无线网络中融合信任与双曲度量的安全路由研究

摘要

无线Adhoc网络由于缺乏固定的基础设施、拓扑结构的动态变化、无线信道的完全开放等原因，更易遭受来自网络外部未授权节点以及内部自私节点的攻击行为。因为能量、存储、计算等资源受限，其中内部自私节点攻击最难以防范，为了节约自身资源，这些节点通过减少与网络中其他节点的合作而表现出自私的行为。因此，本文对无线Adhoc网络中基于信任的安全路由协议进行深入研究。
　　近些年，地理路由协议以其独立、局部以及分布式地选择路由而具有良好的鲁棒性和可扩展性，在无线Adhoc网络中得到广泛的使用和发展。但是，地理路由协议容易遇到贪婪转发策略失败的“路由空洞”问题。为了解决这一问题，本文选择基于双曲空间，通过贪婪嵌入保证100％地实现贪婪转发，并在此基础上进一步改进，在该贪婪路由中加入信任度量因子来有效地抵制网络中自私节点的攻击行为，以保证节点间通信与计算的安全性。
　　在基于地理位置信息路由协议研究的基础上，本文考虑路由安全因素，提出融合信任和双曲度量的安全路由协议，即TSR协议(Trust-basedSecureRoutinginHyperbolicSpace)，它不仅可以有效地避免“路由空洞”问题，更重要的是还能够解决网络中自私节点的攻击行为。TSR协议在数据包的贪婪转发中同时考虑节点的信任度，通过融合信任和双曲距离两个度量因子进行路由决策，从而提高路由转发的成功率。首先，构造信任评估模型来得到原始物理链路图的带权值的信任拓扑。其次，为了将此信任图贪婪地嵌入到双曲空间，类似于社交网络中信任和社会距离的关系，在不改变原始连通关系的情况下，先通过插入虚拟节点的方法将这个信任图标准化为边权值为1的简单链路图，再贪婪地嵌入到双曲空间，实现贪婪路由。最后，通过仿真模拟对提出的方案进行全面的评估与分析，测试在双曲空间中TSR协议运行的安全性能。仿真结果表明，TSR协议具有较高的数据分组转发率，与以往不考虑信任的路由协议相比，其成功转发率提高大概10％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状及发展动态分析

1．2．1 双曲空间中地理路由研究

1．2．2 基于信任的安全路由研究

1．3 本文研究内容

1．4 本文章节安排

1．5 本章小结

第二章 双曲空间的几何性质

2．1 双曲空间概述

2．2 双曲度量的计算

2．3 贪婪嵌入的概念

2．4 本章小结

第三章 基于信任的地理路由研究

3．1 地理路由协议概述

3．2 “路由空洞”问题解决方案

3．2．1 “路由空洞”问题描述

3．2．2 贪婪周边无状态路由协议(GPSR)

3．2．3 基于双曲空间的地理路由协议

3．3 欧式空间中基于信任的贪婪路由协议

3．3．1 信任度量的建立过程

3．3．2 基于信任的贪婪路由协议

3．4 本章小结

第四章 双曲空间中基于信任的安全地理路由协议

4．1 TSR算法的产生

4．2 信任评估模型

4．3 信任图的标准化过程

4．3．1 标准化的思想方法

4．3．2 信任图标准化步骤

4．4 TSR：双曲空间中基于信任的安全地理路由协议

4．5 本章小结

第五章 TSR协议仿真模拟及性能分析

5．1 场景配置

5．2 结果分析

第六章 结束语

致谢

参考文献

硕士期间研究成果