具有安全性和QoS保證的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和便攜設(shè)備的不斷普及，人們對(duì)于低成本、易用的無線網(wǎng)絡(luò)的期望與日俱增。而AdHoc網(wǎng)絡(luò)以其優(yōu)越的自組織特性成為最理想的候選技術(shù)之一。作為一種動(dòng)態(tài)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)，AdHoc網(wǎng)絡(luò)僅僅由一些移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成而沒有任何基礎(chǔ)設(shè)施和中心管理，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中都是對(duì)等的實(shí)體，它們既作為終端也作為路由器。 制約目前AdHoc網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的主要原因之一是缺乏一個(gè)能夠適合各種場(chǎng)景，簡(jiǎn)單易用的路由協(xié)議。AdHoc網(wǎng)絡(luò)的開放性特點(diǎn)要求該

2、路由協(xié)議不僅能夠提供基本的路由能力，而且能夠保護(hù)用戶隱私權(quán)，以及能夠滿足用戶對(duì)于多媒體通信服務(wù)質(zhì)量QoS(QualityofService)日益強(qiáng)烈的要求。本文根據(jù)AdHoc網(wǎng)絡(luò)的基本特性，在充分分析和論證國際上各種路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，對(duì)適應(yīng)安全性和QoS要求的路由協(xié)議的幾個(gè)相關(guān)問題進(jìn)行了深入研究： 第一，動(dòng)態(tài)偽隨機(jī)地址分配。針對(duì)當(dāng)前動(dòng)態(tài)地址分配協(xié)議存在的各種問題，設(shè)計(jì)了一種全新的動(dòng)態(tài)地址分配協(xié)議PRAC(PseudoRandom

3、AddressConfiguration)。該協(xié)議利用移位寄存器的狀態(tài)作為地址，并通過簡(jiǎn)單的移位、邏輯運(yùn)算和一跳交互通信就可以完成地址分配。該協(xié)議還能有效地應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)分割、合并以及地址遞歸等各種問題，并能實(shí)現(xiàn)地址利用最大化。 第二，混合式路由協(xié)議。針對(duì)當(dāng)前各種路由協(xié)議沒有很好的普適性問題，基于最優(yōu)鏈路狀態(tài)路由OLSR(OptimizedLinkStateRouting)協(xié)議多點(diǎn)中繼MPR(MultipointRelay)和AdHo

4、c按需距離矢量AODV(AdHocOn-DemandDistanceVector)協(xié)議路由動(dòng)態(tài)維護(hù)的特性，設(shè)計(jì)了一種AODV與OLSR混合式路由協(xié)議AOHR(AODVandOLSRHybridRouting)。采用AOHR的節(jié)點(diǎn)在和所維護(hù)區(qū)域半徑內(nèi)節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，利用先應(yīng)式路由協(xié)議OLSR提供的路由信息；而和區(qū)域外節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，利用后應(yīng)式路由協(xié)議AODV進(jìn)行路由建立。由于使用了OLSR協(xié)議提供的多點(diǎn)中繼轉(zhuǎn)發(fā)，因此AOHR減少了AODV廣播包的

5、網(wǎng)絡(luò)開銷。為了更好的適應(yīng)各種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)維護(hù)區(qū)域半徑的AOHR協(xié)議。該協(xié)議能夠很好的抵御各種網(wǎng)絡(luò)密度和移動(dòng)性對(duì)協(xié)議性能的影響，具有較好的可用性。 第三，路由協(xié)議的安全性。為了提高AOHR協(xié)議的安全性，首先研究了制約分布式門限密碼學(xué)在AdHoe網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的技術(shù)難題，分別提出了抵御短期攻擊者的多跳認(rèn)證授權(quán)算法和抵御長(zhǎng)期攻擊者的公開可校驗(yàn)并行份額更新算法。在這基礎(chǔ)上，利用公開密鑰加密系統(tǒng)提高了AOHR協(xié)議的安全性。由

6、于動(dòng)態(tài)維護(hù)區(qū)域半徑的AOHR協(xié)議能夠提供足夠的節(jié)點(diǎn)信息，因此減少了更新證書和份額的復(fù)雜性，具有較優(yōu)越的性能。 第四，路由協(xié)議的QoS保證。針對(duì)用戶對(duì)于實(shí)時(shí)多媒體通信QoS保證的基本要求，首先在AOHR中增加了多跳帶寬保護(hù)功能。隨后對(duì)現(xiàn)有的底層802.11e協(xié)議作了簡(jiǎn)單修改，使其不僅能利用IP分組頭區(qū)分接入類AC(AccessCategory)，而且能夠利用IP分組頭對(duì)分組在每個(gè)接入類中的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行細(xì)分。通過這種方法能夠使高優(yōu)先級(jí)