无线Ad Hoc网络中跨层自私行为及检测机制研究

摘要

无线Ad Hoc网络因其分布式拓扑和灵活快速的组网方式而成为当今最为广泛流行的网络。由于无线信道资源的限制,当前的MAC层协议通常采用随机竞争机制接入无线信道。然而,随着网络技术的发展,在资源有限的条件下,自治的无线终端为了抢占资源可能会从自身利益出发,采取自私行为,违背原有的协议规定去获取更高的利益。近年来,无线网络终端自私行为的问题,成为危及网络安全及可信性的一类新的问题,受到国内外研究者越来越多的关注。
　　 自私终端可能采取不同的策略以最大化吞吐率或最小化延迟的形式来增大自身对无线信道的占用率,其中较为常用的策略是自私终端在每次MAC层执行二进制指数退避的过程中都设定一个很小的退避值。此外,还有一些终端会通过从网络层获得的跨层信息来设置这个退避值。本文使用仿真工具Qualnet4.0,通过测量无线终端在MAC层的平均介质接入延迟,分析了无线终端在MAC层自私行为及跨层自私行为对网络性能的影响。仿真结果表明,随着自私终端所选择的竞争窗口的减小,自私终端的平均接入延迟逐渐减小,而正常行为终端的平均接入延迟逐渐增大；随着整个网络中自私终端数的增加,自私终端和正常终端的平均接入延迟都会增大。
　　 针对无线终端的自私行为,本文提出一种基于统计方法的跨层检测算法。运行在混杂模式下的每一个无线终端监听其邻居终端的介质接入延迟序列,通过跨层信息从延迟序列中提取需要的延迟值,将经过计算的延迟和与延迟阈值相比较,根据比较结果判断被检测终端是否自私。在此基础上引入的信誉评估机制和惩罚机制可以促使自私终端改正其行为而重新具有协作性。仿真结果表明,所提出的跨层检测算法具有较高的准确性和较低的误报率,该机制能够有效提高自私终端的协作性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 无线Ad Hoc网络

1.1.1 无线Ad Hoc网络的基本概念

1.1.2 无线Ad Hoc网络的协议栈结构

1.1.3 无线Ad Hoc网络的应用前景

1.2 无线Ad Hoc网络中的自私行为

1.2.1 自私行为产生的原因

1.2.2 自私行为的分类

1.3 无线Ad Hoc网络终端自私行为的相关研究

1.3.1 无线Ad Hoc网络终端自私行为对网络性能影响的相关研究

1.3.2 无线Ad Hoc网络终端自私行为检测的相关研究

1.4 研究目标

1.5 论文工作

1.6 论文结构

第二章 不同自私策略情况下的网络性能分析

2.1 MAC层自私行为性能研究

2.1.1 MAC层接入延迟分析

2.1.2 终端在MAC层采取自私行为时的网络性能分析

2.2 跨层自私行为研究

2.2.1 基于网络层信息的MAC层自私策略

2.2.2 终端采取跨层自私行为时的网络性能分析

2.3 本章小结

第三章 终端自私行为的跨层检测方案

3.1 方案的设计思想

3.2 方案的详细设计

3.2.1 检测方案的基本模型

3.2.2 检测方案的辅助模块

3.3 本方案与其他检测方案的对比

3.4 本章小节

第四章 跨层检测方案的性能评价

4.1 基于网络层信息的接入延迟邻居监听机制的性能评价

4.1.1 基于发送者信息的延迟监听和提取

4.1.2 MAC层延迟序列的计算

4.1.3 仿真场景及参数设置

4.1.4 仿真结果分析

4.2 信誉评估和惩罚机制的性能评价

4.2.1 信誉评估和惩罚机制的实现

4.2.2 仿真场景及参数设置

4.2.3 仿真结果分析

4.3 本章小节

第五章 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 研究展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢