基于蚁群算法的Ad Hoc网络安全路由算法研究

摘要

移动Ad Hoc网络的对等体系结构使得其比传统网络面临更多的安全威胁，使得移动Ad Hoc网络安全路由协议成为当前研究的热点。本文围绕Ad Hoc的网络安全问题以及安全目标，提出了一种新的行为信任模型和安全路由算法。路由算法利用网络运行中反馈的信息建立行为信任模型，通过信任值筛选出恶意节点，并且可实现多种安全属性下对邻居节点的综合评价；使用蚁群算法完成路由组建和维护部分，有效地兼顾了网络性能问题。本文的主要内容如下：
　　 1、基于信任理论提出了新的行为信任模型：用户收集邻居节点的肯定经验和否定经验作为评价邻居节点信任度的依据。信任值的表现形式为连续值，表示了信任与不信任程度的百分比；并且以非线性方式增长。模型为节点设立“待考察”状态，防止合法节点因为网络性能原因被其他节点误以为是恶意节点；设立绝对不可信任节点域，提高了节点对于网络安全的警惕性。
　　 2、基于蚁群算法的Ad Hoc网络安全路由协议(ANT T)：主要涉及蚁群算法的改进，以及蚁群算法和行为信任模型的结合。1)本文深入研究了蚁群算法的基本原理，重点改进了蚁群算法中的信息素调节机制。改进后的蚁群算法把安全(信任度)、跳数和时延作为优化目标。跳数为启发式值，有效地防止了蚂蚁过分依赖信息素寻找路由。信任度和时延为信息素增量机制中的加权值。信任度高、时延小的节点获得的信息素增量大；反之，信息素增量小。当信任度为负数的时候，信息素增量将为负值，有效地防止了恶意节点加入数据报文的交互过程。2)协议应用三种蚂蚁实现路由协议中的蚁群算法。不同类别的蚂蚁被区别赋予信息素，并赋予不同的搜索方向，加快了算法的收敛速度、提高了算法的全局搜索性能。多径路由使得链路发生变化的时候，可以很快找到新的最优路径代替原路径发送数据。
　　 3、对信任模型以及ANT T路由协议的可行性仿真实验结果表明：新的行为信任模型能有效地通过恶意节点的行为性质识别出恶意节点，并且不会造成其他网络性能的下降。ANT T路由协议不仅能够有效地识别恶意节点，当恶意节点在活动链路中的时候，ANT T能较快地找出新的最优信任路径发送数据。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2相关研究现状

1.2.1安全路由研究现状

1.2.2信任模型的研究现状

1.3研究工作的主要内容

1.4论文组织结构

第二章 移动Ad Hoc网络路由协议及其安全性分析

2.1移动Ad Hoe网络简介

2.2移动Ad Hoc路由协议分类

2.2.1表驱动路由协议

2.2.2按需驱动路由协议

2.2.3混合路由协议

2.3安全问题与安全目标

2.4本章小结

第三章 一种新的行为信任模型

3.1信任理论

3.2信任与安全

3.3现有模型的主要问题

3.4新的信任模型

3.4.1相关定义

3.4.2模型描述

3.4.3参数对算法性能影响

3.4.4实例分析

3.4.5模型实现

3.5本章小结

第四章 基于蚁群算法的Ad Hoc网络安全路由协议

4.1蚁群算法概述

4.1.1蚁群算法的形成与发展

4.1.2蚁群算法的基本原理

4.1.3基本蚁群算法的缺点

4.2蚁群算法的改进

4.2.1随机状态转移规则

4.2.2信息素调节机制

4.3基于蚁群算法的Ad Hoc安全路由协议(ANT_T)

4.3.1相关定义

4.3.2算法描述

4.3.3参数对算法的影响

4.3.4信任模型与蚁群算法的辨证关系

4.4本章小结

第五章 ANT_T协议性能评估

5.1仿真工具介绍

5.2仿真环境

5.3仿真结果

5.3.1环境友好状态

5.3.2恶意节点环境

5.4本章小结

第六章 论文总结及研究展望

6.1论文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻硕间取得的研究成果