认知无线Mesh网络中满足QoS的高吞吐量安全路由协议

发布时间：2020-01-21 22:03

【摘要】：提出了一种综合考虑链路安全、链路冲突、链路可靠度与链路可用带宽的路由判据SIEB。SIEB包括链路安全和链路性能2个方面,在SIEB的链路安全权值计算中,为了抵御各种洞攻击,提出了基于两跳邻居反馈的链路信任值计算方法。在此基础上,提出了链路安全权值计算算法LSWC和链路性能权值计算算法LSPC,提出了分布式满足QoS约束的路由协议SIEBP,SIEBP的目标是:构造安全的路由路径,并且最大化网络吞吐量。仿真结果表明,SIEBP能达到预定目标,构造的路径能抵御黑洞、灰洞、虫洞等攻击,并且获得了较高的网络吞吐量。
【图文】：

Mesh网络,拓扑,节点,无线链路

·72·通信学报第35卷图1认知无线Mesh网络拓扑在认知无线Mesh网络中，由于主用户占用授权信道的时变性，次用户感知的可用频谱资源的动态变化性，上述的洞攻击非常容易发生，任意攻击节点只需向邻居节点有意地报告错误的可用信道，引诱数据传输至攻击节点即可产生洞攻击。无线业务γ1=(S,D,10)的源点为S，目的节点为D，带宽约束为10Mbit/s。设X节点是攻击节点，向相邻的节点虚假报告感知的可用信道，比如，X节点向A、B、J与K节点报告其感知的可用信道集合为{1,2,3,4,5}。各无线链路的可用信道集合与信道的可用带宽，如表1所示。表1无线链路可用信道集合与各信道的可用带宽(u,v)Ku∩Kv(,)kBuv(S,A){3}3B(S,A)24(A,B){1,3}1B(A,B)20，3B(A,B)24(A,J){3}3B(A,J)24(A,X){1,3,5}1B(A,X)20，3B(A,X)24，5B(A,X)35(B,K){1,3}1B(B,K)20，3B(B,K)24(J,K){3}3B(J,K)24(K,D){5}5B(K,D)35在认知无线Mesh网络中，路由路径构造必须与频谱分配联合考虑。如果路由判据是无线链路最大可用带宽，则在没有攻击节点X的情况下，为无线业务γ1构造的路由路径应该是3135SABKD，表示无线链路(S,A)分配信道3，，无线链路(A,B)分配信道1，无线链路(B,K)分配信道3，无线链路(K,D)分配信道5。当存在攻击节点X的情况下，节点X向相邻的节点虚假报告其感知的可用信道，比如，节点X向节点A、B、J与K报告其感知的可用信道集合为{1,2,3,4,5}，其节点X感知的可用信道集合为{3,4}。在这种情况下，为无线业务γ1构造的路由路径为3555SAXKD，如表2所示。其实，无论什么路由判据，攻击节点都可以虚假报告迎合路由判据的可用信道?

节点,无线链路,无线业务,数据分组

第11期邝祝芳等：认知无线Mesh网络中满足QoS的高吞吐量安全路由协议·73·TVN(v,w)=(,)(,)PavwPfvw(3)Pf(v,w)表示节点v传输给下一跳节点w的数据分组的数量，Pa(v,w)表示节点v从两跳邻居节点u接收到确认接收的数据分组的数量，如图2所示。图2两跳邻居反馈示意假如节点v传输了100个数据分组给节点w，即Pf(v,w)=100，节点u从节点w接收了80个数据分组，则节点u给节点v反馈Pa(v,w)=80。假如节点w是攻击节点，对网络发起灰洞攻击，进行选择性转发，致使节点u从节点w接收到的数据分组非常少，节点v可以非常快地通过节点u的反馈检测出节点w是攻击节点。对于黑洞攻击，节点u从节点w接收到的数据分组为零，给节点v反馈Pa(v,w)=0。当节点v检测出节点w的信任值TVN(v,w)小于信任值阈值tsh1T，立即通告无线业务源点重新进行路由发现过程。在利用节点信任值检测出攻击节点的同时，还应该尽量减少对非攻击节点的误判，即节点w的信任值很低，不是因为节点w制造了洞攻击，而是因为无线链路在某信道的传输质量实在太差引起的，这种情况下不应该认为节点w是攻击节点。因此，还应该考虑无线链路分配不同信道时的信任值。节点w的信任值TVN(v,w)是节点v根据历史无线业务计算而得。根据历史的节点信任值，可以计算出无线链路分配不同信道的情况下链路安全权值，(,)kSWvw表示无线链路(v,w)分配信道k的情况下的链路安全权值，其计算如式(4)所示。,&,(,)minTVN(,),kvwPixvwkivwSWvwvwkKK(4)其中，Pi表示历史无线业务γi的路径。对于无线链路(v,w)的所有可用信道vwkKK，采用式(4)计算无线链路(v,w)分配信道k的链路安全权值。如果算得(,)kSWvw的值为零，则认为节点w为黑洞，直接放?

【参考文献】