认知无线Mesh网络

随着对无线网络带宽的更高追求以及业务的多样化,网络模式越来越复杂,无线频谱资源越来越宝贵。如何无缝融合异构无线网络以及提高无线资源利用效率面临巨大的挑战。认知无线Mesh网络可以实现无线环境的认知、异构网络的融合,成为未来网络有希望的候选方案。文章介绍了认知无线Mesh网络的基本概念、特点、网络架构和协议体系,最后对认知无线Mesh网络的发展进行了展望。     

无线传感器网络动态非线性密钥分配

为减少无线传感器网络中大量的共享密钥,提出了计算每个通信数据包的动态分配密钥.该方法为：通过种子密钥加密分配密钥,由分配密钥计算数据密钥,由数据密钥加密数据,并在通信包中将分配密钥的密文与机密数据一起传输;接收节点获得数据包后,分析出包计数、节点身份标识、包跳段、分配密钥的密文和数据密文,再由共享的种子解密动态分配的分配密钥.结果表明,用于无线传感器网络的动态非线性分配密钥的方法可实现无线传感器网络共享少量种子密钥和机密通信.     

认知无线Mesh网络

随着对无线网络带宽的更高追求以及业务的多样化,网络模式越来越复杂,无线频谱资源越来越宝贵。如何无缝融合异构无线网络以及提高无线资源利用效率面临巨大的挑战。认知无线Mesh网络可以实现无线环境的认知、异构网络的融合,成为未来网络有希望的候选方案。文章介绍了认知无线Mesh网络的基本概念、特点、网络架构和协议体系,最后对认知无线Mesh网络的发展进行了展望。     

基于混合架构无线Mesh网的多路径路由协议

提出了一种适用于混合架构无线Mesh网络的按需路由协议,即MOMDSR(mesh-oriented multipathDSR)。它在DSR(dynamic source routing)协议的基础上,根据Mesh骨干网和客户端域的不同特性,引入路由确认过程,帮助形成Mesh路由器的逐跳路由表,缩短了DSR中数据报文头部所携带的源路由信息,减少了路由开销。同时,它在DSR的路由发现过程中引入了多路径机制。仿真结果表明,MOMDSR协议与DSR协议相比,减少了协议的路由开销,报文传输率有所提高。     

无线Mesh网链路不相交多路径路由策略

无线Mesh网以其高覆盖面、低功耗等优势,将在下一代无线通信技术中扮演重要角色,路由技术一直是其研究热点.为了提高无线Mesh网的生存性、可靠性和无线信道的利用率,针对无线Mesh网的特点提出了一种基于链路不相交技术的多路径路由算法,以求通过尽可能少的信息交换,获得尽可能多的网络状态信息,保证网络的负载平衡.仿真实验证明,采用多路径路由机制中的链路不相交技术,不但提高了数据传输的可靠性,而且在大规模网络环境中表现出较好的性能,如传输时延低、分组投递率高和协议开销小等优点.     

基于Kerberos的无线Mesh网络身份认证机制

提出一种基于Kerberos的无线Mesh网络身份认证机制,该机制采用了上层认证和底层加密相结合的结构,可以很好地实现对Mesh节点的接入授权管理和密钥传输管理,快速地完成Mesh节点间的安全关联,从而增加了网络的安全性.     

混合式无线Mesh网络路由与信道分配联合优化

在混合无线Mesh网络中,路由协议需要区别节点类型并要考虑通信模式。因此,提出了一种混合式无线Mesh网络路由与信道分配联合优化方法,所使用的分布式贪婪生成树路由是一种新型的地理位置路由算法,该算法能找到更短的路由并与生成树结合实现节能。由于节点随时间不断发生变化而无法实现实时更新,本文采用信道分配算法直接代替总线数据采集,并通过构建具有不完全信息的博弈模型进行估计,其中竞争排名根据当前节点的信道分配算法和竞争节点的联合累积分布来估计。本文研究结果可提高混合无线Mesh网络的有效性和可靠性,对Mesh网络的普及和应用起到非常重要的作用。     

无线Mesh网络功率控制与信道分配联合优化

针对无线Mesh网络网关节点和网络链路承载的负载不均问题,择优选择网关节点,并设计链路权重,构建以网络加权吞吐量为优化目标的资源分配模型.在构建的资源分配模型下,提出一种基于Q学习和差分进化的联合功率控制与信道分配算法（QDJPCA）.该算法通过获取功率控制的反馈结果,采用基于多重变异和自适应交叉因子的差分进化算法进行信道分配;针对每次迭代产生的信道分配结果,采用基于状态聚类和状态修正的Q学习算法实现功率控制.NS-3仿真结果表明,QDJPCA能够有效求解所提资源分配模型,在优先保证网关负载均衡和高负载链路吞吐量性能的基础上提升网络整体性能.     

无线移动自组网混合式密钥管理方案研究

基于门限机制的密钥管理方案能提供高的安全性,但认证成功率较低,可扩展性差;基于证书链的密钥管理方案适合自组网的特点,但其安全性仅取决于证书链中节点的信任度,不能满足高安全要求的应用环境。该文提出了门限机制和证书链信任值方法相结合的混合式密钥管理和认证方案,在增加少量通信量的情况下,方案提高了自组网的认证成功率和系统的安全性,较好地平衡了自组网的安全性和认证成功率,满足自组网应用的安全要求。     

基于连接低干扰的无线Mesh网络信道分配算法研究

为合理地分配和利用无线信道资源,研究者们提出了许多关于多射频多信道无线Mesh网络的信道分配算法。该文针对无线Mesh网络的信道分配算法,以连接低干扰信道分配算法(CLICA)为基础,以提高网络容量(吞吐量)为目标提出了一种改进算法。该算法根据网络中各链路的干扰度来计算网络干扰度,通过减小网络的干扰度来提高网络吞吐量,以实现最小化网络干扰度的目标。构建信道分配的数学优化模型,通过NS2仿真验证比较改进前后算法的性能,求解出最优的信道分配。     

基于簇的无线传感器网络密钥管理方案

为提高无线传感器网络安全强度,通过分析已有的典型密钥管理方案,结合具体的应用领域,提出一种基于簇的无线传感器网络密钥管理方案（CKMS：Cluster-based Key Management Scheme）。该方案包括5种类型密钥与密钥更新机制,同时支持网络扩展。相对现有的密钥管理方案,此方案具有较小的通信开销和计算开销,占用较少的存储空间并且连通性好。     

无线传感器网络基于组合密钥的密钥管理方案

无线传感器网络具有拓扑易变化、节点能源受限、网络易受攻击等特性,这些特性决定了无线传感器网络需要特殊的安全保障机制,尤其要解决其涉及到的机密性、完整性、端点认证及在有限的空间存储大量的密钥等问题。当前的研究工作不能有效地解决无限传感器节点容量受限与节点需要大量存储共享密钥之间的矛盾,导致大量传感器节点因与相邻节点没有共享密钥而无法安全交换信息。针对这一问题提出一种基于组合密钥（combined key,CK）的密钥管理技术。该方案采用种子密钥映射技术,以较少密钥因子组合大量相异的密钥,解决传感器节点密钥存储空间受限问题,保障任何相邻节点之间都能共享密钥。并能实现可认证的密钥共享机制,弥补了传感器网络没有认证中心的缺陷。经分析,该方案在安全性、存储性和节能方面有较好的优势。     

基于簇协作的无线传感器网络组密钥管理方案

为了解决无线传感器网络组通信的安全问题,该文提出了一种基于簇协作的组密钥管理方案。采用簇协作的方式实现组密钥的更新,并使用伪随机数生成器和哈希函数产生更新多项式,从而及时更新组内合法节点的组密钥分量。性能分析表明,该方案具有良好的安全性和较低的存储开销,仿真结果表明,该方案具有较低的通信开销。     

无线Mesh网络下的网络编码机制

提出了一种无线网状环境下基于接收节点速率匹配的传输控制协议(TCP)网络编码机制,通过网状连接层(MCL)构建编码层对传输控制协议数据(TCP-DATA)和传输控制协议应答(TCP-ACK)进行网络编码,采用修改的分布式协调功能请求发送/清除发送(DCF RTS/CTS)机制在接收节点确定数据传输速率. 实际搭建了1个3跳的无线Mesh线性网络,对基于接收节点速率匹配的TCP网络编码数据进行捕获分析,得出其端到端系统的TCP吞吐量与没有采用网络编码相比提高了约20%.     

基于密钥超图和身份密码的多域光网络密钥管理方案

针对分层PCE架构下多域光网络的特点及其密钥管理需求,提出一种新型的基于密钥超图和身份密码的密钥管理方案（简称为KMS-KI）。与基于逻辑密钥树的经典分散式密钥管理方案不同,该方案首先将多域光网络的密钥关系建模成两层密钥超图,即用点表示顶点,用超边描述各层级密钥关系,使网络的密钥层次关系能够更好地反映在密钥超图模型中;然后使用基于分层的身份密码系统和改进的私钥生成策略分别完成主密钥、公私钥、会话密钥、层组密钥、域间密钥的生成和动态管理,较好地解决了私钥的安全保护和私钥生成中心存在的单点失效问题。同时,通过融合成员特征值思想,当群组成员加入或离开时,剩余群组成员利用pPCE或者cPCE传递的密钥特征值自行计算和更新组密钥,大大降低了新的组密钥被敌手破获的风险。通过分析表明,KMS-KI方案具备前向安全性、后向安全性、私钥保密性和抗共谋攻击能力,与典型的基于逻辑密钥树的分散式方案相比,不但支持分层身份密码系统,且在密钥存储量、cPCE通信量和加解密次数等方面取得了综合较优的性能。     

无线Ad hoc网络中基于身份的密钥管理方案

基于身份的密码体制(ID-based cryptography)是SHAM IR在1984年提出的,使用该体制进行加密、签名和认证可以有效地减小系统中用户的存储代价和运算量.将其应用到无线Ad hoc网络中,提出了一个基于身份的密钥管理方案.它采用基于身份的密码体制、秘密分享技术来实现私钥的分布式生成,并且利用盲短签名机制有效地实现了私钥的安全分发.该新方案可满足无线Ad hoc网络中密钥的安全需求,同时能节省网络资源、提高网络性能.     

Ad Hoc网络中的分布式证书撤消机制

通过分析Ad Hoc网络中证书撤销机制存在的问题,提出了一个适用于该网络的分布式证书撤销机制。该机制包含证书撤销算法和证书撤销实现过程。引入四个因素进一步完善了证书撤销算法,提高了节点自觉监控网络的能力和积极性;并通过要求网络中所有节点各自维护两张表,有效地降低节点证书撤销过程中的通信。     

多速率无线Mesh网络中节点吞吐量分析模型

提出了多速率无线Mesh网络中节点吞吐量分析模型,在公平性保证条件下用以分析基于IEEE 802.11协议构建的无线Mesh网络节点吞吐量．该模型计算出不同速率无线链路发送数据包的时间,寻找网络中单位时间内完成数据包发送时间最大的瓶颈冲突域,根据瓶颈冲突域内负载流量速率得到节点吞吐量最大值．仿真结果表明,该方法计算出的节点最大吞吐量与网络仿真结果一致,可以准确分析多速率无线Mesh网络节点吞吐量．     

无线Mesh网络的最大并发公平调度

研究了基于IEEE 802.16标准的集中式控制无线Mesh网络,提出了一种基于干扰集的树形路由和基于最大并发集的公平下行调度算法. 该路由算法使树上节点具有较小的干扰度,从而达到干扰避免的效果. 基于此干扰避免树的下行调度实现对最大并发集的高效利用,同时尽量保证节点业务请求满意率的公平性. 仿真结果表明,由于节点干扰度的降低以及并发传输机会的增加,网络吞吐量得到提高,并满足了一定的公平性要求.