具有安全性和QoS保證的Ad Hoc網(wǎng)絡路由協(xié)議研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和便攜設備的不斷普及，人們對于低成本、易用的無線網(wǎng)絡的期望與日俱增。而AdHoc網(wǎng)絡以其優(yōu)越的自組織特性成為最理想的候選技術(shù)之一。作為一種動態(tài)的多跳無線網(wǎng)絡，AdHoc網(wǎng)絡僅僅由一些移動節(jié)點組成而沒有任何基礎(chǔ)設施和中心管理，每個節(jié)點在網(wǎng)絡中都是對等的實體，它們既作為終端也作為路由器。 制約目前AdHoc網(wǎng)絡廣泛應用的主要原因之一是缺乏一個能夠適合各種場景，簡單易用的路由協(xié)議。AdHoc網(wǎng)絡的開放性特點要求該

2、路由協(xié)議不僅能夠提供基本的路由能力，而且能夠保護用戶隱私權(quán)，以及能夠滿足用戶對于多媒體通信服務質(zhì)量QoS(QualityofService)日益強烈的要求。本文根據(jù)AdHoc網(wǎng)絡的基本特性，在充分分析和論證國際上各種路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，對適應安全性和QoS要求的路由協(xié)議的幾個相關(guān)問題進行了深入研究： 第一，動態(tài)偽隨機地址分配。針對當前動態(tài)地址分配協(xié)議存在的各種問題，設計了一種全新的動態(tài)地址分配協(xié)議PRAC(PseudoRandom

3、AddressConfiguration)。該協(xié)議利用移位寄存器的狀態(tài)作為地址，并通過簡單的移位、邏輯運算和一跳交互通信就可以完成地址分配。該協(xié)議還能有效地應對網(wǎng)絡分割、合并以及地址遞歸等各種問題，并能實現(xiàn)地址利用最大化。 第二，混合式路由協(xié)議。針對當前各種路由協(xié)議沒有很好的普適性問題，基于最優(yōu)鏈路狀態(tài)路由OLSR(OptimizedLinkStateRouting)協(xié)議多點中繼MPR(MultipointRelay)和AdHo

4、c按需距離矢量AODV(AdHocOn-DemandDistanceVector)協(xié)議路由動態(tài)維護的特性，設計了一種AODV與OLSR混合式路由協(xié)議AOHR(AODVandOLSRHybridRouting)。采用AOHR的節(jié)點在和所維護區(qū)域半徑內(nèi)節(jié)點通信時，利用先應式路由協(xié)議OLSR提供的路由信息；而和區(qū)域外節(jié)點通信時，利用后應式路由協(xié)議AODV進行路由建立。由于使用了OLSR協(xié)議提供的多點中繼轉(zhuǎn)發(fā)，因此AOHR減少了AODV廣播包的

5、網(wǎng)絡開銷。為了更好的適應各種復雜的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，還設計了動態(tài)維護區(qū)域半徑的AOHR協(xié)議。該協(xié)議能夠很好的抵御各種網(wǎng)絡密度和移動性對協(xié)議性能的影響，具有較好的可用性。 第三，路由協(xié)議的安全性。為了提高AOHR協(xié)議的安全性，首先研究了制約分布式門限密碼學在AdHoe網(wǎng)絡應用的技術(shù)難題，分別提出了抵御短期攻擊者的多跳認證授權(quán)算法和抵御長期攻擊者的公開可校驗并行份額更新算法。在這基礎(chǔ)上，利用公開密鑰加密系統(tǒng)提高了AOHR協(xié)議的安全性。由

6、于動態(tài)維護區(qū)域半徑的AOHR協(xié)議能夠提供足夠的節(jié)點信息，因此減少了更新證書和份額的復雜性，具有較優(yōu)越的性能。 第四，路由協(xié)議的QoS保證。針對用戶對于實時多媒體通信QoS保證的基本要求，首先在AOHR中增加了多跳帶寬保護功能。隨后對現(xiàn)有的底層802.11e協(xié)議作了簡單修改，使其不僅能利用IP分組頭區(qū)分接入類AC(AccessCategory)，而且能夠利用IP分組頭對分組在每個接入類中的優(yōu)先級進行細分。通過這種方法能夠使高優(yōu)先級