移動自組網抗毀性及其評估方法研究.pdf

1、抗毀性是指系統(tǒng)在出現故障或遭受攻擊時,能夠及時地完成其關鍵服務的能力?？箽圆粌H是網絡的一個基本性質,也是衡量一個國家政治、軍事、經濟等抗毀能力的一個重要指標。因此,抗毀性研究也成為了網絡與信息安全一個重要的研究方向。
　　 隨著人們對移動自組網的研究不斷深入,其應用領域也隨之不斷擴大。然而,由于移動自組網本身的特點,容易出現故障或遭受攻擊,導致對其抗毀性的研究極具挑戰(zhàn)性。如何對抗毀性進行定量分析,以及如何提高系統(tǒng)的抗毀性都是移

2、動自組網抗毀性研究的關鍵問題。為了研究這些問題,本論文提出了抗毀性評估模型、抗毀機制、以及具有抗毀能力的路由協議。從不同的角度,采用多種方法和技術,探索解決上述問題的思路和方法。主要的創(chuàng)新性工作如下:
　　 (1)提出了一種面向節(jié)點故障的抗毀性定量評估模型。首先,針對影響移動自組網抗毀性的各種故障進行抗毀性建模,利用連續(xù)時間馬爾可夫鏈來精確地刻畫移動自組網的抗毀性;其次,在對移動自組網抗毀性建模的基礎上,以分段式路由、基于簇的多

3、路徑動態(tài)源路由和基于多路徑的分段式路由三種協議為例,引入可靠性理論對大規(guī)模移動自組網的抗毀性進行分析和量化評估。通過實驗對抗毀性進行定量分析,結果表明了該方法的有效性。
　　 (2)提出了面向節(jié)點異常行為的抗毀性定量評估模型。通過對節(jié)點行為進行建模和對三維網絡連通性進行分析,實現在節(jié)點遭受攻擊時對三維移動自組網抗毀性進行定量評估。首先,采用了半馬爾可夫過程來對節(jié)點異常行為進行建模,對三維移動自組網的節(jié)點最小度進行了推導;然后,在

4、對孤立節(jié)點問題進行建模的基礎上,給出了一種用來分析網絡k-連通性的有效方法;通過對節(jié)點異常行為給三維網絡連通性所造成的影響進行分析,得到了一種網絡保持k-連通時的抗毀性數學描述。最后,通過實驗對抗毀性進行定量分析,表明了該方法的有效性和合理性。
　　 (3)為保證節(jié)點間的安全通信,以提高網絡的抗毀性,在抗毀性定量評估的基礎上,提出了移動自組網中基于多約束和協同過濾的動態(tài)信任機制。該機制的主要思想是:首先,采用一個帶多約束的信任更

5、新算法來評估節(jié)點間的直接信任。其中時間衰減因子保證了信任度隨時間進行衰減;獎勵因子保證了善意節(jié)點應受到獎勵;懲罰因子保證了惡意節(jié)點應受到懲罰。然后,通過采用協同過濾技術評估推薦信任,以此來阻止不誠實的推薦。性能分析結果表明,該方法比Bayesian模型更能精確地計算節(jié)點之間的信任度。
　　 (4)提出了基于動態(tài)信任機制的可信路由協議,其目的是進一步驗證所提出的動態(tài)信任機制的有效性和提高系統(tǒng)的抗毀性。首先,結合動態(tài)信任機制將DSR

6、協議擴展為DTM-DSR協議。該協議根據節(jié)點對其鄰居的信任度做出路由決策,選擇信任度高的鄰居作為下一跳節(jié)點;然后,通過節(jié)點之間的信任度來建立一條可信路徑,以阻止惡意節(jié)點參與數據轉發(fā)。最后,通過模擬對所提出的協議進行性能分析,結果表明,與DSR協議和Bayesian—DSR協議相比,DTM-DSR路由協議能有效地提高網絡性能。
　　 網絡抗毀性及其評估的研究是該領域的一項基礎研究。本論文的工作是針對移動自組網抗毀性及其評估中亟待解