一种基于网格的地理位置路由协议

摘要

无线传感器网络被认为是近年来信息感知和采集的一场革命。它能够在任何时间，任何地点和任何环境下提供详实可靠的信息。因而被广泛的应用于军事斗争，环境监测，交通管理，医疗卫生等领域。然而由于传感器网络一般被部署在恶劣环境中，加之其网络本身具有一定脆弱性，因而传感器网络的鲁棒性以及安全性引起了人们极大的关注。 本文主要研究了无线传感器网络的路由协议的设计，分析比较了现有的路由协议，以及无线传感器网络中存在的安全威胁。在此基础上，选择了地理路由协议(GEAR)作为研究重点，提出改进思路，概括起来有以下几点： 1、本文改进了GEAR协议兴趣在事件区域中扩散的方式。结合了GAF算法，将整个监测区域划分成网格，兴趣首先在网格的簇头节点之间进行扩散，再由簇头节点将兴趣传播到网格中的其他节点。 2、本文采用了对检测数据按范围进行标记，簇头节点不需要知道实际的数据，就能够对数据包进行融合。 3、针对原有地理路由协议没有考虑安全性的缺点，本文利用基于区域的随机密钥预分配方案，在节点传输数据前，通过验证邻居节点所持有的密钥，检验节点所声明的位置是否真实，从而加强了路由的安全。

目录

声明

摘 要

前 言

0.1研究背景

0.1.1军事应用

0.1.2环境观测和预报系统

0.1.3医疗护理

0.1.4智能家居

0.1.5建筑物状态监控

0.2研究现状

0.2.1系统功耗

0.2.2网络拓扑控制与网络协议

0.2.3网络安全

0.2.4时间同步与定位技术

0.3 本文的主要工作与篇章结构

第一章无线传感器网络简介

1.1 什么是无线传感器网络

1.2 无线传感器网络的特点

1.2.1大规模网络

1.2.2自组织、动态性网络

1.2.3可靠的网络

1.2.4应用相关的网络

1.2.5以数据为中心的网络

1.3 无线传感器网络的体系结构

1.4 传感器节点的限制

1.4.1电源能量有限

1.4.2 信能力有限

1.4.3计算存储能力有限

1.5 无线传感器网络与Ad-hoc网络的区别

1.6 本章小结

第二章无线传感器网络路由协议

2.1 无线传感器网络协议栈

2.2 无线传感器网络路由协议分类及介绍

2.2.1层次路由协议

2.2.2数据为中心的路由协议

2.2.3能量感知路由协议

2.2.4地理位置路由协议

2.2.5基于服务质量的路由协议

2.3 主要路由协议的分析对比

2.4 无线传感器网络安全性分析

2.4.1 WSNs的安全需求

2.4.2 WSNs的安全体系结构

2.4.3 WSNs面临的攻击类型及介绍

2.5.主要路由协议对于攻击的抵抗性对比

2.6 SPINS安全框架

2.7 安全引导问题

2.7.1预共享密钥模型

2.7.2随机密钥预分布模型

2.8 本章小结

第三章GEAR协议及其改进

3.1 GEAR路由协议介绍

3.2 GAF(geographical adaptive fidelity)算法

3.3 GEAR路由改进方案

3.3.1问题描述

3.3.2解决方案

3.3.3仿真实验及结果分析

3.4 本章小结

第四章GEAR路由的安全性设计

4.1 GEAR路由的安全性分析

4.2 GEAR路由中安全性设计的主要目标及思想

4.3 基于区域的随机密钥预分配方案

4.3.1第一阶段，密钥预分配阶段

4.3.2第二阶段，共享密钥发现阶段

4.3.3第三阶段，路径密钥建立阶段

4.4解决方案

4.4.1密钥预分配阶段

4.4.2节点验证阶段

4.5安全性分析

4.6 本章小结

第五章结束语

5.1 本文工作总结

5.2 对后续工作的设想

参考文献

致 谢