容滞网络中能量敏感的散发等待路由研究

如何更有效地利用节点有限的可用资源问题是容滞网络(DTN)研究的热点之一.为了解决容滞网络的散发等待路由的节能问题,提高网络的存活率,同时避免在转发报文时的随机性和盲目性,提出了能量敏感的散发等待(Energy Aware Spray abd Wait,EASW)路由机制,利用节点剩余能量值来优化报文转发决策.仿真结果表明,与源端散发等待路由机制、二分法散发等待路由机制等相比,所提出的能量敏感的散发等待路由机制在平均投递率、平均时延等方面都有明显的改善.并且,EASW增大了网络的存活时间.     

DTN中基于节点相遇规律的自适应散发等待路由

在容滞网络中,针对散发等待BSW(Binary Spray and Wait)路由协议在转发报文时具有一定的盲目性。提出将每个节点维护的路由信息由一维拓展到二维,并在该基础上研究节点的相遇规律,动态地调整报文转发策略,从而解决当前节点与信宿节点相遇概率较低的问题。实验结果表明,该算法与散发等待路由相比,在降低平均延迟的基础上,能有效改善报文的递交率。     

基于六度分离理论的容滞网络路由算法研究

容滞网络(DTN)是一个新兴的研究领域,它适用于连接时断时续且节点随机移动的复杂网络环境。这使容滞网络的路由机制复杂且有别于现存的网络。本文提出一种基于六度分离理论的路由算法,用社会活跃度和亲密度来描述社会关系,并根据节点的社会关系来转发报文。仿真表明,和现有的路由算法相比,本算法具有很高的递交率和较低的延迟。     

DTN中基于节点质量的自适应散发和等待路由

针对节点活动性的差异,给出了节点质量的定义,提出了基于节点质量的自适应散发和等待路由协议。该协议通过引入节点质量的观点来动态地转发报文拷贝数,从而避免了二分散发和等待路由协议在转发报文拷贝数时的盲目性。仿真结果显示,该协议更能够适应自组织状况下动态的网络拓扑,在改善报文递交率和延迟的同时能显著提高报文的递交效用、减小网络开销率。     

容迟网络中基于节点能量考虑的混合散发与等待路由算法

容迟网络DTN是一个新兴的研究领域,这种网络中节点之间的连接时常发生中断并且难以预测,目前一个常用的解决办法是使用多拷贝路由。但是,考虑到网络中多数节点能量供应受限的特点,大量额外的消息拷贝传输会使网络中部分节点能量迅速消耗,直至节点停止工作,导致整个网络的路由性能快速下降。针对容迟网络中的散发等待路由算法[1],利用网络中不同节点在能量供应方面不同的特点,本文提出了混合散发等待路由算法。仿真结果表明,与二分法散发与等待路由算法相比,这种路由算法通过不同程度地利用各节点上的能量供应,在递交成功率、平均延迟方面能够取得较大改善。     

一种改进的基于能量效率的AODV路由协议

传统的按需距离矢量路由协议（AODV）使用基本的路由发现算法建立从源节点到目的节点的路由,不考虑节点当前的剩余能量大小,整个网络的生存期受到影响。提出了一种改进的按需距离矢量路由协议（EM-AODV）。它在建立路由的过程中使用了一种考虑节点剩余能量的算法,来确定路由请求报文的转发时延,选取剩余能量较多的节点建立路由。仿真结果表明：EM-AODV较AODV提高了能量使用效率,延长了网络生存期。     

DTN中基于二分散发和等待路由的自适应拥塞控制策略

针对二分散发和等待路由中报文被转发的特点,提出节点首先通过应答交换机制丢弃已被递交到信宿节点的报文,来减少网络中冗余报文的传输;当节点缓存完全占用又需存储新报文时,执行拥塞检测和拥塞避免操作,遍历缓存,找到缓存中拷贝数最小的报文将其丢弃（若此报文正在被传输则丢弃拷贝数次小的报文）直至有足够的缓存空间存储新接收到的报文。通过大量仿真实验及相关数据的分析与比较,说明该拥塞策略能显著提高递交率,减小开销,并对拥塞状况有更好的自适应能力。     

DSR协议下入侵检测的设计与仿真研究

移动Ad hoc网络具有无线传输的介质、动态改变的拓扑、合作式的路由算法、缺乏中心监督和管理节点等特点,使得安全防御问题日益重要.定义了三种Ad hoc网络中的入侵节点:为了节约能量试图避开网络路由的职责自私节点行为;试图把自己加进路由,引导数据报来到并丢弃的黑洞可节点;不转发报文也不发起报文请求的错误节点.针对以上恶意节点的攻击,定义相应的检测功能,引人赏罚机制和有偿转发报文的功能.通过在NS2(Network Simulator V2)的无线环境下,修改原有DSR协议,模拟加入三种恶意节点攻击的DSR协议,添加有规避机制和监督功能的DSR协议.对实验结果进行分析,新增的检测功能基本达到降低丢撤率和控制路由平均跳数增加的效果.     

DTN中基于时间因素的拥塞感知路由算法

为了解决散发等待路由算法中,中继节点的选择存在盲目性的问题,提出一种基于时间因素的拥塞感知路由算法CARA。该算法考虑时间因素对转发概率的影响,改进Prophet算法中的转发概率。根据改进的转发概率选择中继节点,动态分配报文转发数目,并以拥塞感知自适应的方式实现拥塞控制的优化。仿真结果表明,CARA算法和网络投递率及延迟表现最好的CS-DTN算法相比,投递率提高了10.21%,延迟降低了7.05%,同网络开销表现最好的BSW算法相比,开销降低了8.16%。     

基于节能的定向扩散水声传感器网络路由算法

在无线传感器网络中,经常采用洪泛协议寻找路径,但是洪泛形式容易造成信息内爆和重叠的现象。定向扩散（DD）利用兴趣传递,限制了节点的报文转发,性能优于洪泛协议。但是由于水声通信的复杂情况,传统的定向扩散不能实现能量的高效利用。结合水声信道特点,综合考虑了节点的剩余能量、传输距离以及转发跳数等因素,提出了一种自适应能量均衡定向扩散（Adaptive Energy Balance—DirectedDiffusion）路由算法（AEB．DD）。通过仿真实验证明,AEB-DD有效的延长了网络的生命期,降低了端到端的数据丢包率。     

容断网络中基于ACK机制的喷射等待路由

容断网络(DTN)试图通过间歇连通的节点传送信息,其路由的困难在于连通是机会性的,节点间缺乏网络拓扑连接的信息。喷射等待路由是这种网络的一种高效路由策略,它先向网络中喷射一定数目的消息副本,然后等待其中之一遇见目的节点。与传染路由算法相比,喷射等待路由消耗的网络资源明显减少,但在高网络负载下仍遭受严重的资源竞争。为此,在喷射等待路由分析的基础上,针对缓存消耗大、带宽效率不高的问题,提出利用ACK机制移除冗余的消息副本和使用令牌转发技术提高带宽利用率的改进机制。通过仿真平台ONE对改进算法进行了仿真分析,结果表明改进后的算法虽平均延迟略有增加,但能够提升投递率,降低网络资源消耗量。该算法不依赖任何预先连接知识,适用于间歇连通移动网络环境。     

Wait and Spray:一种改进的机会网络路由算法

灾难场景是机会网络重要的应用场景之一,在灾难场景下能量成为稀缺资源,高效转发数据包的同时尽可能减少节点能量消耗成为路由算法追求的目标之一,为此提出了Waitand Spray路由算法,该算法将数据包的转发过程分为Wait和Spray两个阶段,在不同阶段采用不同的路由策略。该算法具有W、K、M参数,恰当的参数设置可控制Spray阶段的泛洪程度,大幅提高算法性能。仿真结果表明,该算法可在获得高传输成功率的同时,大幅降低路由开销,是一种适合在能量稀缺场景下应用的路由算法。     

周期性移动公交车载网络路由协议

公交车载网络作为城市车载网络中的重要组成部分,由于具有周期性移动规律,能为城市车载网络的大范围通信提供支撑,而复杂的城市道路环境给公交车载网络的高效可靠路由协议带来了极大的挑战。针对具有周期运动特征的公交车载网络,设计单跳与实时改进的多跳路由协议SRMHR,保证单跳转发的链路生存时间以及多跳转发有限延时内的提交概率;根据城市信号传播衰减特征和车辆移动模型设计单跳链路筛选机制,并结合改进的多跳延时相关概率转发模型,保证公交转发的高效、可靠。在城市交通模拟仿真平台上,结合微调的真实道路交通数据,分别测试了方案中信号衰减模型、不同车流密度下候选筛选以及红灯延时修正的性能参数,验证了方案中各环节的有效性;最后与SF和SW协议的性能进行了对比,结果表明SRMHR协议具有较高的数据传输成功率和较低的递交延时。     

基于平均传递概率的容迟网络路由算法的设计

为了提高容迟网络的传递率、降低传输延迟、对节点缓存进行更有效的管理, 结合已有的PROPHET和Spray and Wait算法, 提出了一种基于平均传递概率的容迟网络路由算法RAB-ADP。在该算法中设置了一个与时间有关的平均传递预测概率参数进行消息转发的决策, 解决了PROPHET算法容易产生路由抖动的缺点。算法综合利用了复制和知识两个属性, 采用{MOPR; FIFO}队列策略组, 通过消息传送完毕的ACK确认信息进行缓存管理和网络中冗余消息副本的删除。仿真实验表明, 该算法在节点缓存大小不同以及网络中节点数目不同的两种情况下, 传递率和路由开销比率的性能均优于其他经典路由算法。     

泛洪攻击下机会网络典型路由算法健壮性分析

设计了评价方法及指标体系,通过对真实城市场景中带有智能蓝牙设备行人移动行为的仿真,从传输能力、传输效率和节点能耗三个方面定量分析了志愿节点的作用以及在有或没有志愿节点参与情况下泛洪攻击的效果,以此来评价Direct Delivery、Epidemic、Spray and Wait、Prophet和MaxProp共五种机会网络典型路由算法在泛洪攻击下的健壮性。结果表明Direct Delivery算法健壮性最好,能完全抵御泛洪攻击,Spray and Wait算法的健壮性最差,在某些场景下性能会下降80%以上,其他三种算法在泛洪攻击下性能会显著下降。     

Improved search methods for assessing Delay-Tolerant Networks vulnerability to colluding strong heterogeneous attacks

Increasingly more digital communication is routed among wireless, mobile computers over ad-hoc, unsecured communication channels. In this paper, we design two stochastic search algorithms (a greedy heuristic, and an evolutionary algorithm) which automatically search for strong insider attack methods against a given ad-hoc, delay-tolerant communication protocol, and thus expose its weaknesses. To assess their performance, we apply the two algorithms to two simulated, large-scale mobile scenarios (of different route morphology) with 200 nodes having free range of movement. We investigate a choice of two standard attack strategies (dropping messages and flooding the network), and four delay-tolerant routing protocols: First Contact, Epidemic, Spray and Wait, and MaxProp. We find dramatic drops in performance: replicative protocols (Epidemic, Spray and Wait, MaxProp), formerly deemed resilient, are compromised to different degrees (delivery rates between 24% and 87%), while a forwarding protocol (First Contact) is shown to drop delivery rates to under 5% — in all cases by well-crafted attack strategies and with an attacker group of size less than 10% the total network size. Overall, we show that the two proposed methods combined constitute an effective means to discover (at design-time) and raise awareness about the weaknesses and strengths of existing ad-hoc, delay-tolerant communication protocols against potential malicious cyber-attacks.     

GAER: genetic algorithm-based energy-efficient routing protocol for infrastructure-less opportunistic networks

In infrastructure-less opportunistic networks (Oppnets), the routing of messages is a challenging task since nodes are not aware of the network topology and they look for an opportunity to send the message by finding or predicting a best temporary path at each hop towards the destination. As nodes perform various computations for next hop selection, a lot of battery power gets consumed, which in turn reduces the network lifetime. Thus, there is a clear demand for routing protocols for such networks which are energy-efficient and consume lesser power of nodes in forwarding a message. In this paper, a novel routing protocol named genetic algorithm-based energy-efficient routing (GAER) protocol for infrastructure-less Oppnets is proposed. This protocol uses a node’s personal information, and then applies the genetic algorithm (GA) to select a better next hop among a group of neighbour nodes for the message to be routed to the destination. With the application of GA, optimal results are obtained that help in the selection of the best possible node as the next hop, which in turn, leads to prolonged battery life. Simulation results show that GAER outperforms the Epidemic, PROPHET, and Spray and Wait protocols in terms of messages delivered, overhead ratio, average residual energy, and number of dead nodes. The results obtained for average latency and average buffer time using GAER are comparable to those obtained for the aforementioned protocols.     

机会网络典型路由算法性能分析

通过对真实城市场景中行人移动行为的仿真,定量分析First Contact、Direct Delivery、Epidemic、Spray and Wait、Prophet和MaxProp6种机会网络典型路由算法在不同场景下的性能。在仿真过程中,以不同节点密度、不同节点移动模型和不同节点缓存大小设置多种场景,从传输能力、传输效率、网络资源开销和节点能耗4个方面对路由算法进行分析和比较。实验结果表明,节点移动模型、节点密度等因素会对路由算法产生显著影响,各路由算法在不同的场景下性能差距较大,每种算法都有其适用的特定场景。     

基于城市公共交通移动模型的协作延迟容忍网络路由策略

如何利用有限的传输机会可靠地传送车载服务感知信息是智能交通发展的“瓶颈”问题,利用公共交通中车辆的运动规律,提出基于节点之间机会接触来进行消息的逐跳转发策略,同时结合公共交通系统自身的特点,设计了一种基于公共交通移动模型的协作延迟容忍网络（DTN）路由算法TF。首先,根据公共交通移动模型自身的特点,将公交、长途客车等节点按其运动路径进行分组,提出一种基于固定运动路径分组的DTN路由算法;然后,将出租车、行人类节点定义为自由节点,并设计了一种基于转发因子控制的DTN路由策略作为分组路由机制的补充。仿真结果表明,与Epidemic、Prophet以及SAW路由算法相比,TF路由算法具有较高的消息投递率和较低的平均延迟。     

无源感知网络中能耗和延迟平衡的机会路由协议

部署于野外的感知网络在应用时广泛存在节点能量不足的问题,而新型的使用能量收集技术的节点可以通过周期性地从环境中获取能量来延长网络的生存周期.因此,针对使用能量收集型节点的无源感知网络,能耗不再像有源节点网络那样成为制约网络性能最关键的因素.综合考虑能耗和延迟,可以在使节点获得较长生存周期的同时提高数据到达基站的速度.针对现有应用于无源感知网络的路由协议大多不能兼顾能耗和延迟性能的问题,提出了能耗和延迟平衡的机会路由协议（balance of energy and delay opportunistic routing protocol,简称EDOR）.该协议通过分析节点通信过程来估算节点的预期能耗值,使得节点选择令自己能耗较低的邻居节点作为转发候选.在最终确定转发节点时,该协议通过结合候选节点下一跳邻居节点的占空比信息来进行决策,使得发送节点选择能够更快将数据转发出去的候选节点来降低延迟,从而实现能耗和延迟性能的平衡.最后,该协议还通过设计退避策略来实现转发节点的单一性,减少机会路由过程中产生的不必要的数据包副本数量.