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Ad hoc网络中基于信任的路由协议的研究

刘秀  
【摘要】: Ad hoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的,多跳的无线移动通信网络。网络中的移动节点同时具有路由器和主机的功能,在报文转发过程中源节点往往受到其传输范围的限制而无法将报文直接发送至目标节点,因此需要借助其它节点的“中继”作用,将报文通过多跳的方式成功传输至目标节点。 Ad hoc网络可以广泛应用于多种领域,从军事应用、紧急灾难救助到社区通信、虚拟教室等多个场景。在Ad hoc网络中存在两种路由方式:依赖“存储-转发”方式和依赖“存储-携带-转发”方式的路由。根据应用场景的不同,采用不同的路由协议。第一类路由协议要求在报文传输过程中,报文源节点与目标节点间存在有效的连接路径;而第二类路由协议可以应用在网络中存在连接间歇性中断或者长传输延迟的Ad hoc网络中,当报文持有节点无法将报文传输给下一跳节点时,它将持有该报文直到与合适的下一跳节点相遇。 Ad hoc网络节点的高度移动性、网络拓扑结构的动态变化、移动终端的物理特性、采用无线信道的通信方式等在给Ad hoc网络的部署带来便利的同时给网络的应用带来了局限性和安全威胁。节点信任的引入可以有效的克服Ad hoc网络中的一些不利因素。本文首先定义了Ad hoc网络中节点信任的概念:网络中节点A对节点B完成报文转发能力的信任程度。这种信任关系的建立,并不仅仅局限于判断节点B是否是安全的节点,而要综合考虑六个影响因素。根据六个影响因素,本文提出了Multi-Factors信任评价方法(Multi-Factors Trust Evaluation Scheme)。为了验证Multi-Factors信任评价方法的有效性,本文将该方法应用到DSR路由协议中,并通过仿真实验与基于CONFIDANT协议的DSR路由算法进行对比。实验结果证明,Multi-Factors信任评价方法的信任评价机制优于CONFIDANT协议。 此外,本文对“存储-携带-转发”的路由方式进行了研究,提出了基于Multi-Factors信任评价方法的TrSoc Routing路由算法。研究发现,Ad hoc网络中节点的移动规律具有社会网络的属性。TrSoc Routing路由算法以节点的信任为基础,借助社会网络的概念建立节点的可信社区。TrSoc Routing路由算法可以保证在报文转发过程中,报文的下跳节点是可信的。本文详细描述了如何利用可信社区中节点的属性实现Ad hoc网络中基于信任的路由的过程。通过OPNET仿真,本文模拟了四个不同的Ad hoc网络的应用场景,并通过仿真实验验证了TrSoc Routing路由算法的路由性能。实验结果证明,TrSoc Routing路由算法在安全的Ad hoc网络和存在恶意节点的Ad hoc网络中都可以保持较高的报文传输率。


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