机会网络中基于信誉的信任机制研究

摘要

机会网络是一种不需要源节点和目的节点之间存在完整路径，利用节点移动带来的相遇机会实现网络通信的移动自组织网络。当前关于机会网络数据转发机制的研究存在一个共同的假设，即节点之间相互合作。但在真实的机会网络应用中，节点间存在大量不合作的行为，包括不接收数据、接收但不转发数据等多种情形。论文对机会网络中节点的不合作行为进行了仿真，发现不合作行为对数据包成功投递率等网络性能造成了不同程度的危害。所以在机会网络的数据转发过程中，迫切需要引入信任机制来应对节点的不合作行为。
　　 论文结合机会网络动态连通、设备资源相对有限等特点，针对无基础设施的应用场景，研究并提出基于信誉的机会网络信任机制，重点从节点行为检测、信誉值计算与维护、转发决策与惩罚机制等方面给出了解决方案。主要工作包括:
　　 节点行为检测机制:综合Watchdog和端到端ACK机制的特点，提出了基于2ACK的节点行为监测方案。网络节点在转发数据包后，通过监听其下两跳节点反馈的ACK报文，判断其下一跳节点是否正常转发了数据。当收到有效ACK时，对下一跳节点的行为进行好评;否则对其行为给予差评，好评和差评参数将作为判断节点是否合作的信誉凭据。
　　 信誉值计算与维护机制:节点信誉值由直接信誉值和间接信誉值加权平均得出，前者根据好评和差评参数计算得到，后者来自于邻居节点对待评节点的信誉评价。信誉值计算充分考虑了时间、节点数量等因素，使其能准确反映节点的转发合作程度。为配合信誉值计算，信誉评价采用评价端存储的方式以防止节点对信誉评价的篡改;间接信誉值采用局部交换策略，并用直接信誉值对其进行可信度修正。
　　 转发决策与惩罚机制:在转发决策过程中，根据节点的信誉值判断其是否为合作节点，并将其作为候选下一跳节点的必备条件;对不合作节点建立黑名单机制并实施一定的惩罚，即在特定的时间内，限制其发送和接收数据，从而使不合作节点对网络的负面影响得到控制。
　　 论文分别结合Epidemic、Spray&Focus、Prophet和FirstContact数据转发机制进行了仿真实验，采用真实城市地图构建节点移动路径，各项参数均根据真实场景进行设置，实验结果表明:通过在机会网络中加载基于信誉的信任机制，保证了数据包在网络中始终沿着可信的合作节点进行传递，同时使不合作节点逐渐自愿参与网络中的数据转发，最终提高了数据包的成功投递率，降低了网络开销以及合作节点的能耗等，网络整体性能得到提高。

目录

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摘要

图目录

表目录

第一章 绪论

1．1．机会网络

1．1．1．机会网络简介

1．1．2．机会网络应用

1．1．3．机会网络转发机制

1．2．机会网络中引入信任机制的必要性

1．3．研究目标和内容

1．4．论文组织安排

第二章 研究基础

2．1．机会网络中节点不合作行为分析

2．1．1．节点不合作原因

2．1．2．不合作行为分类

2．1．3．不合作行为仿真实验

2．2．传统移动自组织网络中的信任解决方案

2．2．1．信任

2．2．2．信任机制分类

2．2．3．移动自组织网络中基于信誉的信任机制

2．3．机会网络中基于信誉的信任机制设计思想

2．4．本章小结

第三章 基于信誉的信任机制

3．1．网络场景及相关假设

3．2．信任机制模型

3．3．节点行为监测

3．3．1．不合作类型1行为监测

3．3．2．不合作类型2行为监测

3．3．3．节点行为监测流程

3．4．信誉值计算与维护

3．4．1．信誉评价存储策略

3．4．2．信誉值交换策略

3．4．3．信誉值计算

3．5．转发决策与惩罚机制

3．6．节点间数据转发流程

3．7．本章小结

第四章 基于信誉的信任机制仿真实验

4．1．仿真环境

4．1．1．平台介绍

4．1．2．仿真场景及设置

4．2．仿真结果及分析

4．2．1．不合作类型1节点对网络的影响

4．2．2．不合作类型2节点对网络的影响

4．2．3．节点不同合作度对网络的影响

4．3．本章小结

第五章 论文总结与未来工作

5．1．论文总结

5．2．未来工作

致谢

硕士期间发表论文

参考文献