MATLAB实现基于LEACH算法的WSN恶意节点检测与性能优化系统

资 源 简 介

本项目在MATLAB中设计了一种改进的LEACH协议算法，通过动态聚类与节点行为监测机制识别无线传感器网络中的恶意节点。仿真结果表明，该方法能有效降低恶意行为对网络寿命的影响，提升整体通信效率与能耗均衡性。

详 情 说 明

基于LEACH算法的无线传感器网络恶意节点检测与性能优化系统

项目介绍

本项目设计并实现了一种基于LEACH（低功耗自适应聚类层次协议）的改进算法，旨在通过对无线传感器网络中的节点行为进行动态监控与分析，有效识别并剔除恶意节点，从而减少非必要能量损耗，最大化网络生存周期。系统通过模拟网络路由机制与节点角色分配，结合恶意节点行为特征检测，提升了网络在面临安全威胁时的稳定性和能效。

功能特性

• LEACH聚类路由协议改进：在经典LEACH协议基础上，整合了针对恶意节点的监测逻辑，优化了簇头选举与数据传输机制。
• 恶意节点行为分析与检测：根据预定义的恶意节点行为模型（如虚假信息发送、能量耗尽攻击等），动态监控节点通信特征，实现恶意节点的准确识别与标记。
• 能量消耗优化：通过剔除恶意节点和优化路由路径，有效降低网络整体能耗，延长网络寿命。
• 可视化监控与评估：提供网络拓扑变化、节点能量变化曲线、恶意节点识别结果等运行状态的可视化输出，并支持多维度性能指标统计。

使用方法

1. 配置仿真参数：在启动仿真前，根据实际需求设置节点基础配置（节点数量、初始能量、地理位置）、网络拓扑参数（通信范围、数据传输速率等）、恶意节点模型及仿真环境参数。
2. 运行主程序：执行主程序启动仿真过程，系统将自动完成网络初始化、簇头选举、数据传输以及恶意节点检测等流程。
3. 查看输出结果：仿真结束后，系统将生成运行状态监控图、恶意节点识别结果列表及各项性能评估指标数据，供进一步分析使用。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 硬件建议：至少4GB内存，支持图形显示以查看可视化结果

文件说明

主程序文件集中实现了系统的核心仿真流程，具体包括：初始化网络节点与仿真环境参数；执行基于改进LEACH协议的周期性簇头选举与聚类构建；模拟节点间的数据传输过程并实时监测通信行为；根据预设的恶意节点行为特征进行动态分析与检测，识别异常节点；计算并记录各节点能量消耗，评估网络整体性能指标；最后对仿真结果进行可视化展示与输出。