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移动自组网是一个无中心的、由移动节点通过无线方式通信的自组织移动网络,它由一系列不依赖于固定基础设施的节点组成。近几年来,移动自组网由于具有方便灵活,组网快速,对特殊环境适应性强等优点己经成为网络研究的一个热点,在军事通信、应急通信、商业和教学等方面都将有广阔的应用前景。
移动自组网的拓扑结构可以分为平铺式和分簇式两类,由于分簇式拓扑结构能够有效提高网络的可扩展性,减少网络通信和管理开销,因此分簇技术被广泛的应用于移动自组网。
移动自组网具有的开放介质、动态拓扑、分布式合作和资源受限等固有特征,导致它特别容易受到各种攻击。此外,分簇技术的引入使网络面临许多新的攻击,一种非常有破坏力的攻击是:攻击者对簇头节点的选举过程展开攻击,在竞选簇头的过程中谎报竞选信息,使自己具有更多的机会成为簇头节点,之后攻击者就可以利用簇头节点的身份发起具有更大破坏力的攻击,因此为分簇过程提供安全保障是十分必要的。然而,已经提出的大部分分簇算法都没有考虑分簇算法的安全问题。因此,必须提供安全的分簇算法,以应对那些存在敌对势力的应用(如军事、商业等)对安全性的要求。
本文着重考虑在移动自组网中广为使用的分簇技术的安全问题。文章首先介绍了移动自组网概念和特点,并对移动自组网中的分簇算法做了一个简单的分类和比较;接着讨论了移动自组网的安全问题和安全威胁,分析了分簇算法可能面临的攻击,并建立了针对分簇算法的两种内部攻击模型;然后提出了一种安全的最高节点度分簇算法(SHDCA),SHDCA通过邻居节点的验证来检测竞选簇头信息的真实性。在验证步骤中,为了验证节点的位置信息,本文提出了一种基于AOA的位置验证。为了检测并隔离攻击者,本文提出了一种局部信誉机制(LRS)。SHDCA算法还使用TESLA协议对包进行认证,减少了节点资源开销;安全分析和仿真实验表明,SHDCA能够有效的实现预定的安全目标,并且在安全和性能开销上达到了合理的折中。