Ad Hoc网络基于网络编码的防窃听算法研究与仿真

摘要

Ad Hoc网络是一种自组织、多跳、无中心的无线网络，因其组网灵活、自控制等诸多优点，在军事和民用领域得到了广泛应用，但多跳通信以及无线信道的开放特性为窃听者的窃听行为提供了便利。目前，防窃听算法主要采用密码学的各种加密策略，但是密码学算法具有复杂性、静态性和有中心性，难以满足具有有限资源、动态拓扑和分布式特征的Ad Hoc网络，因此研究简便、容错、分布式的防窃听算法成为Ad Hoc网络成为迫切需要研究和解决的关键问题。
　　针对Ad Hoc网络窃听信道的任意性和窃听行为的不易检测性提出融合时间戳和同态签名的安全检测算法，利用窃听者窃听之后实施的攻击行为—污染攻击和重放攻击评估节点的安全度，进而利用信道两端节点的安全度的加权和评估信道的安全度。安全检测算法在RSA签名方案的基础上添加了同态思想和时间戳，使得算法能同时检测被实施污染或重放攻击的网络编码包。针对Ad Hoc网络各路径的安全程度和数据包要求的保密程度，选择不同的网络编码策略。当数据流为高保密度要求时，采取基于编码向量加密的网络编码算法，当数据流为低保密度要求时，采取基于t—n门限的网络编码算法，各种算法相互配合以减轻Ad Hoc网络中的窃听攻击所带来的危害。
　　在NS2仿真平台上对所研究的防窃听方案行了仿真分析。仿真结果表明，研究的Ad Hoc网络基于网络编码的防窃听算法在付出较小开销的代价下，能够达到对数据的保密要求，同时提高了吞吐率，减少了数据包的丢失与重传，降低了端到端延迟和能耗等。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 Ad Hoc网络概述

1．2 Ad Hoc网络安全协议

1．3 论文的组织结构

第2章 Ad Hoc网络防窃听算法研究现状

2．1 密码学体制

2．1．1 密码学体制

2．1．2 密码学体制的局限性

2．2 安全网络编码策略

2．2．1 防窃听网络编码基本思想

2．2．2 安全网络编码的研究背景及现状

2．2．3 Ad Hoc网络中的安全网络编码算法

2．3 小结

第3章 Ad Hoc网络基于网络编码的防窃听算法

3．1 方案设计

3．2 融合时间戳和同态签名的安全检测算法

3．2．1 研究思想

3．2．2 具体算法

3．2．3 安全性分析

3．3 安全度计算

3．3．1 节点安全度

3．3．2 动态阈值

3．4 基于安全度的多径选择算法

3．4．1 路由请求

3．4．2 路由应答

3．5 基于网络编码的防窃听算法

3．5．1 基于编码向量加密的网络编码算法

3．5．2 基于交叉分代的稀疏矩阵网络编码算法

3．5．3 基于t-n门限的网络编码算法

3．6 小结

第4章 仿真与性能分析

4．1 NS2仿真环境简介

4．2 功能模块的实现

4．3 场景设置与仿真结果分析

4．3．1 仿真参数定义

4．3．2 仿真分析

4．4 小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 未来研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的科研项目情况