近年来,随着无线技术和计算机网络的飞速发展,无线网络技术已经日趋成熟并广泛应用到军事、民用和商业领域当中。与此同时,关于无线网络中的安全与性能问题也成为人们一直关注的焦点。本文针对无线网络的独有特点,对无线网络的安全定位、优化路由设计等方面进行了探索和研究,获得了一些创新性研究成果,主要内容包括:1、提出一种新的定位策略ALD(Active Location Detection),用于定位无线网络中的恶意节点,填补了目前的技术空白。在当今实际的无线网络中,由于无线数据业务的增长,以及无线网络安全性的需要,有必要开发一套有效的定位策略来定位无线网络中的恶意节点,以便对该节点进行处罚或者驱逐出网络。另一方面,虽然定位是目前的研究热点,但是现在无线网络中的安全定位研究大多数是针对如何定位网络中的合法节点,没有考虑到存在恶意节点能蓄意隐藏自身位置的情况。事实上,恶意节点通过装备定向天线等高级无线电技术设备,能够躲避几乎目前所有的定位系统对其定位。为了解决这个问题,本文创新性的提出了一种定位策略Active Location Detection (ALD),该策略通过一般的非测距定位设备即能定位恶意节点。其主要思想是通过多个接入点的协同工作来定位恶意节点,同时采用有限时域离散MDP(Markov decision process)对定位过程进行优化。该策略支持802.11以及多种无线通信标准,通过仿真试验表明,该算法的定位误差低于20%。2、进一步提出带预测ALD策略,增强了定位策略ALD的实用性。在标准ALD算法中,由于初始估计区域过大,会导致计算的步骤增多,计算量较大。在本文的研究中,通过对标准ALD算法在实际网络场景中的性能进行分析,对标准ALD策略进行了改进,即通过增加PDE(Pre-Distance-Estimate)步骤,缩小初始估计区域,从而提高ALD策略的性能。通过仿真实验,改进的算法和标准ALD策略相比,性能更好,计算量更少。3、研究在无线网络中,多跳路由协议在指定性能指标下的优化。目前无线Ad hoc网络的研究中,存在大量的路由算法,但是很少有研究对这些协议在指定性能指标下的最优性能进行过分析。而在本文的研究中发现,在相同网络场景中,不同参数配置下的路由协议性能偏差很大。为了对Ad hoc路由协议进行评估和优化,本文提出了采用遗传算法求解路由协议参数设置的全局优化算法。该算法通过对参数的编码,应用遗传算法的选择、交叉和变异操作,对路由协议的性能进行优化。在ns2平台上的仿真试验结果表明,优化后的路由协议性能比未优化之前提高30%。4、对目前的无线Ad hoc网络路由算法进行多目标优化。因为路由算法的性能指标很多,如丢包率、延时和吞吐量等,所以有必要结合多个性能指标对Ad hoc网络路由算法进行优化。本文对路由协议的性能进行了研究,并基于Pareto最优集的遗传算法,提出了一种对路由协议参数进行全局优化配置的多目标启发式求解算法。该算法使用了选择、交叉、变异、小生境技术和Pareto集过滤器5个算子,其结果由Pareto前沿面的形式给出,可由决策者根据自己意愿来进行选择。在ns2平台上进行的仿真试验结果显示,优化后的路由协议性能在丢包率、平均延时等多指标平均性能上,均能得到大幅提高。5、创新性的提出了一种新的路由算法设计架构Orchestra(Open Architecture for Checking, Synthesis, and Training of Routing Algorithms),能够有效地进行路由协议的比较和重新组合。目前无线网络路由协议数量多,使得在进行无线网络设计的时候,难以对所有路由协议进行跟踪比对并选择出较好的路由算法。另外,在目前的研究也并没有清楚地对这些设计思想之间的组合性进行过分析,即能否对这些设计思想进行组合以形成新的和更好的路由协议。在本文的研究中,创新性的提出了一种新的开放式路由设计架构Orchestra,该架构能够自动连接并且测试各种路由协议,并由于采用路由代数理论进行设计,该架构具有较好的灵活性和兼容性。同时,如仿真实验所示,Orchestra还能与基因算法结合,从而能自动地找到一种较适应当前网络环境的路由协议以及其参数配置。Orchestra在很大程度上减轻了路由协议设计者的工作负担,提高他们的工作效率。Orchestra的研究也具有重要的科学价值,其中包含了高级路由代数、形式化验证理论、软件工程技术以及物理层和MAC层的建模。Orchestra将使路由领域的研究进入自动化系统设计的时代,最终将加强目前的网络技术。