異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、構(gòu)成復(fù)雜、覆蓋廣，業(yè)務(wù)種類及服務(wù)質(zhì)量要求多樣，因此為了不同客戶的異構(gòu)化、個(gè)性化的通信需要，未來無線通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)特征與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及其設(shè)計(jì)方法、以及物理層技術(shù)呈現(xiàn)異構(gòu)化傾向。異構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為未來的無線通信網(wǎng)絡(luò)研究工作中必須面對(duì)的問題。異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)能夠充分利用現(xiàn)有不同無線網(wǎng)絡(luò)之間的特性互補(bǔ)效能，為不同的用戶提供較好的接入服務(wù)，從而讓用戶享受到更便捷的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)，對(duì)它的研究具有重大的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用前景

2、。
　　 異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它需要各類接入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在各用戶平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)協(xié)作通信和無縫對(duì)接，最終形成一個(gè)自適應(yīng)、高度自治的網(wǎng)絡(luò)，具有良好的自組織性、可伸縮性和重構(gòu)性。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)存在較大差異，因此傳統(tǒng)成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不能直接運(yùn)用于異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)。論文首先詳細(xì)分析了現(xiàn)有安全路由、QoS 映射技術(shù)、以及安全認(rèn)證技術(shù)的研究現(xiàn)狀和不足，總結(jié)出其在異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中所面臨的挑戰(zhàn)，然后針對(duì)這些挑戰(zhàn)提出了相應(yīng)的算法及

3、方案，并通過大量的仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 本文主要取得如下研究成果：
　　 （1）針對(duì)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中存在的主要安全問題，提出了基于虛擬子網(wǎng)與物理子網(wǎng)相結(jié)合的節(jié)點(diǎn)信譽(yù)路由技術(shù)。根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分物理子網(wǎng)，采用直接評(píng)價(jià)與間接評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信譽(yù)評(píng)價(jià)，將節(jié)點(diǎn)按照不同的信譽(yù)區(qū)間劃分成多個(gè)虛擬子網(wǎng)，且不同的虛擬子網(wǎng)代表了不同的安全性與服務(wù)質(zhì)量。同一虛擬子網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)按照鏈路質(zhì)量進(jìn)行路由選擇。最后通過對(duì)惡意節(jié)點(diǎn)與自私節(jié)點(diǎn)的

4、實(shí)驗(yàn)表明，該模型能夠有效地隔離惡意節(jié)點(diǎn)并選擇最優(yōu)路由來避免自私節(jié)點(diǎn)。
　　 （2）針對(duì)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中的QoS 映射問題，提出了一種新的QoS 映射模型，該模型由核心網(wǎng)QoS 代理服務(wù)器（CQA）和接入網(wǎng)QoS 代理服務(wù)器（AQA）來進(jìn)行實(shí)施。該模型主要由局部QoS 信息收集與匯總、全局QoS 信息注冊(cè)，在CQA 節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建QoS 靜態(tài)映射模式，CQA與各AQA 共享全局QoS的模式，各AQA 節(jié)點(diǎn)上根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)包請(qǐng)求創(chuàng)建QoS

5、動(dòng)態(tài)映射模式四部分組成。為解決了目前無線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中鏈路通信資源差異大，通信質(zhì)量變化快等現(xiàn)象提出了一種解決方法與實(shí)現(xiàn)機(jī)制，通過Z 語言進(jìn)行了形式描述，并通過Objective-Z 形式化工具進(jìn)行了形式化證明。最后在OPNet 仿真平臺(tái)上建立了仿真場(chǎng)景，并進(jìn)行了相關(guān)驗(yàn)證，結(jié)果表明該模型能有效解決QoS的映射問題。
　　 （3）針對(duì)異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中分布式安全認(rèn)證問題，提出了一種基于單向HASH 函數(shù)和LaGrange 插值多項(xiàng)式組的（t

6、，n）門限方案的隨機(jī)密鑰預(yù)共享安全引導(dǎo)模型，分為基于單向HASH函數(shù)和LaGrange 插值多項(xiàng)式組的密鑰預(yù)共享安全引導(dǎo)過程以及基于門限數(shù)字簽名的密鑰安全恢復(fù)協(xié)議的安全引導(dǎo)過程兩部分。該模型由于采用了單向HASH 函數(shù)，使得每個(gè)密鑰分片的子密鑰不會(huì)被公開，同時(shí)在密鑰恢復(fù)協(xié)議的安全引導(dǎo)過程中引入了門限數(shù)字簽名機(jī)制，可以有效防止和檢測(cè)在密鑰恢復(fù)或重組過程中的欺騙行為以及DoS 攻擊。實(shí)驗(yàn)中本文從模型的計(jì)算復(fù)雜度、引導(dǎo)過程的安全性、安全引導(dǎo)成