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无线移动Ad Hoc网络中违规行为检测问题研究

作　者: 张伟
导　师: 华长春
学　校: 燕山大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 无线移动Ad Hoc网络 IEEE 802.11协议分布式协调功能模式违规行为信号序列检测
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

无线移动Ad Hoc网络是一个复杂的由多个移动的无线节点组成的分布式、动态自组织、多跳的通讯系统,且不需要固定基础设施支撑。它与传统的蜂窝通信系统最重要的区别是前者不需要中心控制的功能实体,网络中没有固定的基站和移动交换中心。因为无线移动Ad Hoc网络能够快速、灵活、方便地支持用户的移动性,使它成为通信领域的研究热点。无线移动Ad Hoc网络完全分布式的特性给网络安全设计提出了挑战,如违规节点为了自身的利益而违背网络协议获取更大的网络资源。在无线移动Ad Hoc网络中,如何公平、合理地利用有限的信道资源是一个重要的问题。由于协作算法和集中式基础设施的缺乏,使得固定网络机制无法应用到无线移动Ad Hoc网络中。本文提出了对违规行为进行有效检测的两种解决方案。首先,在IEEE 802.11协议的DCF机制下,违规节点为了占用信道而选择小的退避值进行等待,从而长时间占用信道进行数据传输,使其他节点无法传输数据。通过在无线移动Ad Hoc网络中设置观测节点,采集邻居节点的行为信息,将此信息作为采样样本值,应用信号序列检测的方法对违规行为进行检测。仿真结果表明在合适的参数配置下,该方法不但能可靠和实时地检测出违规行为,还能使平均观测次数达到最少。其次,在IEEE 802.11协议的DCF机制基础上,提出了一种改进检测算法。发送节点的退避值由接收节点给定,对于竞争窗口CW的变化,采用EIED(指数增加指数减少)的退避算法。改进的DCF机制可实现对网络中的违规节点的有效检测,并通过惩罚机制加以纠正。仿真结果表明该方法能够更有效地检测出无线网络中的违规行为,提高网络的吞吐量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 本课题的研究背景和意义  9-10
  1.2 研究现状分析  10-14
    1.2.1 MAC 层中存在的违规行为  10-12
    1.2.2 路由层中存在的违规行为  12-14
  1.3 无线移动Ad Hoc 网络的脆弱性  14-16
  1.4 本文的研究工作  16-18
第2章无线移动Ad Hoc 网络及MAC 协议  18-33
  2.1 无线移动Ad Hoc 网络  18-24
    2.1.1 无线移动Ad Hoc 网络的发展历程  20-22
    2.1.2 无线移动Ad Hoc 网络的特点  22-24
  2.2 MAC 层协议介绍  24-31
    2.2.1 无线移动Ad Hoc 网络MAC 协议  24-26
    2.2.2 MAC 协议的分类  26-27
    2.2.3 IEEE802.11 的DCF 机制  27-31
  2.3 本章小结  31-33
第3章基于信号序列检测的无线移动Ad Hoc 网络违规行为的检测  33-49
  3.1 引言  33
  3.2 信号序列检测的介绍  33-39
    3.2.1 信号序列检测的基本概念  33-37
    3.2.2 信号序列检测的平均观测次数  37-38
    3.2.3 信号序列检测的收敛性证明  38-39
  3.3 系统模型的建立  39-40
  3.4 信号序列检测在违规行为检测中的应用  40-43
  3.5 仿真验证  43-48
  3.6 本章小结  48-49
第4章检测无线移动Ad Hoc 网络违规行为的改进退避算法  49-62
  4.1 引言  49
  4.2 问题描述  49-50
  4.3 改进算法描述  50-55
    4.3.1 算法的说明  50-52
    4.3.2 算法的具体实施过程  52-53
    4.3.3 对潜在违规行为的惩罚策略  53-54
    4.3.4 诊断为违规行为的策略  54-55
  4.4 仿真结果与分析  55-61
  4.5 本章小结  61-62
结论  62-64
参考文献  64-69
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  69-70
致谢  70-71
作者简介  71

无线移动Ad Hoc网络中违规行为检测问题研究

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