移動(dòng)自組網(wǎng)抗毀性及其評(píng)估方法研究.pdf

1、抗毀性是指系統(tǒng)在出現(xiàn)故障或遭受攻擊時(shí),能夠及時(shí)地完成其關(guān)鍵服務(wù)的能力?？箽圆粌H是網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基本性質(zhì),也是衡量一個(gè)國(guó)家政治、軍事、經(jīng)濟(jì)等抗毀能力的一個(gè)重要指標(biāo)。因此,抗毀性研究也成為了網(wǎng)絡(luò)與信息安全一個(gè)重要的研究方向。
　　 隨著人們對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)的研究不斷深入,其應(yīng)用領(lǐng)域也隨之不斷擴(kuò)大。然而,由于移動(dòng)自組網(wǎng)本身的特點(diǎn),容易出現(xiàn)故障或遭受攻擊,導(dǎo)致對(duì)其抗毀性的研究極具挑戰(zhàn)性。如何對(duì)抗毀性進(jìn)行定量分析,以及如何提高系統(tǒng)的抗毀性都是移

2、動(dòng)自組網(wǎng)抗毀性研究的關(guān)鍵問題。為了研究這些問題,本論文提出了抗毀性評(píng)估模型、抗毀機(jī)制、以及具有抗毀能力的路由協(xié)議。從不同的角度,采用多種方法和技術(shù),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(diǎn)故障的抗毀性定量評(píng)估模型。首先,針對(duì)影響移動(dòng)自組網(wǎng)抗毀性的各種故障進(jìn)行抗毀性建模,利用連續(xù)時(shí)間馬爾可夫鏈來精確地刻畫移動(dòng)自組網(wǎng)的抗毀性;其次,在對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)抗毀性建模的基礎(chǔ)上,以分段式路由、基于簇的多

3、路徑動(dòng)態(tài)源路由和基于多路徑的分段式路由三種協(xié)議為例,引入可靠性理論對(duì)大規(guī)模移動(dòng)自組網(wǎng)的抗毀性進(jìn)行分析和量化評(píng)估。通過實(shí)驗(yàn)對(duì)抗毀性進(jìn)行定量分析,結(jié)果表明了該方法的有效性。
　　 (2)提出了面向節(jié)點(diǎn)異常行為的抗毀性定量評(píng)估模型。通過對(duì)節(jié)點(diǎn)行為進(jìn)行建模和對(duì)三維網(wǎng)絡(luò)連通性進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)遭受攻擊時(shí)對(duì)三維移動(dòng)自組網(wǎng)抗毀性進(jìn)行定量評(píng)估。首先,采用了半馬爾可夫過程來對(duì)節(jié)點(diǎn)異常行為進(jìn)行建模,對(duì)三維移動(dòng)自組網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)最小度進(jìn)行了推導(dǎo);然后,在

4、對(duì)孤立節(jié)點(diǎn)問題進(jìn)行建模的基礎(chǔ)上,給出了一種用來分析網(wǎng)絡(luò)k-連通性的有效方法;通過對(duì)節(jié)點(diǎn)異常行為給三維網(wǎng)絡(luò)連通性所造成的影響進(jìn)行分析,得到了一種網(wǎng)絡(luò)保持k-連通時(shí)的抗毀性數(shù)學(xué)描述。最后,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)抗毀性進(jìn)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(diǎn)間的安全通信,以提高網(wǎng)絡(luò)的抗毀性,在抗毀性定量評(píng)估的基礎(chǔ)上,提出了移動(dòng)自組網(wǎng)中基于多約束和協(xié)同過濾的動(dòng)態(tài)信任機(jī)制。該機(jī)制的主要思想是:首先,采用一個(gè)帶多約束的信任更

5、新算法來評(píng)估節(jié)點(diǎn)間的直接信任。其中時(shí)間衰減因子保證了信任度隨時(shí)間進(jìn)行衰減;獎(jiǎng)勵(lì)因子保證了善意節(jié)點(diǎn)應(yīng)受到獎(jiǎng)勵(lì);懲罰因子保證了惡意節(jié)點(diǎn)應(yīng)受到懲罰。然后,通過采用協(xié)同過濾技術(shù)評(píng)估推薦信任,以此來阻止不誠(chéng)實(shí)的推薦。性能分析結(jié)果表明,該方法比Bayesian模型更能精確地計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的信任度。
　　 (4)提出了基于動(dòng)態(tài)信任機(jī)制的可信路由協(xié)議,其目的是進(jìn)一步驗(yàn)證所提出的動(dòng)態(tài)信任機(jī)制的有效性和提高系統(tǒng)的抗毀性。首先,結(jié)合動(dòng)態(tài)信任機(jī)制將DSR

6、協(xié)議擴(kuò)展為DTM-DSR協(xié)議。該協(xié)議根據(jù)節(jié)點(diǎn)對(duì)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(diǎn);然后,通過節(jié)點(diǎn)之間的信任度來建立一條可信路徑,以阻止惡意節(jié)點(diǎn)參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。最后,通過模擬對(duì)所提出的協(xié)議進(jìn)行性能分析,結(jié)果表明,與DSR協(xié)議和Bayesian—DSR協(xié)議相比,DTM-DSR路由協(xié)議能有效地提高網(wǎng)絡(luò)性能。
　　 網(wǎng)絡(luò)抗毀性及其評(píng)估的研究是該領(lǐng)域的一項(xiàng)基礎(chǔ)研究。本論文的工作是針對(duì)移動(dòng)自組網(wǎng)抗毀性及其評(píng)估中亟待解