移動自組網路由及相關安全技術研究.pdf

1、移動自組網(Mobile Ad Hoc Network，MANET)是由一組帶有無線收發(fā)裝置的移動終端組成的一個多跳的臨時性自治系統，網絡通訊依靠節(jié)點之間的相互協作，以無線多跳的方式完成，具有組網快捷、靈活、抗毀性強，且不受固定網絡設施約束等優(yōu)勢。移動自組網不僅適用于軍用通信，也適用于環(huán)境監(jiān)測、災后現場、野外科學考察及家庭網絡等民用通信領域。但是，開放的網絡體系、共享開放的無線媒質、受限的網絡能力以及動態(tài)的網絡拓撲等新特性的引入，使得傳

2、統網絡的路由方式不再適用于移動自組網環(huán)境。設計符合移動自組網特點與要求的路由方法，是移動自組網實際應用中必須解決的核心問題。
　　現有移動自組網路由協議在路由效率和可擴展性等方面存在諸多問題，而且缺乏有效安全機制，無法有效的應對系統中的惡意行為及不可靠的服務質量。本文圍繞路由效率和路由安全問題，開展了廣泛且深入的研究，構建了高效的路由模型以及有效的安全機制，對現有研究成果的空白與不足進行了填補和改進，主要工作包括:
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3、)深入研究了結構化P2P(Peer-to-Peer Computing)路由技術與MANET路由技術的融合方法。針對對稱的P2P拓撲結構及其路由算法，提出了基于Kademlia的MANET路由模型。通過分布式散列表技術將MANET物理節(jié)點映射到基于異或度量的覆蓋網拓撲中，實現了基于P2P計算模式的路由方法。提出了基于DHT的全新高效的路由發(fā)現和路由維護方法。提出了獨特的路由優(yōu)化策略，進一步提升了路由效率。仿真結果表明，與其他基于P2P計

4、算模式的MANET路由模型和傳統MANET路由協議相比，該模型在各項路由性能上都取得了較大的優(yōu)勢，具有更好的可擴展性和魯棒性。
　　(2)針對非對稱的P2P拓撲結構及其路由算法，提出了基于Terrace拓撲的MANET路由模型。通過將MANET網絡系統投影到Terrace拓撲上，定義了覆蓋層的非對稱拓撲結構MRT(MANET Routing Tree)，設計了高效的MRT構造算法，并對算法的收斂性進行了證明。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，在物理網絡中則利用源路由轉發(fā)分組。借鑒P2P系統中的對象存取機制，提出了有效的路由優(yōu)化策略:基于DHT的路由共享機制和基于DHT的路由發(fā)現機制。提出了高效的基于分布式散列表的MRT拓撲修補方法。仿真結果表明，較之傳統MAENT路由算法，該路由模型具有更高的路由效率、更強的動態(tài)適應能力和更好的可擴展性。
　　(3)針對移動自組網中可能存在的惡意節(jié)點，提出了基于貝葉斯框架的MANET分布式信任機制。明確定

6、義了移動自組網環(huán)境下的信任的含義，構建了基于貝葉斯框架的信任模型，給出了信任度和聲譽度的計算方法，深入分析了信任計算中存在的準確性問題和安全問題，并對計算方法進行了改進，使信任模型能夠抵御詆毀攻擊和偏見攻擊。深入研究了分布式信任管理機制，提出了有效的交互證據收集方法和信任推薦的獲取方法。結合MANET路由協議，設計了信任評估系統，給出了信任機制的實現方法。仿真結果表明，該信任機制可有效識別網絡中的惡意節(jié)點和不誠實的推薦節(jié)點，從而大幅度提

7、升了網絡的整體性能，保證了網絡的可用性，同時又具有較好的工程可行性。
　　(4)針對節(jié)點在正常路由和數據轉發(fā)過程中表現出的自私行為，提出了基于博弈論的MANET激勵機制。從節(jié)點個體角度出發(fā)，建立了單階段報文轉發(fā)博弈模型，對移動自組網中因自私行為導致的“囚徒困境”進行了分析。提出了基于本地監(jiān)測的嚴厲針鋒相對懲罰策略以促進節(jié)點間的合作，并以此為基礎構建了重復報文轉發(fā)博弈模型，求解博弈的納什均衡，得到了激勵一致性條件。從群體的角度出發(fā)，