Ad hoc網(wǎng)絡(luò)安全路由協(xié)議改進(jìn)及節(jié)點(diǎn)性能排隊(duì)分析.pdf

1、Ad hoc網(wǎng)絡(luò)也稱無(wú)線自組網(wǎng)、多跳網(wǎng)絡(luò),是由一系列帶有無(wú)線收發(fā)裝置的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成的臨時(shí)性自治系統(tǒng)。該網(wǎng)絡(luò)最大的特點(diǎn)是不依賴于固定的基礎(chǔ)設(shè)施,無(wú)需中央控制管理。由于Ad hoc網(wǎng)絡(luò)具有部署迅速、架設(shè)成本低、完全分布式等優(yōu)點(diǎn),因而其廣泛應(yīng)用于軍事、民用和商用領(lǐng)域。然而,動(dòng)態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、資源受限的移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)和脆弱的無(wú)線信道,嚴(yán)重威脅著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全和服務(wù)質(zhì)量。為滿足用戶對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、可靠性要?需要深入研究無(wú)線信道特點(diǎn)對(duì)路由安全

2、和節(jié)點(diǎn)性能造成的影響,有針對(duì)性地設(shè)計(jì)出安全、高效的路由協(xié)議和節(jié)點(diǎn)性能分析模型。
　　首先,本文闡述了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的概念、特點(diǎn)、架構(gòu)和應(yīng)用,深入分析了DSDV、AODV、DSR和TORA四種典型路由協(xié)議的機(jī)制。通過(guò)對(duì)各協(xié)議做性能比較,總結(jié)了Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的安全缺陷,以及路由協(xié)議可能面臨的安全威脅。然后,本文在安全路由協(xié)議的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和可應(yīng)用的安全策略基礎(chǔ)上提出了一種基于 A-SAODV協(xié)議的安全高效改進(jìn)方案。此外,本文還研究了網(wǎng)

3、絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作過(guò)程,分析了無(wú)線信道傳輸特性對(duì)節(jié)點(diǎn)性能的影響,指出了傳統(tǒng)的基于矩陣幾何理論的排隊(duì)分析方法的缺陷,由此提出了無(wú)線節(jié)點(diǎn)的馬爾科夫調(diào)制服務(wù)時(shí)間的單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)模型及其解析分析方法。
　　具體而言,Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的安全性和開銷已經(jīng)成為一個(gè)重要的問(wèn)題。Secure AODV(SAODV)協(xié)議作為Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中一種流行的安全路由協(xié)議,其節(jié)點(diǎn)的簽名驗(yàn)證過(guò)程和雙簽名機(jī)制限制了協(xié)議性能的提高。本文在對(duì) SAODV協(xié)議和A-SA

4、ODV協(xié)議比較分析的基礎(chǔ)上提出了一種新的安全高效改進(jìn)方案,有效地引入了安全級(jí)別的概念,并對(duì)A-SAODV協(xié)議的自適應(yīng)機(jī)制(Adaptive Reply Decision)進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。NS2下的仿真結(jié)果表明,改進(jìn)后的A-SAODV協(xié)議在縮短端到端延遲、提高吞吐量、增強(qiáng)安全性等方面優(yōu)于A-SAODV。
　　值得提出的是,為定量分析無(wú)線信道特性對(duì)節(jié)點(diǎn)性能的影響,本文提出了一種馬爾科夫調(diào)制服務(wù)時(shí)間的單服務(wù)臺(tái)排隊(duì)模型。顧客到達(dá)服從參數(shù)

5、為λ的泊松過(guò)程;顧客服務(wù)時(shí)間受一個(gè)連續(xù)時(shí)間馬爾科夫鏈調(diào)制:若馬爾科夫鏈處于狀態(tài)i(i=1,2,…，N),則服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為μi的負(fù)指數(shù)分布。該排隊(duì)系統(tǒng)對(duì)于模擬無(wú)線通信中信道衰減導(dǎo)致的信道速率變化問(wèn)題非常有意義。區(qū)別于以往的數(shù)值計(jì)算方法(如矩陣幾何分析),我們提出了一種離散時(shí)間馬爾科夫鏈模型來(lái)分析服務(wù)臺(tái)狀態(tài)的變化過(guò)程,導(dǎo)出一組閉合公式來(lái)計(jì)算排隊(duì)系統(tǒng)的各性能指標(biāo)。此外,還開發(fā)出一種遞推過(guò)程來(lái)計(jì)算隊(duì)列長(zhǎng)度的任意階矩。數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示該近似分