基于DSR的WIA-PA安全路由協(xié)議研究.pdf

1、近些年來，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為了在繼現(xiàn)場總線之后工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域又一個研究的熱點問題。工業(yè)無線技術(shù)具有泛在感知、低功耗、低成本、抗干擾、擴展性強、靈活度高等諸多優(yōu)點，因此擁有廣闊的應(yīng)用前景。其中工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA-PA(WirelessNetworksforIndustrialAutomation-ProcessAutomation)技術(shù)是一項我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它是在國家863重點課題的支持下，由中科院沈陽自動化研

2、究所、西南大學(xué)、重慶郵電大學(xué)等10余家單位共同研究和開發(fā)的。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的使用給工業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的便利，然而工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)作為一種新興技術(shù)，也面臨諸多挑戰(zhàn)，其中安全問題就是其中一個很重要的方面。WIA-PA作為一個開放的網(wǎng)絡(luò)，往往會面臨多種安全威脅，因此對工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)安全性進行研究、確保網(wǎng)絡(luò)安全正常運行具有重要的意義。
　　 WIA-PA網(wǎng)絡(luò)采用星型(Star)和網(wǎng)狀(Mesh)相結(jié)合的兩層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。WIA-PA主要通過Me

3、sh網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸來完成通信過程。而對于Mesh網(wǎng)絡(luò)通信來說，路由技術(shù)是WIA-PA保證通信正常運行的重要方面和關(guān)鍵技術(shù)，而保證路由的安全也是影響網(wǎng)絡(luò)整體安全性的一個重要因素。目前針對WIA-PA路由算法還處于研究階段，沒有成熟的路由算法。而當(dāng)前比較成熟的Mesh網(wǎng)絡(luò)路由算法主要是無線自組織網(wǎng)絡(luò)Adhoc的路由算法，如DSDV、AODV、DSR等。針對Adhoc路由協(xié)議的安全路由策略也有很多，然而這些路由協(xié)議不能完全滿足WIA-PA對

4、安全的要求，因而必須結(jié)合WIA-PA網(wǎng)絡(luò)的具體特點，設(shè)計出適合于WIA-PA網(wǎng)絡(luò)需求的安全路由算法。
　　 本文針對提高網(wǎng)絡(luò)安全性，抵御網(wǎng)絡(luò)惡意節(jié)點的攻擊破壞這一難題，分析目前Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的優(yōu)點與不足，并對現(xiàn)有的安全方案進行比較，結(jié)合WIA-PA網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用環(huán)境與特點，提出一種基于按需路由DSR的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA-PA安全多徑路由協(xié)議。該安全路由協(xié)議通過增加鄰居節(jié)點的信用值機制，實現(xiàn)了對鄰居節(jié)點的身份認(rèn)證及信用值管

5、理，可以有效的防止惡意節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)，解決了WIA-PA網(wǎng)絡(luò)中自私節(jié)點問題;對路由消息進行端到端的簽名與認(rèn)證，防止惡意節(jié)點對路由信息進行偽造、篡改、黑洞以及重放等攻擊;為提高路由協(xié)議的抗毀性能，降低對網(wǎng)絡(luò)資源的消耗，增加多路徑路由機制，確定路徑的優(yōu)先級，選擇合適的多路徑路由集，同時通過對多條路徑的靈活運用，可以有效的減少路由再發(fā)現(xiàn)頻率。
　　 最后通過NS2仿真平臺對本文提出的基于DSR的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA-PA安全多徑路由協(xié)議從