基于马尔可夫模型的低功耗安全多跳路由机制研究

发布时间：2020-10-14 10:22

　　 无线多跳网络是一种无线网络,由移动节点通过自组织方式形成,具有自组织性、分布性和动态性的特点,无需依赖于预先架设或部署的固定基础设施。网络中的数据包可以在到达目的地之前经由多个中间节点进行中继转发,从而更好的实现广域部署。动态、灵活等特点使得无线多跳网络吸引了众多研究者的注意,并广泛地应用于电信基础设施容易遭到破坏的军事通信,灾害管理和应急服务等众多领域。然而,随着网络性能不断优化以及部署成本日益降低,个域信息采集的应用愈来愈多,使得如何安全并高效地传输数据包成为无线多跳网络领域的重要研究问题。有限的能量资源和开放性的传输信道加剧了网络安全和能耗等方面的挑战。典型的多跳网络通过节点之间的相互协作,以分布和协作的方式将处于网络边缘的节点数据,安全高效地收集处理。由此,高效安全的多跳路由设计对于无线网络中的数据传输至关重要,本文将构建面向数据特征的马尔可夫状态转移模型,并据此设计安全高效的随机多径路由协议,通过传输路径的随机选取使得网络具有抵御典型攻击的能力,从而保证数据传输的安全性。同时,该协议可以根据各路径的剩余能量情况,降低网络的整体能耗并平衡负载。性能仿真和分析结果表明,本文所提出的路由协议在能源消耗、传输延迟、信息传输量和安全性方面有着显着的性能提升。
【学位单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN92;O211.62
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 本文的研究背景及意义
    1.2 无线多跳网络路由协议研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 多跳网络架构及路由协议分析
    2.1 引言
    2.2 典型的无线多跳通信网络架构
        2.2.1 移动Ad-hoc网络的分析
        2.2.2 无线Mesh网络的分析
        2.2.3 无线传感器网络的分析
    2.3 多跳网络关键技术问题分析
    2.4 路由协议分析
        2.4.1 面向能效需求的路由机制
        2.4.2 面向安全需求的路由协议
        2.4.3 混合型路由协议的分析
    2.5 本章小结
第3章 基于马尔可夫状态转移的模型构建
    3.1 引言
    3.2 系统模型和攻击模型的构建
        3.2.1 系统模型的构建
        3.2.2 攻击模型的构建
    3.3 数据传输链路的建立
    3.4 马尔可夫状态转移模型
        3.4.1 马尔可夫状态转移模型
        3.4.2 初始概率分布及转移概率计算
    3.5 本章小结
第4章 低功耗安全多跳路由算法研究
    4.1 引言
    4.2 基于马尔可夫的路由建模
    4.3 Bellman最优化处理
    4.4 基于随机动态逼近的在线数值迭代算法
    4.5 算法收敛性分析
    4.6 本章小结
第5章 性能分析和仿真验证
    5.1 引言
    5.2 性能分析
        5.2.1 能量消耗分析
        5.2.2 数据传输概率分析
        5.2.3 负载均衡分析
        5.2.4 信息传输安全性分析
    5.3 仿真结果
        5.3.1 仿真环境设置
        5.3.2 抵御攻击的安全性验证
        5.3.3 信息传输的稳定性验证
        5.3.4 算法的能量效率验证
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术成果
攻读硕士学位期间参加的科研项目

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本文编号：2840547