移動(dòng)自組網(wǎng)路由及相關(guān)安全技術(shù)研究.pdf

1、移動(dòng)自組網(wǎng)(Mobile Ad Hoc Network，MANET)是由一組帶有無(wú)線(xiàn)收發(fā)裝置的移動(dòng)終端組成的一個(gè)多跳的臨時(shí)性自治系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通訊依靠節(jié)點(diǎn)之間的相互協(xié)作，以無(wú)線(xiàn)多跳的方式完成，具有組網(wǎng)快捷、靈活、抗毀性強(qiáng)，且不受固定網(wǎng)絡(luò)設(shè)施約束等優(yōu)勢(shì)。移動(dòng)自組網(wǎng)不僅適用于軍用通信，也適用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)后現(xiàn)場(chǎng)、野外科學(xué)考察及家庭網(wǎng)絡(luò)等民用通信領(lǐng)域。但是，開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)體系、共享開(kāi)放的無(wú)線(xiàn)媒質(zhì)、受限的網(wǎng)絡(luò)能力以及動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞刃绿匦缘囊?，使得?/p>

2、統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由方式不再適用于移動(dòng)自組網(wǎng)環(huán)境。設(shè)計(jì)符合移動(dòng)自組網(wǎng)特點(diǎn)與要求的路由方法，是移動(dòng)自組網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用中必須解決的核心問(wèn)題。
　　現(xiàn)有移動(dòng)自組網(wǎng)路由協(xié)議在路由效率和可擴(kuò)展性等方面存在諸多問(wèn)題，而且缺乏有效安全機(jī)制，無(wú)法有效的應(yīng)對(duì)系統(tǒng)中的惡意行為及不可靠的服務(wù)質(zhì)量。本文圍繞路由效率和路由安全問(wèn)題，開(kāi)展了廣泛且深入的研究，構(gòu)建了高效的路由模型以及有效的安全機(jī)制，對(duì)現(xiàn)有研究成果的空白與不足進(jìn)行了填補(bǔ)和改進(jìn)，主要工作包括:
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3、)深入研究了結(jié)構(gòu)化P2P(Peer-to-Peer Computing)路由技術(shù)與MANET路由技術(shù)的融合方法。針對(duì)對(duì)稱(chēng)的P2P拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其路由算法，提出了基于Kademlia的MANET路由模型。通過(guò)分布式散列表技術(shù)將MANET物理節(jié)點(diǎn)映射到基于異或度量的覆蓋網(wǎng)拓?fù)渲校瑢?shí)現(xiàn)了基于P2P計(jì)算模式的路由方法。提出了基于DHT的全新高效的路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)方法。提出了獨(dú)特的路由優(yōu)化策略，進(jìn)一步提升了路由效率。仿真結(jié)果表明，與其他基于P2P計(jì)

4、算模式的MANET路由模型和傳統(tǒng)MANET路由協(xié)議相比，該模型在各項(xiàng)路由性能上都取得了較大的優(yōu)勢(shì)，具有更好的可擴(kuò)展性和魯棒性。
　　(2)針對(duì)非對(duì)稱(chēng)的P2P拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其路由算法，提出了基于Terrace拓?fù)涞腗ANET路由模型。通過(guò)將MANET網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投影到Terrace拓?fù)渖?，定義了覆蓋層的非對(duì)稱(chēng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)MRT(MANET Routing Tree)，設(shè)計(jì)了高效的MRT構(gòu)造算法，并對(duì)算法的收斂性進(jìn)行了證明。在路由方法上，該模型在

5、覆蓋層中基于前綴匹配路由分組，在物理網(wǎng)絡(luò)中則利用源路由轉(zhuǎn)發(fā)分組。借鑒P2P系統(tǒng)中的對(duì)象存取機(jī)制，提出了有效的路由優(yōu)化策略:基于DHT的路由共享機(jī)制和基于DHT的路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制。提出了高效的基于分布式散列表的MRT拓?fù)湫扪a(bǔ)方法。仿真結(jié)果表明，較之傳統(tǒng)MAENT路由算法，該路由模型具有更高的路由效率、更強(qiáng)的動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力和更好的可擴(kuò)展性。
　　(3)針對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)中可能存在的惡意節(jié)點(diǎn)，提出了基于貝葉斯框架的MANET分布式信任機(jī)制。明確定

6、義了移動(dòng)自組網(wǎng)環(huán)境下的信任的含義，構(gòu)建了基于貝葉斯框架的信任模型，給出了信任度和聲譽(yù)度的計(jì)算方法，深入分析了信任計(jì)算中存在的準(zhǔn)確性問(wèn)題和安全問(wèn)題，并對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行了改進(jìn)，使信任模型能夠抵御詆毀攻擊和偏見(jiàn)攻擊。深入研究了分布式信任管理機(jī)制，提出了有效的交互證據(jù)收集方法和信任推薦的獲取方法。結(jié)合MANET路由協(xié)議，設(shè)計(jì)了信任評(píng)估系統(tǒng)，給出了信任機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方法。仿真結(jié)果表明，該信任機(jī)制可有效識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的惡意節(jié)點(diǎn)和不誠(chéng)實(shí)的推薦節(jié)點(diǎn)，從而大幅度提

7、升了網(wǎng)絡(luò)的整體性能，保證了網(wǎng)絡(luò)的可用性，同時(shí)又具有較好的工程可行性。
　　(4)針對(duì)節(jié)點(diǎn)在正常路由和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中表現(xiàn)出的自私行為，提出了基于博弈論的MANET激勵(lì)機(jī)制。從節(jié)點(diǎn)個(gè)體角度出發(fā)，建立了單階段報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)博弈模型，對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)中因自私行為導(dǎo)致的“囚徒困境”進(jìn)行了分析。提出了基于本地監(jiān)測(cè)的嚴(yán)厲針?shù)h相對(duì)懲罰策略以促進(jìn)節(jié)點(diǎn)間的合作，并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建了重復(fù)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)博弈模型，求解博弈的納什均衡，得到了激勵(lì)一致性條件。從群體的角度出發(fā)，