面向无人机Ad hoc网络的安全分簇密钥协商算法研究
发布时间：2022-10-20 11:28
随着国内外对无人机应用的逐渐重视,对多无人机协同组成集群的研究发展迅猛,无人机网络（UAVNET,Unmanned Aerial Vehicle Network）的概念应运而生。无人机网络应用广泛,可承担侦查、战争情报收集等任务,有时需工作在敏感或敌对势力环境中,因此要面对复杂的、来自链路层及网络层的安全威胁。传统网络中的安全机制由于其复杂性和网络架构等问题,并不适用于计算、通信能力有限的无人机网络。本文旨在提出适用于层次结构的无人机Ad hoc网络的安全路由协议和密钥协商协议,主要创新性工作有以下几点:针对无人机Ad hoc网络的层次路由结构建立过程,提出了一种基于信任值的无人机Ad hoc网络安全簇首选举算法。首先对层次结构Ad hoc网络的安全路由协议进行研究,提出了考虑节点通信带宽、适用于高动态无人机网络的K-Means++分簇算法。对原有的贝叶斯信任模型进行了改进,通过加入推荐信任值,提出了一种能够快速剔除恶意节点的、适用于计算能力有限的无人机网络的安全簇首选举算法,该算法提升了网络在簇首节点的选举过程中对恶意节点的探测和抵御能力。并用Python进行仿真,并与传统层次结构的...
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 国内外研究现状
1.3 研究课题的意义
1.4 研究的内容与方法
第二章 相关理论介绍
2.1 K-Means++分簇算法
2.2 贝叶斯信任模型
2.3 椭圆曲线公钥加密算法
2.4 ElGamal密钥协商算法
第三章 无人机Adhoc网络架构及安全特性
3.1 无人机网络
3.1.1 无人机网络结构
3.1.2 通信链路特点
3.2 无人机Adhoc网络安全威胁
3.2.1 外部攻击
3.2.2 内部攻击
3.3 无人机Adhoc网络安全需求
3.4 无人机网络安全技术
3.5 安全路由技术
3.5.1 平面路由协议
3.5.2 基于地理位置路由协议
3.5.3 层次路由协议
3.6 密钥管理技术
3.7 小结
第四章 基于信任值的无人机网络安全分簇算法
4.1 概述
4.1.1 节点能耗分析
4.1.2 节点相对移动性
4.2 Adhoc分簇网络
4.3 基于信任值的无人机网络安全分簇算法
4.4 改进的K-Means++初始分簇算法
4.4.1 基于均衡带宽的最佳簇数
4.4.2 移动节点间LET时间
4.5 基于改进贝叶斯模型的簇首选举
4.5.1 改进的贝叶斯信任模型
4.5.2 簇首选举流程
4.6 算法仿真与验证
4.6.1 改进的K-Means++初始分簇仿真
4.6.2 基于改进贝叶斯模型的簇首选举
4.7 小结
第五章 基于分簇结构的无人机网络密钥协商算法
5.1 概述
5.2 RSA算法以及ECC算法比较
5.3 原始分簇结构的群组密钥协商协议
5.4 基于分簇结构的ECC-GKA密钥协商协议
5.4.1 簇内密钥协商协议模型
5.4.2 椭圆曲线参数生成
5.4.3 构建映射函数proj
5.4.4 ECC-GKA密钥协商协议过程
5.4.5 成员快速加入退出
5.5 协议正确性证明
5.6 协议安全性证明
5.6.1 安全性假设证明
5.6.2 抵抗中间人攻击
5.6.3 抵抗恶意节点攻击
5.6.4 抵抗重放攻击
5.6.5 前向保密性以及后向保密性证明
5.7 协议仿真与验证
5.8 协议性能分析
5.9 小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于信誉推荐的Ad Hoc网络虫洞防御方案[J]. 郭华娟,曹晓梅,朱杰. 计算机技术与发展. 2016(08)
[2]基于K-means++的无线传感网分簇算法研究[J]. 余秀雅,刘东平,杨军. 计算机应用研究. 2017(01)
[3]无人机自组网研究进展综述[J]. 卓琨,张衡阳,郑博,戚云军. 电信科学. 2015(04)
[4]负载均衡感知的无线传感器网络容错分簇算法[J]. 苏金树,郭文忠,余朝龙,陈国龙. 计算机学报. 2014(02)
[5]基于生物免疫原理的新型无线传感器网络安全算法[J]. 江超,王海燕,陈磊,石景峰. 吉林大学学报(理学版). 2012(06)
[6]基于支持向量机和粒子群算法的信息网络安全态势复合预测模型[J]. 高昆仑,刘建明,徐茹枝,王宇飞,李怡康. 电网技术. 2011(04)
[7]基于无线传感器网络的安全算法应用研究[J]. 张瑞卿,杨文强,张俊才. 计算机工程与科学. 2011(01)
[8]MANET基于客观信任度建模的分簇算法与分析[J]. 张强,胡光明,陈海涛,龚正虎. 通信学报. 2009(02)
[9]一种新型的自适应最佳簇首分簇算法[J]. 过文亮,施惠昌,周一飞. 微计算机信息. 2009(06)
[10]想定环境中无人机Ad Hoc网络仿真研究和实现[J]. 吴迪,赵小刚,朱凤仙. 系统仿真学报. 2008(23)
博士论文
[1]无线传感器网络路由安全关键技术研究[D]. 蒋溢.电子科技大学 2015
[2]Ad Hoc网络可证明安全的群组密钥协商协议研究[D]. 郝斌.北京邮电大学 2012
[3]基于信任机制的分簇MANET关键技术研究[D]. 张强.国防科学技术大学 2009
[4]基于Ad Hoc的无人机网络及其路由协议研究[D]. 周逊.西南交通大学 2007
硕士论文
[1]无线Ad Hoc网络的安全媒体接入控制协议研究[D]. 葛琳琳.浙江大学 2016
[2]无人机AD-HOC网络路由算法研究[D]. 尚小富.电子科技大学 2015
[3]无人机数据链组网技术的研究[D]. 曹凯.西安电子科技大学 2014
[4]军用无人机自组网技术研究[D]. 刘昕.南京理工大学 2014
[5]移动Ad Hoc网络分簇算法的研究[D]. 马豫青.郑州大学 2014
[6]基于TTNT的无人机机载通信系统仿真研究[D]. 张基晗.电子科技大学 2013
[7]无线传感器网络密钥管理与安全认证技术研究[D]. 谭志刚.南京邮电大学 2013
[8]无人机Ad Hoc网络拓扑控制算法研究[D]. 陈瑶.国防科学技术大学 2009
[9]无线传感器网络安全研究[D]. 赵永安.西北工业大学 2007
本文编号：3694410
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.2 国内外研究现状
1.3 研究课题的意义
1.4 研究的内容与方法
第二章 相关理论介绍
2.1 K-Means++分簇算法
2.2 贝叶斯信任模型
2.3 椭圆曲线公钥加密算法
2.4 ElGamal密钥协商算法
第三章 无人机Adhoc网络架构及安全特性
3.1 无人机网络
3.1.1 无人机网络结构
3.1.2 通信链路特点
3.2 无人机Adhoc网络安全威胁
3.2.1 外部攻击
3.2.2 内部攻击
3.3 无人机Adhoc网络安全需求
3.4 无人机网络安全技术
3.5 安全路由技术
3.5.1 平面路由协议
3.5.2 基于地理位置路由协议
3.5.3 层次路由协议
3.6 密钥管理技术
3.7 小结
第四章 基于信任值的无人机网络安全分簇算法
4.1 概述
4.1.1 节点能耗分析
4.1.2 节点相对移动性
4.2 Adhoc分簇网络
4.3 基于信任值的无人机网络安全分簇算法
4.4 改进的K-Means++初始分簇算法
4.4.1 基于均衡带宽的最佳簇数
4.4.2 移动节点间LET时间
4.5 基于改进贝叶斯模型的簇首选举
4.5.1 改进的贝叶斯信任模型
4.5.2 簇首选举流程
4.6 算法仿真与验证
4.6.1 改进的K-Means++初始分簇仿真
4.6.2 基于改进贝叶斯模型的簇首选举
4.7 小结
第五章 基于分簇结构的无人机网络密钥协商算法
5.1 概述
5.2 RSA算法以及ECC算法比较
5.3 原始分簇结构的群组密钥协商协议
5.4 基于分簇结构的ECC-GKA密钥协商协议
5.4.1 簇内密钥协商协议模型
5.4.2 椭圆曲线参数生成
5.4.3 构建映射函数proj
5.4.4 ECC-GKA密钥协商协议过程
5.4.5 成员快速加入退出
5.5 协议正确性证明
5.6 协议安全性证明
5.6.1 安全性假设证明
5.6.2 抵抗中间人攻击
5.6.3 抵抗恶意节点攻击
5.6.4 抵抗重放攻击
5.6.5 前向保密性以及后向保密性证明
5.7 协议仿真与验证
5.8 协议性能分析
5.9 小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于信誉推荐的Ad Hoc网络虫洞防御方案[J]. 郭华娟,曹晓梅,朱杰. 计算机技术与发展. 2016(08)
[2]基于K-means++的无线传感网分簇算法研究[J]. 余秀雅,刘东平,杨军. 计算机应用研究. 2017(01)
[3]无人机自组网研究进展综述[J]. 卓琨,张衡阳,郑博,戚云军. 电信科学. 2015(04)
[4]负载均衡感知的无线传感器网络容错分簇算法[J]. 苏金树,郭文忠,余朝龙,陈国龙. 计算机学报. 2014(02)
[5]基于生物免疫原理的新型无线传感器网络安全算法[J]. 江超,王海燕,陈磊,石景峰. 吉林大学学报(理学版). 2012(06)
[6]基于支持向量机和粒子群算法的信息网络安全态势复合预测模型[J]. 高昆仑,刘建明,徐茹枝,王宇飞,李怡康. 电网技术. 2011(04)
[7]基于无线传感器网络的安全算法应用研究[J]. 张瑞卿,杨文强,张俊才. 计算机工程与科学. 2011(01)
[8]MANET基于客观信任度建模的分簇算法与分析[J]. 张强,胡光明,陈海涛,龚正虎. 通信学报. 2009(02)
[9]一种新型的自适应最佳簇首分簇算法[J]. 过文亮,施惠昌,周一飞. 微计算机信息. 2009(06)
[10]想定环境中无人机Ad Hoc网络仿真研究和实现[J]. 吴迪,赵小刚,朱凤仙. 系统仿真学报. 2008(23)
博士论文
[1]无线传感器网络路由安全关键技术研究[D]. 蒋溢.电子科技大学 2015
[2]Ad Hoc网络可证明安全的群组密钥协商协议研究[D]. 郝斌.北京邮电大学 2012
[3]基于信任机制的分簇MANET关键技术研究[D]. 张强.国防科学技术大学 2009
[4]基于Ad Hoc的无人机网络及其路由协议研究[D]. 周逊.西南交通大学 2007
硕士论文
[1]无线Ad Hoc网络的安全媒体接入控制协议研究[D]. 葛琳琳.浙江大学 2016
[2]无人机AD-HOC网络路由算法研究[D]. 尚小富.电子科技大学 2015
[3]无人机数据链组网技术的研究[D]. 曹凯.西安电子科技大学 2014
[4]军用无人机自组网技术研究[D]. 刘昕.南京理工大学 2014
[5]移动Ad Hoc网络分簇算法的研究[D]. 马豫青.郑州大学 2014
[6]基于TTNT的无人机机载通信系统仿真研究[D]. 张基晗.电子科技大学 2013
[7]无线传感器网络密钥管理与安全认证技术研究[D]. 谭志刚.南京邮电大学 2013
[8]无人机Ad Hoc网络拓扑控制算法研究[D]. 陈瑶.国防科学技术大学 2009
[9]无线传感器网络安全研究[D]. 赵永安.西北工业大学 2007
本文编号：3694410
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3694410.html
