【摘 要】
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近些年来无线网络发展迅速,无线网络已经遍布人们的生活,但是无线网络给人们的生活和工作带来无限便利时,也伴随着危险。网络安全问题一直是研究的重点,科研人员大多针对网络窃取行为和恶意攻击行为问题进行研究,但是自私行为也是网络安全问题的一部分,自私行为严重影响着网络性能和通信的公平性,因此自私行为也是不可忽略的网络安全问题,针对自私行为的防御策略研究具有重要意义。本文重点研究了MAC层自私行为及其防御策
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近些年来无线网络发展迅速,无线网络已经遍布人们的生活,但是无线网络给人们的生活和工作带来无限便利时,也伴随着危险。网络安全问题一直是研究的重点,科研人员大多针对网络窃取行为和恶意攻击行为问题进行研究,但是自私行为也是网络安全问题的一部分,自私行为严重影响着网络性能和通信的公平性,因此自私行为也是不可忽略的网络安全问题,针对自私行为的防御策略研究具有重要意义。本文重点研究了MAC层自私行为及其防御策略,针对危害较大的修改退避值自私行为提出了基于行为约束的MAC(Misbehavior Constraint MAC,MC-MAC)优化方案;然后对软件无线电平台进行了研究,在GNU Radio和USRP平台上实现并测试了MC-MAC优化方案。研究内容主要包括以下两方面:1.MC-MAC优化方案以IEEE802.11 DCF为基础,修改RTS/CTS的帧结构,添加信誉机制以及惩罚退避值生成函数。然后利用Markov模型验证了MC-MAC优化方案惩罚机制的有效性。通过NS3仿真表明,该方案在无自私节点网络中的表现和IEEE802.11协议相近。在包含自私节点的网络中,该方案在1%-80%自私程度下都可以保持良好节点的吞吐量,并且对自私节点有抑制作用。2.MC-MAC优化方案的实现利用了网络分层模型思想,物理层和MAC层在GNU Radio和USRP平台上通过软件实现,使用虚拟网络设备TUN/TAP作为中间接口连接操作系统的协议层。测试阶段,由于软件无线电平台的时延问题会影响MAC协议的性能,因此首先对平台的时延进行了测试,然后分析了时延修正参数beta的取值对协议的影响,结果表明随着beta的提高,虽然可以有效的降低协议的丢包率,但是协议的吞吐量却在大幅度下降。最后对MC-MAC优化方案进行了功能测试,针对方案的检测机制,测试了不同beta值下检测机制的偏离值,测试结果表明beta的值越大偏离值越小。最后对MC-MAC优化方案的信誉机制进行功能测试,测试结果显示,MC-MAC优化方案的信誉机制对自私节点有约束能力。
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