份的比例為P。

其中，p為成為簇首的期望百分比，r為當(dāng)前輪數(shù)；G為在最后輪中還沒(méi)有成為過(guò)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)集合。如果這個(gè)隨機(jī)數(shù)小于該“輪”[11]所設(shè)定的閾值T(n)，且該節(jié)點(diǎn)在前輪內(nèi)未被選舉為簇首傳感器節(jié)點(diǎn)，那么該傳感器節(jié)點(diǎn)被確定為簇首傳感器節(jié)點(diǎn)。

具體算法流程如圖2所示。

圖2 簇首傳感器節(jié)點(diǎn)Leach算法流程

3.2 備份流程

簇首傳感器節(jié)點(diǎn)確定后，為保證簇首傳感器節(jié)點(diǎn)的信息可靠性，由備份傳感器節(jié)點(diǎn)向其采用“拉”的方式進(jìn)行備份，具體備份過(guò)程如圖3所示。

簇首傳感器節(jié)點(diǎn)備份的具體步驟如下：

1) 備份傳感器節(jié)點(diǎn)向簇首傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送備份注冊(cè)消息，進(jìn)行備份注冊(cè)；

2) 簇首傳感器節(jié)點(diǎn)啟用Leach算法判定自己是否是簇首傳感器節(jié)點(diǎn)，如果是就進(jìn)行備份注冊(cè)應(yīng)答，如果不是則直接將注冊(cè)消息丟棄；

3) 備份傳感器節(jié)點(diǎn)向簇首傳感器節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求存儲(chǔ)資源；

4) 簇首傳感器節(jié)點(diǎn)判定是否需要備份存儲(chǔ)資源，如果需要就返回請(qǐng)求存儲(chǔ)資源應(yīng)答消息，如果不需要?jiǎng)t直接將該數(shù)據(jù)分組丟棄；

5) 備份傳感器節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求其他信息，如鄰居鏈路、轉(zhuǎn)發(fā)表等過(guò)程同步驟3)和步驟4)；

6) 備份信息結(jié)束后，備份傳感器節(jié)點(diǎn)向簇首傳感器節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求組件標(biāo)識(shí)；

7) 收到備份傳感器節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求虛擬組件標(biāo)識(shí)的消息后，簇首傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己的標(biāo)識(shí)空間分配給其一個(gè)可聚合的組件標(biāo)識(shí)，并發(fā)送給備份傳感器節(jié)點(diǎn)。

圖3 傳感器節(jié)點(diǎn)備份過(guò)程

簇首傳感器節(jié)點(diǎn)可以將其中重要信息備份在備份傳感器節(jié)點(diǎn)上，在信息不慎丟失或鏈路失效等情況下，可以向備份傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)請(qǐng)求。

3.3 備份傳感器節(jié)點(diǎn)的更新

備份傳感器節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建采用了“拉”的方式，而備份傳感器節(jié)點(diǎn)的更新采用了“推”的方式。在完成路由信息備份的過(guò)程中，簇首傳感器節(jié)點(diǎn)采用記錄備份條目（PBT, pending backup table）來(lái)記錄備份的內(nèi)容，啟用更新定時(shí)器對(duì)備份資源更新進(jìn)行檢查，并向備份傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行推送。其中，PBT條目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 PBT數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

更新定時(shí)器到期后進(jìn)行由簇首傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)該資源（包括服務(wù)、路由等）是否更新，若更新則向備份傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送更新報(bào)文進(jìn)行更新。

3.4 備份傳感器節(jié)點(diǎn)的啟用

備份傳感器節(jié)點(diǎn)采用備份路由啟用定時(shí)器，定時(shí)向簇首傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送備份傳感器節(jié)點(diǎn)啟用請(qǐng)求報(bào)文，若簇首傳感器節(jié)點(diǎn)回復(fù)備份傳感器節(jié)點(diǎn)啟用應(yīng)答報(bào)文，則不啟用備份傳感器節(jié)點(diǎn)；若不響應(yīng)，則啟用備份傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行路由。

4 仿真實(shí)驗(yàn)

本文采用Mini-Net實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)備份方法，并實(shí)現(xiàn)了協(xié)議交互和開(kāi)啟備份的功能。Mini-Net是由斯坦福大學(xué)Nick McKeown研究小組基于Linux Container架構(gòu)開(kāi)發(fā)出的一套進(jìn)程虛擬化的仿真測(cè)試平臺(tái)。利用Mini-Net可輕松搭建任意拓?fù)涞木W(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可以完成基于Openflow、ccnx、Open vSwitch等各種協(xié)議進(jìn)行開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，靈活地進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，并對(duì)測(cè)得的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。其編輯代碼可無(wú)縫遷移到真實(shí)的硬件環(huán)境中，使學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界進(jìn)行無(wú)縫切換。可以仿真每個(gè)用戶(hù)的具體行為，在網(wǎng)絡(luò)性能上接近真實(shí)網(wǎng)絡(luò)。

采用圖4拓?fù)鋵?duì)傳感器節(jié)點(diǎn)備份方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。拓?fù)渲杏幸粋€(gè)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)備份傳感器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)備份傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行備份。簇首傳感器節(jié)點(diǎn)的NID1和備份傳感器節(jié)點(diǎn)的NID1'進(jìn)行聚合生成聚合NID1，簇首傳感器節(jié)點(diǎn)的 NID2和備份傳感器節(jié)點(diǎn)的 NID2'進(jìn)行聚合生成聚合 NID2。其中 NID1為/iplab/bjtu/chain，NID1'為/iplab/bjtu/backup，NID2為/sever/bjtu/chain，NID2'為/sever/bjtu/chain。聚合NID1為/iplab/bjtu，聚合NID2為/server/bjtu。通過(guò)NID1與網(wǎng)絡(luò)組件層的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)相連，通過(guò)NID2和傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接口與智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)的上層服務(wù)器相連。

圖4 路由器備份拓?fù)?/p>

設(shè)定傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)到簇首傳感器節(jié)點(diǎn)往返時(shí)延為20 ms，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)到備份傳感器節(jié)點(diǎn)的往返時(shí)延為100 ms。通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)向智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)上層服務(wù)器進(jìn)行 ping操作驗(yàn)證鏈路連通性，ping包的時(shí)間間隔為0.1 s，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行100 s。每10 s將簇首傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行down（傳感器節(jié)點(diǎn)失效）或up（傳感器節(jié)點(diǎn)啟用）操作，在采用傳感器節(jié)點(diǎn)備份機(jī)制，和不采用傳感器節(jié)點(diǎn)備份機(jī)制2種情況下，測(cè)得往返時(shí)延如圖5所示。

圖5 往返時(shí)延

在進(jìn)行 down和 up操作的前期出現(xiàn)切換中斷，切換時(shí)延如圖6所示，計(jì)算得到平均切換時(shí)延為0.701 s。

圖6 簇首傳感器備份的切換時(shí)延

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)的可靠性問(wèn)題和傳感器節(jié)點(diǎn)失效的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，研究了一種對(duì)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行備份的方法。采用 Leach算法選舉簇首傳感器節(jié)點(diǎn)，利用備份傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行備份。當(dāng)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)功能缺失或鏈路失效時(shí)，啟用備份傳感器節(jié)點(diǎn)，通過(guò)組件標(biāo)識(shí)聚合實(shí)現(xiàn)簇首傳感器節(jié)點(diǎn)和備份傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的透明。通過(guò)Mini-Net仿真實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)該方法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明，采用傳感器節(jié)點(diǎn)備份機(jī)制可以有效解決傳感器節(jié)點(diǎn)失效帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)中斷問(wèn)題，具有切換速度快和時(shí)延小等優(yōu)勢(shì)。

[1] LI D, MORTON P, LI T, et al. Cisco hot standby router protocol (HSRP)[J]. Heise Zeitschriften Verlag, 1998.

[2] KNIGHT S, WEAVER D, WHIPPLE D, et al. Virtual router redundancy protocol[S]. IETF RFC 2338, 1998.

[3] HINDEN R. Virtual router redundancy protocol (VRRP)[S]. IETF RFC 3768, 2004.

[4] NADAS S. Virtual router redundancy protocol (VRRP) Version 3 for IPv4 and IPv6[S]. IETF RFC 5798, 2010.

[5] HIGGINSON P L, SHAND M C. Development of router clusters to provide fast failover in IP networks[J]. Digital Technical Journal, 1997, 9: 32-41.

[6] SHAND M, BRYANT S. IP fast reroute framework[S]. IETF RFC 5714, 2010.

[7] 郜帥, 王洪超, 王凱, 等. 智慧網(wǎng)絡(luò)組件協(xié)同機(jī)制研究[J]. 電子學(xué)報(bào), 2013, 41(7): 1261-1267. GAO S, WANG H C, WANG K, et al. Study of Intelligent network components synergy mechanism[J]. Chinese Journal of Electronics, 2013, 41(7): 1261-1267.

[8] 張宏科, 羅洪斌. 智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)體系基礎(chǔ)研究[J]. 電子學(xué)報(bào), 2013, 41(7): 1249-1254. ZHANG H K,LUO H B. Study of wisdom collaborative network system basis[J]. Chinese Journal of Electronics, 2013, 41(7): 1249-1254.

[9] 蘇偉, 陳佳, 周華春, 等. 智慧協(xié)同網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)機(jī)理研究[J].電子學(xué)報(bào), 2013, 41(7): 1255-1260. SU W, CHEN J, ZHOU H C, et al. Study of wisdom collaborative network service mechanism[J]. Chinese Journal of Electronics, 2013, 41(7): 1255-1260.

[10] TAO L, QING-XIN Z, LUQIAO Z. An improvement for LEACH algorithm in wireless sensor network[C]//The 5th IEEE Conference on IEEE Industrial Electronics and Applications (ICIEA). 2010: 1811-1814.

[11] QIAN L, WU B, ZHANG R, et al. Characterization of 3G data-plane traffic and application towards centralized control and management for software defined networking[C]//The 2013 IEEE International Congress on Big Data IEEE Computer Society. 2013:278-285.

Approach of sensor network backup based on smart and cooperative network

MIAO Di1,2, HUANG Bin3, LI Jie4
(1.Department of Electronic Engineering, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300000, China; 2. Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Sensor and Sensing Network Technology (Nankai University), Tianjin 300000, China; 3. Academic Affairs Office, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300000, China; 4. Department of Electronic and Information Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China)

In order to solve the problem of routing reliability in sensor nodes, a kind of sensor network backup mechanism based on smart and cooperative network was studied. The Leach algorithm was used to carry out the backup of the cluster sensor, and the method of the sensor backup and starting the backup sensor was presented. The tests on Mini-Net show that sensor backup mechanism can effectively solve the sensor failure network outages, with the advantage of fast handoff and low delay.

smart and cooperative, sensor network, backup, Leach algorithm

TP393

A

10.11959/j.issn.2096-109x.2017.00151

苗笛（1986-）女，天津人，博士，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)講師，主要研究方向?yàn)樾乱淮畔⒕W(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵理論與技術(shù)。

黃斌（1983-）男，江西贛州人，碩士，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)講師，主要研究方向?yàn)榻鹑跀?shù)學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘。

李杰（1979-），女，天津人，博士，天津工業(yè)大學(xué)副教授，主要研究方向?yàn)橥ㄐ排c信息系統(tǒng)。

2016-12-13；

2017-02-03。通信作者：李杰，lijie@tjpu.edu.cn

天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)人才啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目（No.KYQD1614）；天津市科學(xué)技術(shù)普及基金資助項(xiàng)目（No.16KPHDSF00050)；天津市光電傳感器與傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題基金資助項(xiàng)目（No.TJSGDCG2016008）；天津市科技計(jì)劃基金資助項(xiàng)目（No.16ZXHLSF00200）

Foundation Items: Talent Start Fund Project of Tianjin University of Technology and Education (No.KYQD1614), Tianjin Science and Technology Popularization Project (No.16KPHDSF00050), Open Fund Project of Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Sensor and Sensing Network Technology (No.TJSGDCG2016008), Tianjin Science and Technology Program Fund (No.16ZXHLSF00200)