无线网络安全技术研究本科毕业论文.docx

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吉林师范大学毕业论文（设计）

论文分类号：

TN915密 级：

公开

无线网络安全技术研究

学院、专业：

信息技术学院通信工程

姓名学号：

年级班：

指导教师：

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者 签名：

日 期：

指导教师签名：

日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

日 期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权 大学可以将本学位

论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年 月 日

导师签名：

日期：

年 月 日

吉林师范大学

本科毕业论文（设计）任务书

选题研究的主要内容：

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。

结果形式：

论文

选题研究的意义及可行性论证：

意义：

无线AdHoc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AdHoc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。

论文题目：

无线网络安全技术研究

姓 名：

年级、专业：

指导教师：

起止时间：

进度安排：

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

吉林师范大学

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

2012.10.24

7教机房

确定论文研究方向，选择论文指导老师

2012.10.25

10教312

老师带领选题，确立论文题目

2012.10.28

10教312

老师指导论文写作规则和题目研究方法

2012.11.7

7教机房

将查找的资料和论文提纲交给老师查看并修改

2012.11.14

10教324

将论文初稿交给老师审查，根据指导进行修改

2012.11.20

10教324

将修改的论文交给老师审查获得进一步修改意见

2012.12.2

7教机房

在机房进行初步仿真，实验失败，查找原因

2012.12.4

7教机房

修改程序，再次进行仿真，实验失败，查找原因

2012.12.7

7教机房

仿真实验成功，记录数据，完善论文

2012.12.18

10教312

将论文完稿交给老师审核，审核通过

2013.1.10

7401

论文答辩

吉林师范大学

本科毕业论文（设计）答辩记录

姓 名

刘旭阳

院、年级

信息技术学院，2009级

专业

通信工程

指导教师

王宇飞

职 称

讲师

时间

2013.1.10

地 点

7401

记录人

刘洋

成绩

论文题目

无线网络安全技术研究

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Ad Hoc网络的数据安全等问题，通过仿真研究无线Ad Hoc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Ad Hoc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

答：

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

答：

无线AdHoc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AdHoc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AdHoc网络相关资料，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：

签字：

2012年1

月

日

吉林师范大学信息技术学院本科毕业论文

无线网络安全技术研究

刘旭阳

（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，尤其是无线AdHoc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AdHoc网络的安全技术问题，首先介绍AdHoc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AdHoc网络提供更安全的数据通信环境。

关键词 Ad Hoc；网络安全；节点；路由协议

-I-

Wirelessnetworksecuritytechnologyresearch

LiuXuyang

（ClasstwoGrade2009inCollegeofInformation&Technology,JilinNormalUniversity,JilinSiping136000）

DirectiveTeacher:

WangYufei（Lecturer）

Abstract

Inrecentyears,withthecontinuousdevelopmentofthecomputernetworkandmobilecommunicationtechnology,mobileInternetusersaremoreandmorewirelessnetworksarebecomingmorecommon,especiallyinwirelessAdHocnetworkshavesprungupeverywhere.However,duetothewirelessnetworksharingandopenness,networksecuritywillbecomeanimportantresearchtopicinthefieldofcomputernetworkingandwirelesscommunications.

ThispaperstudiesthewirelessAdHocnetworksecuritytechnology,firstintroducedtotheoriginoftheAdHocnetwork,thestatusquo,anditsarchitectureandnetworkprotocols,routingprotocolcontrastAODVandDSRalgorithm,todiscussawaytoincreasethesecurityofmultipathroutingalgorithmESMRcombinationofsimulationsoftware,verifymulti-pathroutingalgorithmscanprovidetheoptimalpathtoensurethattheroutinginformationisdistributedmoreevenlyandcanreducepacketinterceptionrate,andthusprovideamoresecuredatacommunicationenvironmentforwirelessAdHocnetwork.

Key words:

Ad Hoc; Network; Security Node; Routing Protocol

-II-

目 录

-IV-

中文摘要 I

Abstract II

第1章无线AdHoc网络概述 1

1.1无线AdHoc网络由来与现状 1

1.2无线AdHoc网络的定义及特点 1

1.3无线AdHoc网络的架构 2

1.3.1对等式结构 3

1.3.2分级结构 3

第2章无线AdHoc网络关键技术探讨论 5

2.1网络协议 5

2.2服务质量 5

2.2.1集成服务模型 6

2.2.2差异服务模型 6

2.2.3综合服务模型 6

2.3功率控制 7

2.3.1链路层功率控制 7

2.3.2网络层功率控制 7

2.3.3混合动力控制 7

2.4安全问题 8

2.5互联问题 9

第3章多路径路由协议 10

3.1无线AdHoc网络路由协议 10

3.1.1动态源路由协议 10

3.1.2按需路由协议 10

3.2多路径路由协议 11

3.2.1路由寻找策略 11

3.2.2单路径与多路径 12

3.2.3路由检测 12

3.2.4路由信息的更新与维护 13

3.3仿真结果 13

3.3.1仿真环境 13

3.3.2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AdHoc网络概述

1.1无线AdHoc网络由来与现状

无线AdHoc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Ad Hoc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Ad Hoc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、传输层问题、供电源问题、安全问题、服务质量QoS问题。

这便是无线AdHoc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Ad

Hoc网络应运而生，无线AdHoc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AdHoc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AdHoc网络的定义及特点

无线Ad Hoc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Ad Hoc网络内的拓扑结构变化做出迅速的反应。

在无线Ad Hoc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

-24-

是因为移动节点间的无线传输受到距离限制，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AdHoc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AdHoc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AdHoc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AdHoc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AdHoc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AdHoc网络具有较强的抗毁性。

（3）动态的拓扑结构。

无线AdHoc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AdHoc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AdHoc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AdHoc网络中的网络要求更多的带宽用于网络传输消耗，在无线AdHoc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Ad

Hoc网络的这些特性使得无线AdHoc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AdHoc网络的架构

由于无线Ad Hoc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AdHoc网络中的移动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，并能够使多个信道信号同时传输。

因此无线Ad Hoc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AdHoc网络进行数据通信。

在无线AdHoc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AdHoc网络只有对等式机构和分级结构。

1.3.1对等式结构

无线AdHoc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，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AdHoc网络。

1.3.2分级结构

无线AdHoc网络的分级机构更复杂一些，AdHoc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，AdHoc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AdHoc网络关键技术探讨论

2.1网络协议

无线Ad Hoc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AdHoc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，Ad Hoc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Ad Hoc网络的架构假定是不断变化的。

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Ad Hoc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