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无线网状网多径路由协议及其安全机制的研究

作　者: 郭婵
导　师: 洪佩琳
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 信息安全
关键词: 无线网状网 多径路由协议 干扰感知 多径安全数据传输机制
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


无线网状网(Wireless Mesh Networks,WMN)作为下一代网络的重要通信技术之一,受到越来越多的关注。无线网状网中,Mesh路由器自组织成网状拓扑结构的无线骨干网,为Mesh客户端提供稳定、快速的无线接入服务。由于无线网状网的自组织特性以及网状的拓扑,使得路由协议成为无线网状网的核心技术,路由协议所选择的路径好坏将直接影响网络性能。其中,多径路由协议被认为是一种能够有效提高数据传输性能的路由协议。传统的路由协议中,源、目的节点之间只有一条路由路径,而多径路由协议在源、目的节点之间同时建立多条路由路径,这些路径既可以同时传输数据,也可以交替使用。多径路由协议能够有效提高路由的健壮性、进行负载均衡,提高数据传输的带宽,降低数据传输延迟。基于多径路由协议的数据传输机制还可有效增强数据传输的安全性。本文主要研究无线网状网中的多径路由协议及其安全机制。本文首先概述了无线网状网的研究背景,并重点介绍了无线网状网路由协议的特性和类型。第二章阐述了多径路由协议的研究背景、关键问题,并介绍了几种经典的多径路由协议。现有的很多多径路由协议忽略了所选路径之间的相互干扰问题。而多路径之间的干扰对于多径路由协议的整体数据传输性能有着重要的影响。本文第三章对这一问题进行了深入的分析,并提出一种基于IEEE 802.11 MAC层模型的能够描述多径间干扰程度的多径路由判据IAMM(Interference-Aware Multipath Metric),在此基础上进一步提出一种干扰感知的多径路由(Interference-Aware Multipath Routing,IAMR)协议。IAMR协议通过两次选路,在保证单条路径性能的同时兼顾考虑路径之间的干扰因素。仿真测试表明,IAMR协议可有效提升端到端延迟、数据包到达率和吞吐量等方面性能。无线网状网的通信环境复杂,网络具有自组织性,这给无线网状网的安全带来很大的挑战,本文第四章介绍了无线网状网的安全关键问题,并进一步阐述了无线网状网路由协议容易受到的攻击以及主要安全机制,其中,基于多径路由的数据传输机制被认为能够有效提高数据传输的安全性。本文第五章首先介绍了已有的基于多径路由的安全数据传输机制的研究,并对它们进行深入的分析比较。在此基础上,提出了一种安全增强的数据传输机制(Enhanced Secure Message Transmission,ESMT)。ESMT关注的是数据的可用性和机密性,它采用冗余的编码机制对原始消息进行编码,并使用秘密值关联的单向函数为每条路径动态的计算加密密钥,编码片段使用密钥加密后通过多径传输到目的节点。安全性分析表明,ESMT能够在保证一定程度的数据可用性的同时,有效的增强数据传输的机密性。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章 绪论  11-24
  1.1 无线网状网概述  11-18
    1.1.1 研究背景  11-12
    1.1.2 无线网状网的体系结构  12-15
    1.1.3 无线网状网的相关标准  15-18
  1.2 无线网状网的路由协议  18-22
    1.2.1 无线网状网路由协议的特性  19-20
    1.2.2 无线网状网路由协议的类型  20-22
  1.3 论文的主要贡献和结构  22-24
第二章 无线网状网多径路由协议  24-35
  2.1 多径路由协议的分类以及应用背景  24-25
  2.2 多径路由协议的关键问题  25-26
  2.3 已有的多径路由协议介绍  26-34
    2.3.1 基于反应式的多径路由协议  27-32
    2.3.2 基于先验式的多径路由协议  32-33
    2.3.3 其他多径路由协议  33-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章 干扰感知的多径路由协议  35-51
  3.1 问题提出  35-36
  3.2 相关工作  36
  3.3 路径选择判据的设计  36-40
    3.3.1 干扰模型  37-38
    3.3.2 路由判据-IAMM  38-40
  3.4 干扰感知的多径路由协议-IAMR  40-42
    3.4.1 路径请求  41
    3.4.2 路径选择  41-42
  3.5 仿真和性能评估  42-50
    3.5.1 仿真环境  42-43
    3.5.2 IAMR 性能测试  43-47
    3.5.3 网络拓扑对于IAMR 协议影响  47-50
  3.6 本章小结  50-51
第四章 无线网状网安全机制  51-58
  4.1 无线网状网的安全概述  51-53
  4.2 无线网状网路由安全  53-57
    4.2.1 路由协议中的攻击  53-54
    4.2.2 路由协议的安全机制  54-57
  4.3 本章小结  57-58
第五章 基于多径路由的安全数据传输机制  58-71
  5.1 概述  58-59
  5.2 相关工作  59-65
    5.2.1 SMT  59-60
    5.2.2 SDMP  60-61
    5.2.3 SPREAD  61-63
    5.2.4 MRAKA  63-64
    5.2.5 性能分析  64-65
  5.3 基于多径路由的安全增强的数据传输机制  65-70
    5.3.1 前提假设  66
    5.3.2 方案描述  66-69
    5.3.3 安全性分析  69-70
  5.4 本章小结  70-71
第六章 结束语  71-73
  6.1 全文总结  71
  6.2 下一步工作  71-73
参考文献  73-76
攻读硕士期间发表的论文和参加的项目  76

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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