移动Ad Hoc网络安全策略关键技术研究

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移动Ad Hoc网络是近年来无线通信应用领域的一个研究热点。相对于有固定基础设施的传统无线网络和有线网络,Ad Hoc网络具有无中心、自组织、动态拓扑结构变化频繁、有限的无线通信带宽、有限的节点能源以及无线信道完全开放、网络缺乏自稳定性等显著特征。因此,移动Ad Hoc网络,相对于有线网络和传统无线网络,更易遭受各种攻击和安全威胁,各种移动Ad Hoc网络协议和应用,都开始把安全作为必不可少的一环。   在此背景下,本论文对移动Ad Hoc网络安全策略的相关技术进行了深入分析,重点地研究了安全路由技术、分布式CA认证技术和面向服务的访问控制技术。   首先在分析了DSR面临的安全威胁和现有DSR安全路由协议SRP的优缺点后,提出了一种基于公钥数字签名和路由恶意检测的安全路由方案ESSDSR。与SRP协议最大不同,ESSDSR要求节点DSR网络地址和其MAC地址满足单一映射:ESSDSR把SRP中Qid功能扩展到Fid,源节点用Fid来检测路由回复中节点序列是否被恶意节点篡改过。利用OPNET仿真软件,在网络遭受删除路由攻击、隐藏路由攻击、篡改路由攻击和路由请求攻击的场景下,分别对SRP和ESSDSR进行了仿真,结果表明ESSDSR能够很好地抵御上述攻击,显著改善网络安全性能。   其次总结了各种分布式CA认证技术,并对它们进行了对比与分析,然后提出了一种基于概率分裂的分布式CA系统模型。其基本思想是在网络规模不断扩大的情况下,每个初始的CA服务节点可以选择一些普通节点组成一个CA服务域,初始的CA服务节点成为每个服务域的域主节点,其他节点成为域内普通节点。相同CA服务域内节点共同分享一个系统子密钥,并以一定的概率比重来响应认证请求,共同完成部分签名和认证服务。仿真结果表明随着网络规模的扩大,本方案CA服务节点可以平衡自己的认证负载,提高了方案的可用性与可扩展性,显著改善网络性能。   最后在分析了现有服务访问控制技术的基础上,结合移动Ad Hoc网络自身特点,简化已有访问控制模型dRBAC中的授权管理和信任链搜索等算法,并加入轻载型的信任评估体系控制块,设计出一种具有低复杂度和高抗毁性的基于授权代理和信任评估的RBAC访问控制模型AATV-RBAC。在构造一个简单的应用场景后,利用MATLAB仿真软件对dRBAC和AATV_RBAC进行粗略的系统仿真,结果表明本方案下的有效访问成功率明显高于dRBAC方案下的有效访问成功率,从而可以保证整个网络访问控制系统高效地、正常地运转。
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