無線多跳網(wǎng)絡(luò)中基于可信的安全協(xié)作通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著移動通信研究的發(fā)展，一種不依賴固定基礎(chǔ)設(shè)施，具有動態(tài)變化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)可以任意移動的新型無線網(wǎng)絡(luò)——無線多跳網(wǎng)絡(luò)(Ad Hoc網(wǎng)絡(luò))，正日益受到各界的關(guān)注。相對有線網(wǎng)絡(luò)而言，無線多跳網(wǎng)絡(luò)有著自身的特點(diǎn)，但其安全性也給我們帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，為了使網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)能快速、有效、安全地傳輸信息，研究適用于無線多跳網(wǎng)絡(luò)的的安全機(jī)制顯然是十分重要的。
　　 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密、用戶認(rèn)證、密鑰管理、訪問控制等安全措施仍然是網(wǎng)絡(luò)安全性研

2、究的重要方法，而協(xié)作通信技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的研究安全問題的有效手段。協(xié)作技術(shù)可以應(yīng)用于某個通信網(wǎng)絡(luò)的不同層，也可應(yīng)用于不同的通信網(wǎng)絡(luò)。協(xié)作技術(shù)的首要前提就是通過協(xié)作，使所有參與協(xié)作通信的實體都能獲得利益。無線多跳網(wǎng)絡(luò)的形成很大程度上要看是否能給“理性”的個體提供一個結(jié)構(gòu)支持，通過合適的激勵使其協(xié)同工作。
　　 本文在全面分析國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，以無線多跳網(wǎng)絡(luò)為研究背景，利用可信模型和博弈理論研究協(xié)作通信中的社會級協(xié)作，圍繞

3、節(jié)點(diǎn)協(xié)作、安全路由以及模型安全等一系列關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，提出相應(yīng)的安全性解決方案。
　　 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要包括：
　　 (1)在節(jié)點(diǎn)協(xié)作方面，將社會網(wǎng)絡(luò)中的信任機(jī)制引入節(jié)點(diǎn)模型，通過對信任模型中虛假推薦、懲罰救贖、迭代收斂和局部信任度合理性的分析，建立了依據(jù)全局信任度、網(wǎng)絡(luò)流量的局部信任度和安全推薦信任度的信任模型，利用信任衰退的懲罰機(jī)制和節(jié)點(diǎn)救贖機(jī)制，在無線Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下激勵節(jié)點(diǎn)的協(xié)作，抵御惡意節(jié)點(diǎn)的反協(xié)

4、作攻擊。此外，由于信任度評價算法的收斂性，避免了以往的全局信任度模型中的全網(wǎng)無限迭代問題，同時基于拓?fù)渥儞Q的推薦信任度計算方法，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。
　　 (2)針對Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)過程，提出了一個基于全局懲罰機(jī)制的重復(fù)博弈轉(zhuǎn)發(fā)模型，討論了整個網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作狀態(tài)處于納什均衡的條件。該模型充分考慮了節(jié)點(diǎn)理性，利用元模型設(shè)計轉(zhuǎn)發(fā)策略的計算，提出以降低惡意節(jié)點(diǎn)將來收益的恐懼來促進(jìn)協(xié)作。最后仿真結(jié)果表明：懲罰機(jī)制的存在有利于節(jié)

5、點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)概率的提高。
　　 (3)以Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的位置輔助路由協(xié)議(LAR)為研究背景，提出一種基于距離的改進(jìn)算法(DBLAR)，利用對目的節(jié)點(diǎn)位置信息的跟蹤，根據(jù)節(jié)點(diǎn)之間距離的變化來動態(tài)調(diào)整路由發(fā)現(xiàn)，使得在LAR路由發(fā)現(xiàn)失敗時避免采用全網(wǎng)洪泛機(jī)制。此外，通過設(shè)置距離更新門限(DUT)和相關(guān)距離矢量的檢測達(dá)到節(jié)點(diǎn)位置信息實時性與更新負(fù)載的平衡及調(diào)整節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)條件的目的。仿真結(jié)果表明：相比于LAR，改進(jìn)算法在分組成功投遞率，平均

6、端到端時延和路由負(fù)載上都有一定提高。
　　 (4)針對DBLAR無法抵御惡意節(jié)點(diǎn)拒絕服務(wù)(DoS)攻擊的安全性問題，建立可信節(jié)點(diǎn)模型，加載到位置輔助路由的路由發(fā)現(xiàn)中以解決安全漏洞。改進(jìn)的安全可信位置輔助路由算法(ST-LAR)利用節(jié)點(diǎn)的直接信任度和間接信任度避免信任值低的惡意節(jié)點(diǎn)加入路由轉(zhuǎn)發(fā)工作。仿真結(jié)果表明：在開銷方面有所損失的情況下，改善了平均端到端時延、分組成功投遞率及吞吐量，并保證了路由的安全性。
　　 (5)針