基于ECC的Ad Hoc组密钥管理及分簇算法研究

【摘要】： 移动Ad Hoc网络是分布式自组织、自愈合网络。该网络的特点是动态的拓扑结构、有限的资源、多跳的通信以及脆弱的网络安全等。根据移动Ad Hoc网络自身的特性,在该网络中进行密钥的管理时,保证安全性是Ad Hoc网络组通信的基本要求,并且应该尽量减少节点的计算量。本文在考虑网络安全因素的前提下,提出一个基于椭圆曲线密码体制的组密钥协议;同时,针对Ad Hoc网络节点资源有限的特性,提出一种改进的分簇算法。 首先,介绍课题的研究背景、Ad Hoc网络安全及组密钥协议的研究现状、组密钥管理存在的问题、椭圆曲线密码体制以及GDH.3协议的实现过程;提出了一种基于椭圆曲线密码体制的GDH.3协议,详细描述了实现方案和步骤;对改进后的组密钥协议性能作了分析,并通过仿真实验进行验证说明。 其次,本文基于DECA(Distributed Efficient Clustering Approach)分簇算法提出一种改进的适用于Ad Hoc网络的簇划分算法。在DECA算法的基础上,从算法负载不平衡的问题出发进行改进,改进后的算法考虑了簇头的能耗负载平衡因素,通过建立节点能耗模型来计算簇头能耗和簇头平均能耗的方差,用能耗方差来描述能耗负载平衡度。 最后,简单介绍了仿真平台NS-2,并在网络仿真平台NS-2上进行了基于能耗负载平衡的分簇算法的仿真实现。实验对簇头节点的能耗负载平衡度、固定时间段内簇重构次数和簇头节点的生存时间进行仿真实验。仿真实验证明与DECA算法相比改进后算法在簇头节点负载均衡性、延长网络生命周期方面有很大提高。