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车载自组织网络安全路由协议SCAR的研究

刘路  
【摘要】:车载自组织网络(VANET:vehicle Ad Hoc Networks)是一种车辆之间、车辆与路边基站之间通信的移动自组织网络(MANET:Mobile Ad Hoc Networks),随着经济的发展,交通工具的使用量也与日俱增,所以智能交通系统是当前移动自组网应用最为广泛的领域之一。由于车载自组网节点移动速度快、网络拓扑变化频繁、节点之间是对等的、网络的自组织等特点,决定了车载自组网不同于其他的移动自组网络。所以,如何设计一种路由协议可以保障信息实时可靠地传输,是车载自组网的研究难点。在车载网应用中,基于拓扑的路由算法会出现报文延时和大量包丢失的现象;基于地理位置的路由算法更适应于网络拓扑变化频繁的场景,所以比较适合于车载自组网络。 本文在CAR (Connectivity Aware Routing)协议的基础上进行改进,提出了一个新的安全车载自组网路由协议SCAR (Security Connectivity Aware Routing),该协议改进了CAR的安全缺陷,为CAR增加了消息认证功能。其中使用了新的签名认证算法hcsrTesla,该算法在TESLA的基础上,加入哈希链自我更新算法。该算法可以为车载网提供源认证,能够抵抗车载网中针对路由的主动攻击。针对SCAR协议,采用NS2对其进行仿真测试,并编写perl分析程序对跟踪文件进行分析,计算报文传输的平均时延、报文的接收率。基于NS2的仿真实验表明,当存在网络攻击的情况下,SCAR协议可以抵御源攻击,保证路由的正确性,让报文传输接收率维持在一个较高的水平。 本文的创新之处主要有以下三个方面: (1)分析比较了车载网安全签名算法,TESLA签名算法认证时间短的优点更适合于车载自组网。针对TESLA算法中哈希链会耗尽的缺陷,提出一种新的基于可自更新哈希链的算法:hcsrTesla。 (2)分析了CAR协议的实用性和安全问题,针对CAR协议存在安全缺陷,本文在hcsrTesla签名算法的基础上提出一种安全车载网路由协议SCAR,新协议利用源认证算法,可以防止车载网中的黑洞等主动攻击,可以保证源消息的真实性和完整性。 (3)在Linux系统中,使用NS2仿真平台,对CAR路由协议以及SCAR路由协议进行了仿真测试,并且对其性能进行了对比。SCAR协议可以为系统提供安全性,保证路由传输中数据报文的正确性。


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