具有安全性和qos保证的ad hoc网络路由协议研究

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1、摘要随着无线通信技术的发展和便携设备的不断普及，人们对于低成本、易用的无线网络的期望与日俱增。而AdHoe网络以其优越的自组织特性成为最理想的候选技术之一。作为～种动态的多跳无线网络，AdHoe网络仅仅由一些移动节点组成而没有任何基础设施和中心管理，每个节点在网络中都是对等的实体，它们既作为终端也作为路由器。制约目前AdHoe网络广泛应用的主要原因之一是缺乏一个能够适合各种场景，简单易用的路由协议。AdHoe网络的开放性特点要求该路由协议不仅能够提供基本的路由能力，而且能够保护用户隐私权，以及能够满足用

2、户对于多媒体通信服务质量QoS(QualityofService)闩益强烈的要求。本文根据AdHoe网络的基本特性，在充分分析和论证国际上各种路由协议的基础上，对适应安全性和QoS要求的路由协议的几个相关问题进行了深入研究：第一，动态伪随机地址分配。针对当前动态地址分配协议存在的各种问题，设计了一种全新的动态地址分配协议PRAC【PseudoRandomAddressConfiguration)。该协议利用移位寄存器的状态作为地址，并通过简单的移位、逻辑运算和一跳交互通信就可以完成地址分配。该协议还能有

3、效地应对网络分割、合并以及地址递归等各种问题，并能实现地址利用最大化。第二，混合式路由协议。针对当前各种路由协议没有很好的普适性问题，基于最优链路状态路由OLSR(OptimizedLinkStateRouting)协议多点中继MPR(MultipointRelay)和AdHoe按需距离矢量AODV(AdHoeOn．DemandDistanceVector)协议路由动态维护的特性，设计了一神AODV与OLSR混合式路由协议AoHR(AODVandOLSRHybridRouting)。采用AOHR的节点在

4、和所维护区域半径内节点通信时，利用先应式路由协议OLSR提供的路由信息；而和区域外节点通信时，利用后应式路由协议AODV进行路由建立。由于使用了OLSR协议提供的多点中继转发，因此AOHR减少了AODV广播包的网络开销。为了更好的适应各种复杂的网络拓扑结构，还设计了动态维护区域半径的AOHR协议。该协议能够很好的抵御各种网络密度和移动性对协议性能的影响，具有较好的可用性。第三，路由协议的安全性。为了提高AOHR协议的安全性，首先研究了制约分布式门限密码学在AdHoe网络应用的技术难题，分别提出了抵御短期

5、攻击者的多跳认证授权算法和抵御长期攻击者的公开可校验并行份额更新算法。在这基础上，利用公开密钥加密系统提高了AOHR协议的安全性。由于动态维护区域半径的AOHR协议能够提供足够的节点信息，因此减少了更新证书和份额的复杂性，具有较优越的性能。第四，路由协议的QoS保证。针对用户对于实时多媒体通信QoS保证的基本要求，首先在AOHR中增加了多跳带宽保护功能。随后对现有的底层802．11e协议作了简单修改，使其不仅能利用IP分组头区分接入类AC(AccessCategory)，而且能够利用IP分组头对分组在每

6、个接入类中的优先级进行细分。通过这种方法能够使高优先级的业务在同其它相同接入类业务的竞争中胜出，从而提高其接入信道能力。随后，还提出了分布式时延保证算法并将其应用在了AOHR协议中。最后通过在AOHR协议中同时增加安全性和QoS保证，实现了协议对于高保密性和高服务质量的要求。关键词AdHoc·路由协议；安全性；QoSAbstractInrecentyears，withthedevelopmentofwirelesscommunicationtechnologyandtheprevalenceofport

7、abledevices，peopleareingreatdemandsofwirelessnetworkswitlIlowcostandeasydeploymentcharacters．Becauseofthesuperioridiosyncrasyofself-organization，AdHocnetworkshavebecomeoneofthemostcompetitivecandidatesforthenextgenerationnetworks．Asadynamicmulti—hopwirel

8、essnetworks，AdHoenetworksonlyconsistofseveralmoblienodes，whichdonothaveanyinfrastructureandcentercontr01．Everynodeispeertopeer,workingasterminationandrouteratthesametime．Oneofthemostimportantobstaclesforextensiveapplicatio