试论ad hoc网络安全路由协议改进及节点性能排队分析

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1、分类号密级UDC学号桂林电子科技大学硕士学位论文题目Adhoc网络安全路由协议改进及节点性能排队分析（英文）TheimprovementofSecurityRoutingProtocolofAdhocnetworkanditsNodeQueueingAnalysis研究生姓名:王瑞指导教师姓名、职务:刘建明（副教授）申请学科门类:工学硕士学科、专业:计算机应用技术提交论文日期:2010年4月7日论文答辩日期:2010年6月12日年月日万方数据独创性(或创新性)声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我

2、所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得桂林电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解桂林电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属桂林电子科技大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为桂林电子科技大

3、学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密在____年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期万方数据摘要摘要Adhoc网络也称无线自组网、多跳网络，是由一系列带有无线收发装置的移动节点组成的临时性自治系统。该网络最大的特点是不依赖于固定的基础设施,无需中央控制管理。由于Adhoc网络具有部署迅速、架设成本低、完全分布式等优点，因而其广泛应用于军事、民用和商用领域。然而，动态变化的拓扑结构

4、、资源受限的移动终端节点和脆弱的无线信道，严重威胁着整个网络的安全和服务质量。为满足用户对数据传输的安全性、可靠性要求，需要深入研究无线信道特点对路由安全和节点性能造成的影响，有针对性地设计出安全、高效的路由协议和节点性能分析模型。首先，本文阐述了Adhoc网络的概念、特点、架构和应用，深入分析了DSDV、AODV、DSR和TORA四种典型路由协议的机制。通过对各协议做性能比较，总结了Adhoc网络的安全缺陷，以及路由协议可能面临的安全威胁。然后，本文在安全路由协议的设计标准和可应用的安全策略基础上提出了一种基于A-SAODV协议的安全高

5、效改进方案。此外，本文还研究了网络节点工作过程，分析了无线信道传输特性对节点性能的影响，指出了传统的基于矩阵几何理论的排队分析方法的缺陷，由此提出了无线节点的马尔科夫调制服务时间的单服务台排队模型及其解析分析方法。具体而言，Adhoc网络路由协议的安全性和开销已经成为一个重要的问题。SecureAODV(SAODV)协议作为Adhoc网络中一种流行的安全路由协议，其节点的签名验证过程和双签名机制限制了协议性能的提高。本文在对SAODV协议和A-SAODV协议比较分析的基础上提出了一种新的安全高效改进方案，有效地引入了安全级别的概念，并对A

6、-SAODV协议的自适应机制（AdaptiveReplyDecision）进行了进一步优化。NS2下的仿真结果表明，改进后的A-SAODV协议在缩短端到端延迟、提高吞吐量、增强安全性等方面优于A-SAODV。值得提出的是，为定量分析无线信道特性对节点性能的影响，本文提出了一种马尔科夫调制服务时间的单服务台排队模型。顾客到达服从参数为λ的泊松过程；顾客服务时间受一个连续时间马尔科夫链调制：若马尔科夫链处于状态i(i=1,2,...N),则服务时间服从参数为μ的负指数分布。该排队系统对于模拟无线通信中信道衰减导致i的信道速率变化问题非常有意义

7、。区别于以往的数值计算方法（如矩阵几何分析），我们提出了一种离散时间马尔科夫链模型来分析服务台状态的变化过程，导出一组闭合公式来计算排队系统的各性能指标。此外，还开发出一种递推过程来计算队列长度的任意阶矩。数值计算结果显示该近似分析具有良好的精确性。关键词：Adhoc网络；无线信道；安全路由；节点性能；排队分析.–I–万方数据AbstractAbstractAdhocnetworkisknownaswirelessself-organizedormulti-hopnetwork,whichisatemporaryautonomoussys

8、temofmobilenodes,equippedwithwirelesstransceivers,withoutanynetworkinfrastructureorcentraladmini