无线传感器网络自私节点检测的仿真研究

研究无线传感器网络安全问题.在无线传感器网络中,节点协作需要消耗能量,由于节点能量有限,并不是所有的节点都愿意参与协作,而出现自私节点.自私节点对整个网络中吞吐量和全网通信延时的产生影响,会使网络存在严重的安全性问题.为了检测及预防网络中节点的自私行为,提高无线传感器网络的安全性,提出了一种博弈论无线传感器网络自私行为检测方法.通过检测无线传感器网络的自私节点,并对拒绝协作行为进行惩罚,通过节点与其邻居节点进行的不断博弈过程,广播节点的效用变化加强网络中节点的协作性能进行仿真.仿真结果表明,对无线传感器节点的自私行为实施惩罚机制,大大增强节点间的相互协作,节省了不必要的能耗,提高了自私节点检测的准确率,延长了整个网络的生命周期,为网络的安全性提供了有效保证.     

基于簇的分布式认知无线电网络安全体系结构

针对认知无线电网络中出现的模仿主用户攻击和自私行为攻击问题,提出一种基于簇的分布式认知无线电网络安全体系结构.这种安全体系结构通过采用数据加密和认证等安全技术解决无线网络中原有的安全问题,通过在主用户基站与认知用户间使用Hash匹配技术可解决模仿主用户攻击问题,通过簇头向目的节点发送转发节点的可用频谱信息可解决自私行为攻击问题.由分析可知该安全体系结构是安全、高效和可行的.     

改进的基于统计学的滑动窗口无参数的累积和算法

为解决IEEE802.15.4无线传感器网络(WSN)中节点自私行为的检测问题,将最低检测延迟作为决策目标,提出了一种改进的基于统计学的滑动窗口无参数的累积和(SWN-CUSUM)算法。算法通过跟踪来自数据包两次成功传输之间的延迟特征序列,以此来判断无线传感器网络中的节点是否存在自私行为。最后通过NS2仿真工具验证算法的有效性。研究结果表明：改进的算法不仅弱化了阈值对算法性能的影响,还缩小了用于检测自私行为的滑动窗口大小,同时所提算法相对于原SWN-CUSUM算法在计算量及检测延迟上均有改善,证明改进的算法可以有效、快速地检测IEEE802.15.4无线传感器网络中的节点自私行为。     

无线Mesh网络中激励机制研究

为了激励无线Mesh网络中自私节点转发数据,通过分析节点自私行为激励的原因和目标,将适用于无线Mesh网络中对节点自私行为的四类激励机制进行比较.讨论了无线Mesh网络博弈模型,并对无线Mesh网络中重复博弈模型进行理论分析.针对节点的自私行为提出了基于博弈论与信誉相结合的激励方案.仿真实验表明,该方案不仅降低了基于信誉的复杂度又能有效激励更多自私节点转发数据,从而提高了网络的整体性能.     

针对NAV扩展的自私行为攻击技术研究

基于对网络分配矢量(Network Allocation Vector,NAV)扩展自私行为建立性能分析模型和检测模型的研究目的,研究了NAV扩展自私行为,针对自私节点在相邻2次成功发送之间的回退次数分布,建立了NAV扩展自私行为性能分析模型;通过统计网络中节点在信道开始空闲后不同时刻间隔开始发送的概率,建立了发现NAV扩展自私行为的检测模型;通过测量在自私节点发送结束开始计时,计算正常节点最早发送时刻与自私节点最早发送时刻的差值,估计自私节点采用的NAV扩展参数;利用网络模拟器软件(Network Simulator 2,NS2)网络模拟的方法验证了分析模型和检测模型的准确性。     

机会网络中基于信誉度惩罚的重复博弈模型

节点的自私行为将严重影响机会网络的传输性能.为激励节点协作,提出一种基于信誉度惩罚策略的重复博弈模型.惩罚策略以信誉度度量节点的历史行为,并设计不同程度的惩罚,重复博弈中节点考虑未来的长久收益以及对自私表现下惩罚的恐惧而选择协作转发.利用演化博弈理论分析并证明了节点由自私向协作行为转变的动态过程中的演化稳定性.仿真结果表明,该模型可有效激励节点参与协作,在自私节点较多时,也能保证较高节点传输成功率和较低的网络延迟.     

基于名声、可用带宽和最小跳数的多量度自适应Ad hoc路由协议

通过对实际Ad hoc网络中节点通信情况的研究,考虑到网络中节点的自私性以及单纯使用最小跳数选路方法的缺陷,综合考虑名声、可用带宽和最小跳数,该文提出了一种新的参数量度。基于这个量度,借鉴TOPP(Trains Of Packet Pairs)测量可用带宽的思想,设计了一种快速测量逐跳可用带宽的方法,并通过MAC层和网络层的跨层设计,提出了一个基于以上混合量度的路由协议(Ad hoc Routing Based on Fame,Available Bandwidth and Minimum Hops, ARBFAM)。通过使用该协议在不同场景的网络环境中仿真证明,该路由协议在节点公平性,网络的拥塞控制和负载均衡,网络的平均寿命,网络的端到端吞吐量,平均端到端延迟方面较DSR都有较大的改善。     

基于全局信誉机制的认证路由协议

在介绍和分析认证路由协议ARAN后,发现其存在着无法防范认证节点丢弃数据包或者不参与到路由发送中去等弱点。因此,本文在ARAN的基础上提出了一种基于全局信誉机制的认证路由协议（RARAN）。其主要思想是计算和存储节点的全局信誉值并以此作为路由选择的依据来促进节点间的相互合作。仿真结果显示,在RARAN网络中存在自私节点的的情况下,与ARAN相比,在协议的安全性和网络的包传输率等方面具有更好的性能。