无线网络安全论文 (2)Word格式.docx

1、选题研究的意义及可行性论证：意义：无线 Ad Hoc 网络具有无中心、自组网，无固定设备等性能，应用广泛， 比如会议迅速组网，抗震救灾，偏远地区没有固定通信设备等等,但是无线网络本身容易受到安全攻击, 在无线网络环境中传输的信息更是容易被窃取, 因此，安全性已经成为计算机网络和无线通信领域中一个重要的研究课题。可行性：本文通过分析无线 Ad Hoc 网络的关键技术，建议一种增强安全性的多路径路由选择算法，对比 AODV 和 DSR 算法，并结合仿真软件验证该路由算法可以保证数据传输选择最佳路径，数据传输分布均匀，保证节点传输的数据具有较低的截获率，验证该算法可以提供更安全的数据通信环境。进度安

2、排：2012 年 10 月 24 日2012 年 10 月 28 日：查阅资料，确定毕业论文提纲2012 年 10 月 28 日2012 年 12 月 2 日：设计毕业论文，完成论文初稿2012 年 12 月 2 日2012 年 12 月 31 日：完善设计、修改论文、准备答辩2013 年 1 月 10 日：论文答辩研究所需条件：实验室计算机做仿真实验指导教师对选题的评语：该论文选题符合专业培养目标，能够达到综合训练的目的，具有一定的实践性和应用性，可以作为本科生毕业设计题目。院学术委员会意见：签字：2012 年 10 月日本科毕业论文（设计）指导记录姓名刘旭阳院、年级信息技术学院，2009

3、级专业通信工程指导教师王宇飞职称讲师论文题目无线网络安全技术分析指导时间地点指导内容2012.10.247 教机房确定论文研究方向，选择论文指导老师2012.10.2510 教 312老师带领选题，确立论文题目2012.10.28老师指导论文写作规则和题目研究方法2012.11.7将查找的资料和论文提纲交给老师查看并修改2012.11.1410 教 324将论文初稿交给老师审查，根据指导进行修改2012.11.20将修改的论文交给老师审查获得进一步修改意见2012.12.2在机房进行初步仿真，实验失败，查找原因2012.12.4修改程序，再次进行仿真，实验失败，查找原因2012.12.7仿真实

4、验成功，记录数据，完善论文2012.12.18将论文完稿交给老师审核，审核通过2013.1.107401本科毕业论文（设计）答辩记录职称时间地点记录人刘洋成绩主要内容本论文拟研究无线网络安全技术问题，首先介绍无限局域网的相关技术及发展概况，然后通过分布式密钥管理，安全鉴权与授权，加密以及多路径安全路由算法，解决无线 AdHoc 网络的数据安全等问题，通过仿真研究无线 AdHoc 多路径路由算法，提供最优的路由方案，为解决无线网络安全问题和有效增强无线网络数据传输的安全性提供保障。答辩过程记录1、 请简述论文的设计思路答：首先介绍 AdHoc 网络概念其体系结构与网络协议，讨论一种增加安全性的多

5、路径路由选择算法 ESMR；结合仿真分析算法的数据传输安全性，以论文形式，通过文字、图片和仿真数据等形式进行成果表达。2、 请问你的设计可以实现什么功能可以实现在不同路由中选择最佳路径，保证数据传输分布更加均匀，并且使得节点传输数据的最高截获率降到最低。3、 请简述你论文的意义无线 Ad Hoc 网络具有无中心、自组网，无固定设备等性能， 应用广泛，比如战场上数据传输，会议迅速组网，抗震救灾等等， 但是安全性低，本文讨论的路由算法可以提供更安全的数据通信 环境，让无线 Ad Hoc 网络应用更普遍。指导教师评语：该生在毕业论文设计过程中，认真查找资料，能全面的收集关于 Ad Hoc 网络相关资

6、料，写作过程中综合运用所学网络与通信知识，全面分析无线网络路由协议的问题，综合运用知识能力强。文章篇幅符合学院规定，内容完整，层次结构安排合理，逻辑关系清楚， 语言表达流畅，达到本科生的毕业论文要求。教师签字：2013 年 1月日答辩委员会评语：此处由答辩委员会主任填写，签字和日期手工填写！答辩委员会主任签字：2013 年 1月日学院主管领导意见：2012 年 1吉林师范大学信息技术学院本科毕业论文（吉林师范大学信息技术学院 2009 级 2 班吉林四平136000）指导教师: 王宇飞（讲师）中文摘要近年来，随着计算机网络和移动通信技术的不断发展，移动互联网用户越来越多，无线网络越来越普遍，尤

7、其是无线 Ad Hoc 网络异军突起。但是由于无线网络自身的共享性和开放性，网络安全就经成为计算机网络和无线通信领域中一个重要的研究课题。本文主要研究无线 Ad Hoc 网络的安全技术问题，首先介绍 Ad Hoc 网络的起源、现状，和其体系结构与网络协议，针对路由协议的问题对比 AODV 和DSR 算法，讨论一种增加安全性的多路径路由选择算法 ESMR，结合仿真软件， 验证多路径路由算法可以提供最优路径，保证路由信息分布更均匀，并能降低 数据包的截获率，从而为无线 Ad Hoc 网络提供更安全的数据通信环境。关键词AdHoc；网络安全；节点；路由协议- I -Wireless network

8、security technology researchLiu Xuyang（Classtwo Grade2009 in College of Information&Technology,Jilin Normal University, Jilin Siping 136000）Directive Teacher: Wang Yufei （Lecturer）AbstractIn recent years, with the continuous development of the computer network and mobile communication technology, mo

9、bile Internet users are more and more wireless networks are becoming more common, especially in wireless Ad Hoc networks have sprung up everywhere. However, due to the wireless network sharing and openness, network security will become an important research topic in the field of computer networking

10、and wireless communications.This paper studies the wireless Ad Hoc network security technology, first introduced to the origin of the Ad Hoc network, the status quo, and its architecture and network protocols, routing protocol contrast AODV and DSR algorithm, to discuss a way to increase the securit

11、y of multipath routing algorithm ESMR combination of simulation software, verify multi-path routing algorithms can provide the optimal path to ensure that the routing information is distributed more evenly and can reduce packet interception rate, and thus provide a more secure data communication env

12、ironment for wireless Ad Hoc network.Keywords:AdHoc;Network;SecurityNode;RoutingProtocol- II -目录- IV -中文摘要IAbstractII第 1 章 无线 Ad Hoc 网络概述11.1 无线 Ad Hoc 网络由来与现状11.2 无线 Ad Hoc 网络的定义及特点11.3 无线 Ad Hoc 网络的架构21.3.1 对等式结构31.3.2 分级结构3第 2 章 无线 Ad Hoc 网络关键技术探讨论52.1 网络协议52.2 服务质量52.2.1 集成服务模型62.2.2 差异服务模型62.2.

13、3 综合服务模型62.3 功率控制72.3.1 链路层功率控制72.3.2 网络层功率控制72.3.3 混合动力控制72.4 安全问题82.5 互联问题9第 3 章 多路径路由协议103.1 无线 Ad Hoc 网络路由协议103.1.1 动态源路由协议103.1.2 按需路由协议103.2 多路径路由协议113.2.1 路由寻找策略113.2.2 单路径与多路径123.2.3 路由检测123.2.4 路由信息的更新与维护133.3 仿真结果133.3.1 仿真环境133.3.2 性能指标和仿真结果13第 4 章 总结16参考文献17致谢17第 1 章 无线 Ad Hoc 网络概述1.1 无线

14、 Ad Hoc 网络由来与现状无线 Ad Hoc 网络的源自分组无线网，最开始是 1972 年，美国国防科研防护局展开的分组无线网研究计划，其主要目的是在战争环境中为数据通信做技术支持。此后，国防科技防护局于 1983 年研究了自适应网络的结构和基本框架并思考了如何进一步扩展，以为战场上的数据通信提供更可靠的技术支持， 并且确定了基本的自适应网络的协议集，无线 AdHoc 网络是一种暂时自组织的分布式系统，具有无中心、自组织以及多跳等特性，这些特性使得 AdHoc 技术能够应用到 OSI 分层模型中的七个层面。很多专家学者相继研究并发表了多方面的特性的研究成果：组播路由问题、网络层问题、传输层

15、问题、供电源问题、安全问题、服务质量 QoS 问题。这便是无线 Ad Hoc 网络的由来。自无线网络出现以来，网络终端越来越小，网络需求越来越大，无线 AdHoc 网络应运而生，无线 Ad Hoc 网络在国内外享有盛誉，受到业界及工业界的关注，而且早已普遍应用于民用、商业以及战场领域，还有一些特殊的工作环境，比如在某些特定作业地点，没有可以利用的网络设备或者由于一些其他方面的条件约束，不能使用现有的网络基础设施时，为了完成终端之间信息的交互与数据的通信等，就需要通过无线 Ad Hoc 网络来实现数据通信的目的， 满足用户对网络通信的需求。1.2 无线 Ad Hoc 网络的定义及特点无线 AdH

16、oc 网络是由一个个独立的带有无线收发设备的移动终端和设备组成的一个多跳的自适应的自组织网络，不依靠固定的无线通信基础设施、采用分布式结构，可以对无线 AdHoc 网络内的拓扑结构变化做出迅速的反应。在无线 AdHoc 网络中，任意一个移动终端都能够担当服务器与主机的角色： 当移动终端作为主机时，则路由单位需要启动面向客户的相应的程序;而当移动单位作为路由节点时，此时担任主机角色的移动单位就应该启动面向主机的对应的程序，并通过动态路由表策略，实时更新路由表，来实现对数据包的分组转发及路由维护功能。每对移动节点间的路由路径通常是由多路径组成，但- 18 -是因为移动节点间的无线传输受到距离限制，

17、所以，应该通过多路径，凭借若干个节点的路由转发，实现节点间的远距离传输限制，从而实现数据通信的目的。因此无线 Ad Hoc 网络也叫做多跳无线网络、自组织网络、无固定设施网络或对等网络。由于无线 Ad Hoc 网络自身的特点，与以往的无线网络和固定有线网络相对比，无线 Ad Hoc 网络具有以下几个特点：（1） 网络自组织。与其它传统网络相比，无线 Ad Hoc 网络没有任何固定网络设施做支持，所以，该网络也可以在任何环境下建立一个没有约束的自组织的移动通信网络。（2） 无中心。在无线 Ad Hoc 网络中，所有移动节点和移动终端都可以是服务器，也可以是客户，所以没有网络控制中心，网络中的每个

18、节点都是对等的，网络节点的移动不会影响节点间的通信，移动节点的故障损坏也不会影响网络的通信，可以说，无线 Ad Hoc 网络具有较强的抗毁性。（3） 动态的拓扑结构。无线 Ad Hoc 网络因为没有固定的网络基础设施， 所以网络中的节点可以自由移动，不会受区域范围限制通信，也不受速度和移动方式的约束，网络内移动节点移动过程中，无线收发设备的收发功率会自动地产生变化，加上无线信道之间也会产生互相影响因素，因此，无线 Ad Hoc 网络的拓扑结构具有动态性。（4） 分布式网络特性。网络中每个节点都能够承担路由功能，且没有网络控制中心，移动节点之间都是对等的，并以分布式协作的方式数据通信，网络中单一

19、的移动节点出现故障不会对网络整体的通信造成影响。无线 Ad Hoc 网络采用无线多路径传输方式来进行数据通信，这使得无线 Ad Hoc 网络中的网络要求更多的带宽用于网络传输消耗，在无线 Ad Hoc 网络中，考虑到收发频率的衰减、信道拥堵、交互和噪声干扰等因素，使得带宽消耗更低。无线 AdHoc 网络的这些特性使得无线 Ad Hoc 网络在很多方面比有固定基础设施的无线网络更有优越性。1.3 无线 Ad Hoc 网络的架构由于无线 AdHoc 网络具有的对等结构、自组织等特性，使其网络架构与传统的网络体系结构有很多不同，优势与劣势并存，对于网络安全也影响至深。无线 Ad Hoc 网络中的移动

20、节点都具有路由和服务器的功能。从功能上看，网络中的移动节点可分为主机、路由以及移动终端二个部分。其中主机部分基本上是进行转发节点之间的路由信息;路由部分则是建立并动态维护路由表，更新网络拓扑结构，完成数据报文的转发;移动终端设备主要负责收发信号;从物理结构上看，移动节点可分为单主机传输节点和多主机传输节点，其中单主机传输节点还可以分为单传输节点和多传输节点。其中，单主机传输中的单传输节点具有比较简单的结构，只有手持设备采用此结构;单主机传输中的多传输节点的结构比单传输的稍显复杂，需要在两个或两个以上网络中设置中间节点来进行网络的数据通信;多主机多传输节点则显得灵活性强，具有较好的适应性，并能够

21、使多个信道信号同时传输。因此无线 AdHoc 网络中的移动节点往往也能够作为路由节点来与其他无线 Ad Hoc 网络进行数据通信。在无线 Ad Hoc 网络中，由于其无中心、分布式和动态拓扑结构等特点， 因而没有一个稳定并有抵抗能力的控制中心来控制节点，因此无线 Ad Hoc 网络只有对等式机构和分级结构。1.3.1 对等式结构无线 Ad Hoc 网络的对等式结构也叫作对平面结构，网络中所有移动节点都是对等平等的关系，没有主从性，网络中的任意两个节点间互相通信时，一般要有多条路由途径，从而能够达到平衡道路流通和优化路径的目的。对等式结构中的节点的收发信号范围较小，随着网络中的移动设备越来越多，

22、尤其是在网络中多数节点随机移动时，网络资源一部分不能得到有效分布，有可能造成网络瘫痪或者网络故障，因此平面结构不能够被集中控制。此外，平面结构的可扩展的空间较小，网络中路由的任何动态变化，每个节点都需要获得的路由信息的节点和所有其他节点，这将大大消耗网络的有限资源。所以，平面结构只适用于小型和中等规模的无线 Ad Hoc 网络。1.3.2 分级结构无线 Ad Hoc 网络的分级机构更复杂一些，Ad Hoc 网络被划分成不同水平高度的网络，在网络的每个级别，被分为一个或多个簇，每个簇是由一个个群集组成的多个集群，多个簇又形成高级别网络，等等，并且可以被划分成一个群集数，在一个更高层次的网络，簇群

23、并形成高级网络，上升到最高。簇头节点主要负责簇间数据转发，主要是预定或簇头选举算法来确定。根据网络上的节点的通信频率，所述分级结构分为单频和多频的分层网络的分层网络。所有节点都使用相同的频率在分层网络结构的单频，以建立一个 通信连接，其中，所述的第一簇被连接到两个或更多个节点，每个集群的第一 簇需要网关的身份，以便能够与其他集群，首先要建立一个连接通信。分层的 网络结构中的多频，具有多个用于连接的通信的频率，使较低的网络中的节点 的通信范围是小的，先进的节点通信覆盖的第一簇。在网络中的不同高度水平 有一个高层次的节点，因此所使用的不同的频率的高级别节点可以与不同级别 的网络通信连接。第一群集和

24、群集构件之间的通信所使用的频率，为的第一簇 之间的网络通信中的同一个频率，所使用的频率的不同级别的网络簇头之间的 通信。层次结构的平面结构相比，最大的优势在于可扩展性，独立于网络规模 的限制，遇到复杂的大型网络，通过增加集群的数量或提高网络的系列，以提 高网络容量。在一个分层的网络中，每个节点都可以成为一个簇头，簇头节点 是主要负责维护到其他簇头的路由，簇头和簇成员的变化动态地选择合适的算 法，因此保持层次结构，尤其重要的是选择合适的簇头，簇头选择算法能够重 新集群网络的拓扑结构发生相应的变化。该算法的选择取决于不同的应用需求， 网络环境和节点的特点。选择不同的算法有不同的优化目标，包括最小化

25、集群 计算和维护开销，簇头最小化与最大化集群的稳定和最大限度地提高节点的生 存时间。此外，以上的平面结构的定位节点的层次结构的定位是简单而有效的， 在平面结构中，查询在整个网络中的节点对应的查询，它必须是在层次结构中， 因为群集第一个包含了所有的集群在集群成员的信息，需要查询的节点信息可 以通过查询获得的第一个簇。另外，节点的定位和处理比的平面结构的层次结 构，具有的优点，可以得到的节点的地址被分配一个逻辑顺序，根据群集头和 群集。除此之外，平面结构是没有的结构的分层结构的中心是一个集中的管理 的结构，其中，所述的第一簇的分层结构是一个控制中心，对应于：通过分级 整个网络被划分成一个相对独立的

26、这些集群集群和簇头控制中心福路由算法可 以减少开销和广播泛滥，更轻松地管理移动节点和控制节点接入无线信道，并 能提高网络的可扩展性和 QoS 支持能力。近年来，Ad Hoc 网络的网络服务质量的改善，越来越多地选择中心管理模型的层次结构，逐渐呈现出分层的趋势。第 2 章 无线 Ad Hoc 网络关键技术探讨论2.1 网络协议无线 AdHoc 网络的核心是路由协议，完善的路由协议可以为搭建完整的无线 Ad Hoc 网络奠定基础。与配备固定基础设施的无线网络的网络协议相比， AdHoc 网络路由协议的建立更有难度，这是因为传统网络的拓扑结构是相对稳定的，而 AdHoc 网络的架构假定是不断变化的。

27、此外，传统网络的路由协议主要依靠海量的分布式数据资料，这些数据库一般存储在移动节点上，而 AdHoc 网络中的节点不能做到长时间保存信息，况且这些数据信息也并不总是完全可信的。有文献表明，比较好的的 AdHoc 网络路由协议应该满足以下功能：保持网络拓扑通信；清楚网络拓扑结构的变化；较好的自适应性。根据路由表的特点，AdHoc 网络的路由方案大致可分为：表驭动路由协议、按需驭动路由协议和混合路由协议。表驱动路由协议又称提前反应路由协 议，是说网络中的节点有规律的交换路由信息，得到其他节点的路由。因为这 种方式需要持续的在移动节点之间交换路由信息，所以占用了大量的网络带宽， 而实际上有相当一部分

28、的路由信息并不是路由需要的，这样就浪费了了网络资 源，所以表驱动路由协议一般只用在传统网络中，不会适用于 AdHoc 网络。按需路由协议又称应急性路由协议，是说节点只有在自己需要的时候菜进行路 由交换和查找，也就是说，节点之间的信息交换不必有固定规律，这解决了因 持续交换所有路由信息造成的网络带宽浪费。混合路由协议是结合了表驱动路 由协议和按需驱动路由协议，它先在一定范围内应用表驱动路由协议，减小路 由控制消息交换的范围，当目标节点距离较大时，则通过反应式路由协议查找 发现路由，这样就平衡了路由协议的控制消耗和时延两个方面。目前，大多数AdHoc 网络路由协议应用的是反应式路由方案，其中，具有代表性的有动态资源路由协议、请求距离向量协议等，而目的序列距离矢量路由协议则是表驭 动路由协议的代表。2.2 服务质量服务质量（QoS）是指网络通信需要满足一些性能指标，包括网络延时，可以使用的带宽，丢包率等等。目前，很多网络要求网络提供带宽管理控制的业务。QoS 质量保证有了很大的优化，不过大多数程序只为特定环境服务，不能直接使用 Ad Hoc 网