移动自组网通信质量与安全的非合作博弈研究

发布时间：2020-08-04 08:34

【摘要】：移动自组网MANETs(Mobile Ad hoc Networks)是一种无基站、自组织的无线网络。在MANETs中,任意节点都可以独自地向任意方向移动,同时可以经常改变同其他节点的连接。由于开放的信道及高度动态的拓扑等特性,移动自组网对服务质量(QoS)和安全性能都有严格的要求。在移动自组网中,为了提高通信质量,移动节点会优化可利用的无线网络带宽,而由于无线自组网开放和移动的特性,又会使节点易于遭到恶意节点的攻击;相反地,提高通信的安全性总是伴随着网络带宽的消耗,也因此降低了通信质量。同时优化这两个互相冲突的目标具有很大的挑战性,尤其在链路带宽和网络生命周期等资源有限的无线自组网中。本文旨在研究如何充分利用有限网络和计算资源平衡预期QoS和安全强度以获得满意的通信效率并且不付出任何安全代价。因此,本文利用非合作博弈的方法建模节点收益函数,将车辆节点内部看成是两个参与者:“通信方”和“安全方”,两者分别通过自适应调控通信和安全的参数同时提高通信效率和通信安全。本文的主要工作包含两部分:第一:基于车载网这一应用了MANETs原则的网络对移动节点进行非合作博弈建模,即节点收益,通过自适应控制Nakagami多路衰减信道(NMF)下的发射功率和加密块长同时优化信道容量和安全强度;同时,通过计算纯纳什均衡的理论解分析了控制发射功率的“通信方”和控制加密块长的“安全方”如何一起以最小的代价最大化共同的节点收益。大量理论计算分析了对我们考虑的不同参数影响下的纳什均衡。结果表明,本文提出的非合作博弈方法可以使车载网环境中的节点自适应化,同时能够在不损失通信安全的条件下提供通信质量。第二:为了使我们的工作更具广泛性,我们基于Merkle树建立了MANETs中移动节点通信质量和安全的非合作博弈模型。首先,不同于在车载网中建立同一个利益函数,为使分析更精确,我们为每一个参与者分别建立自己的收益函数:首先采用Merkle树的吞吐量作为“通信方”的利益函数并且提出“消息认证性”来衡量通信的安全性,以此作为“安全方”的利益函数;然后基于两个参与者的策略分别满足均匀分布和正态分布计算出混合策略纳什均衡(MSNE)的理论值,分析了“通信方”和“安全方”如何一起以最小的代价最大化各自的节点收益;最后给出一些理论参数,从理论上分析了影响节点通信质量和安全的因素。通过理论分析得到,本文提出的模型可以通过控制Merkle树的叶子节点个数和哈希长度有效提高节点的通信效率与通信安全程度。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN929.5

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本文编号：2780310