水下无线传感器网络能量路由协议的仿真研究

水下无线传感器网络对海洋战场的监测要求实时性较强和路由时延较小。针对水声信道传输特点,将路由选择问题转化为非线性规划问题,提出一种基于表驱动路由协议设计思想的选优能量路由协议。该协议在数据传送时总是选取目标函数解较优的路径,从而能够高效利用传感器节点的能量,同时均衡各节点的能量消耗。仿真结果表明,相对于传统能量路由协议...     

避免路由循环和空洞节点的水下传感器网络深度路由算法

针对传统深度路由协议（DBR, Depth Based Routing）中的路由空洞问题,为了提高数据传输成功率,本文提出了一种利用水下自主机器人（AUV, Autonomous Underwater Vehicle）来中继节点数据的深度路由协议（AADBR, AUV Aided Depth Based Routing）。该算法利用水声通信和AUV全局巡航方式获取各传感器节点的位置信息,计算出必须由AUV中继才能实现数据上传的区域点。若数据传输路径出现循环现象,利用跳转函数重新规划路径,综合考虑节点的邻居信息和深度等来计算跳转优先级。算法仿真结果表明,AADBR协议能有效地提高网络数据传输成功率,稳定传输时延率,降低路由空洞造成的影响。     

三维水声传感器网络中高效路由协议的研究

近年来,三维水声传感器网络在学术界和工业界引起了极大的关注.在被监测海域部署三维水声传感器网络,可以解决二维水声传感器网络节点无法充分观测的问题.为了实现三维水声传感器网络在新环境中的水下监测,需要解决一系列的问题.其中,由于监测区域环境的限制以及水声传感器节点的特殊性,需要设计高效的路由协议来保证数据包在各节点之间正确转发.首先提出一种基本地理位置路由协议.在此基础上,设计一种自适应路由协议,以较好地适应三维水声传感器网络中部分节点失效的情况.通过仿真实验发现,自适应路由协议可以在数据包传送率、端到端延时和网络吞吐量指标上达到平衡,而基本地理位置路由协议在端到端延时指标上可获得更好的性能.     

水下传感网络能量均衡与时延优化深度路由协议

水下传感器节点的精准位置信息很难获取,因此基于地理位置的水下传感器网络路由协议在水下三维空间中很难广泛应用,基于深度信息的路由协议DBR(Depth-Based Routing)只需要掌握节点深度信息就可以实现有效的数据转发,克服了需要精确地理位置的约束,但是传统 DBR协议采用了洪泛传播机制,增加了水下传感器网络的冗余数据包,导致能量消耗过多且分布不均衡,从节点能量耗费均衡和数据包传输时延优化的角度,提出了基于水下传感器节点能量均衡与延时优化的DBR优化改进策略,根据传感器邻居节点的深度值以及剩余能量水平决定各个邻居节点的转发概率。仿真结果验证了改进后的深度路由协议在数据传输成功率和能耗均衡性能等方面均优于传统的DBR协议。     

一种时延保证的QoS路由协议

针对无线传感器网络中多跳视频传输实时性难以保证以及节点失效造成的传输中断问题,本文在比较分析了考虑时延的路由协议基础上,提出并设计了一种保证时延QoS要求可自我修复的路由协议(Self Repaired and Delay Guarantee Routing Protocol)。该协议选择时延最短的节点作为路由节点,缩短了多跳传输时间;在路由表中增加备选路由节点,当某个路由节点失效时,自动启用备选节点修复路由,节省了路由重新建立的时间,保证了视频传输持续性。仿真结果表明该路由协议能够较好地满足无线传感器网络中多跳视频传输的时延要求。     

一种基于水声信道的无线传感器网络路由协议

以无线传感器网络的水下应用所面对的挑战为背景,针对水声信道的传输特点,在最小代价算法和目的节点序列距离矢量DSDV(Destination-Sequenced Distance-Vector)路由协议的基础上,提出了一种均衡节点能耗的路由协议算法.该协议按照最小能量代价建立多跳路由表,从而在数据传送时能够均衡各节点的能量消耗,达到延长网络生命周期的目的.仿真结果表明,相对于DSDV协议,本文提出的协议能够实现能量均衡,有效的延长网络生存周期.     

基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议

近年来,水下物联网和海洋物联网已经成为一个热门的研究方向,水声传感器网络路由协议作为海洋物联网的重要组成部分也得到研究人员的广泛重视。因此在HH-VBF协议的基础上,提出一种基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议——ES-HH-VBF协议。ES-HH-VBF协议在保留了将下一跳节点的位置信息作为计算节点转发因子的参考值的基础上,引入了节点剩余能量改进节点转发因子的计算方式,以此来均衡网络中的能量消耗;并且还将预设的距离阈值由HH-VBF协议中的固定值改为根据节点剩余能量变化的动态值,从而可以动态地控制数据冗余。为了验证ES-HH-VBF协议的性能,在水下传感器网络仿真器Aqua-Sim上对HH-VBF协议和ES-HH-VBF协议的性能进行了对比分析。仿真结果表明,随着节点发包间隔的增加,ES-HH-VBF协议的包传递率比HH-VBF协议的包传递率高4.2%左右,网络平均时延比HH-VBF协议低11.3%左右,网络平均能耗比HH-VBF协议低8.2%左右。通过对ES-HH-VBF 协议和HH-VBF协议的仿真实验分析可知,ES-HH-VBF协议在提高数据包传递率、降低平均能耗和降低平均延时方面具有较大优势。     

基于Q-Learning的无线传感器网络生命周期平衡路由

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)由于容易部署和安装成本低等优势,受到学术界和工业界的广泛关注。然而无线传感器网络的节点在能量、计算能力、存储能力和带宽等方面都存在很大的局限性,复杂的传统网络路由协议无法直接应用到该网络中,因而简单高效的路由协议成为无线传感器网络的研究重点。为了延长传感器的工作时间,文章基于增强学习算法提出一种平衡无线传感器网络生命周期的路由协议Q-WRP。该协议综合考虑了节点的能量、到汇聚节点的跳数、传输时延等信息,为每个转发节点分配计算一个转发质量(即Q值),最终根据各转发节点Q值的大小选择出最优的转发路径。NS2仿真结果表明,该算法延迟了网络第一个死亡节点的出现时间,可以有效平衡网络节点的生命周期。     

时延容忍传感器网络中抗黑洞攻击的安全路由协议

时延容忍网络是一种在大部分时间内源节点和目的节点之间不存在端到端路径,而依靠存储转发机制实现异步通信的无线自组织网络。针对其黑洞攻击的问题,设计一种能够检测黑洞节点的安全路由协议。分析时延容忍传感器网络模型和黑洞攻击模型,给出基于传递证据的恶意节点检测方案,并将其与路由协议相融合。仿真结果表明,该协议可准确识别出恶意节点,并且在传感器网络环境中具有较好的路由性能。将安全路由协议应用于水下环境监测或城市交通控制等领域,可以避免其网络环境遭受恶意节点的攻击,保证网络的可靠性与稳定性。     

一种水下传感器网络移动环境下高效节能的路由协议

水下无线传感器网络（UWSNs）由一组传感器节点组成,节点自动采集水下环境信息最终将信息发送到水面的声纳浮标。然而,水下传感器网络拓扑结构变化迅速,数据传输链路不稳定。论文基于贪婪周边无状态路由协议（GPSR）针对周边转发过程进行改进,提出了一种高效节能的地理路由协议（EEGPSR）。首先,对GPSR路由协议的周边转发过程进行改进,不再运用右手法则、而是基于两个指标的权值函数选取周边转发节点作为最优转发节点跳出前方的空洞区域;其次,设置空洞标记,当节点陷入路由空洞时,此节点的空洞标记加1,当标记大于10后,该节点不再作为中继节点。仿真结果表明,该协议可以有效地减少路由转发消耗、降低传输时延、提高数据包成功投递率,并且可以有效地解决路由空洞问题。     

基于Q学习的蚁群优化水声网络协议

针对水声通信中数据传输延时高且动态适应性弱的问题, 提出了一种基于Q学习优化的蚁群智能水声网络路由协议(Q-learning ant colony optimization, QACO). 协议包括路由行为和智能决策部分, 在路发现和维护阶段, 依靠网络智能蚂蚁进行网络拓扑环境的构建和节点之间的信息交换以及网络的维护. 在Q学习阶段, 通过定量化节点能量和深度以及网络传输延时学习特征作为折扣因子和学习率, 以延长网络的生命周期, 降低系统能耗和延时. 最后通过水声网络环境进行仿真, 实验结果表明QACO在能耗、延迟和网络生命周期方面都优于基于Q学习辅助的蚁群算法(Q-learning aided ant colony routing protocol, QLACO)和基于 Q-learning 的节能和生命周期感知路由协议(Q-learning-based energy-efficient and lifetime-aware routing protocol, QELAR)和基于深度路由协议 (depth-based routing, DBR)算法.     

一种双向认证Ad hoc安全路由协议的研究

由于网络拓扑的动态性、无线链路的多跳性，传统路由协议不能保证Adhoe网络的路由安全．文章提出一种双向认证Ad hoe安全路由协议——MASRP（mutual authenticated secure Ad hoc routing protocol）协议，通过在按需路由发现的同时实现端到端节点的身份认证和一次性会话密钥的交换，以保障路径发现的正确性和数据端到端传输的可靠性，提高路由协议的安全性．协议的安全性在BAN逻辑分析下得到证明．     

基于WMPLS的安全自组网路由协议

基于WMPLS协议体系,结合无线移动自组网的特点,同时考虑路由的安全性,本文提出了一种基于WMPLS的安全自组网路由协议SA-WMPLS.该协议不仅提高了选路的性能,简化了转发机制,而且中间节点操作简单,能够有效抵御多种攻击方式,在实际应用中将具有较大的可行性.     

一种基于TPM增强的ARAN安全路由协议

安全路由协议设计是Ad hoc网络安全研究的重要组成部分。当前研究主要集中在采用经典密码学中的方法来保证路由安全。结合可信计算中的TPM和典型的安全路由协议ARAN,提出了一种新的安全路由协议TEARAN,该协议不再采用集中式的公钥证书分发中心PKI,而是采用TPM中的DAA(Directed Anonymous Attestation)方式来进行节点的身份认证,以及软安全中可信阂值来监测部居节点的行为,从而进行公钥可信分发,同时确保了无恶意节点加入网络,另外,也采用公钥签名、会话密钥加密来保证端到端通信的保密性、完整性和不可否认性。理论证明了提出的TEARAN协议能够实现网络的匿名安全,防范当前常见的攻击方式,达到了很好的安全保证效果。     

Swarm Intelligence Based Routing with Black Hole Attack Detection in MANET

Mobile Ad hoc Network (MANET) possesses unique characteristics which makes it vulnerable to security threats. In MANET, it is highly challenging to protect the nodes from cyberattacks. Power conservation improves both life time of nodes as well as the network. Computational capabilities and memory constraints are critical issues in the implementation of cryptographic techniques. Energy and security are two important factors that need to be considered for improving the performance of MANET. So, the incorporation of an energy efficient secure routing protocol becomes inevitable to ensure appropriate action upon the network. The nodes present in a network are limited due to energy constraints and secure communication protocols. Hence, the current study proposed an energy-efficient defense scheme using swarm intelligence approach. The functioning of the proposed method was validated under NS2 simulation. The experimental results confirmed that the proposed work outperformed existing methods in terms of packet delivery ratio, average end-to-end delay and throughput.     

正交频分复用车辆自组织网络跨层安全传输协议

针对现有车辆自组织网络(VANET)存在的安全隐患,提出一种多载波的跨层安全传输协议。该协议包括网络层的安全路由协议和物理层的安全频率分集接收两部分：一方面限制不相关节点对于信息传输路由的知情权;另一方面在物理层的分集接收过程中利用信道衰落特征的差异性使合法接收节点和窃听节点存在较大的信号解调性能差异,其所用的信道状态信息源于网络层向物理层的跨层透传。理论分析和系统仿真结果表明,提出的传输协议在车辆规模为1000~2000辆时,瞬时窃听节点数仅为3左右,相对于现有方法能有效地降低窃听节点数量。     

负载均衡的水声传感器网络多跳非均匀分簇路由协议

针对现有水声传感器网络分簇路由协议在簇头选举阶段和数据传输阶段中的不足,设计一种负载均衡的多跳非均匀分簇路由协议(load-balanced multi-hop unequal clustering routing protocol,LBMUC)。该协议基于节点的剩余能量及相对距离,计算节点竞争半径和节点综合属性值,改进优化簇头选举,使得簇头节点分布更加合理,并得以随着剩余能量的变化自适应的调整簇的规模,有效均衡节点的能量消耗;在建立簇间多跳路由阶段,综合考虑节点剩余能量、位置及相邻簇的规模对路由选择的影响,引入中继节点代价函数选择最优中继节点,均衡节点能耗,延长网络生命周期,降低网络丢包率,提高网络性能。仿真实验结果表明,LBMUC协议均衡了节点能耗,有效延长了网络生命周期,降低了数据丢包率。     

可证明安全的节点不相交多路径源路由协议

多路径路由实现是移动ad hoc网络可靠运行的有效保证.针对多路径路由协议的安全性分析,建立了基于UC(universally composable)框架的可证明安全路由协议的新方法.基于攻陷的网络拓扑模型,扩展了可模糊路由概念,提出了多路径可模糊路由集合概念,用于描述攻陷网络拓扑结构的移动ad hoc网络多路径路由;基于UC安全模型,提出了基于UC-RP(universally composable security framework for ad hoc networks routing protocol)框架的路由协议形式化安全定义;针对MNDP(multiple node-disjoint paths)协议存在的安全问题,提出了新的移动ad hoc网络节点不相交多路径动态源路由协议(简记为SMNDP(security multiple node-disjoint paths)协议).将基于UC-RP框架的可证明安全路由协议的新方法应用于SMNDP协议的安全分析.SMNDP协议的可证明安全性可以归约为消息认证码和签名机制的安全性.SMNDP协议实现了路由发现协议的正确性、节点身份的认证性和路由消息的完整性.     

可证明安全的节点不相交多路径源路由协议

多路径路由实现是移动ad hoc网络可靠运行的有效保证.针对多路径路由协议的安全性分析,建立了基于UC(universally composable)框架的可证明安全路由协议的新方法.基于攻陷的网络拓扑模型,扩展了可模糊路由概念,提出了多路径可模糊路由集合概念,用于描述攻陷网络拓扑结构的移动ad hoc网络多路径路由;基于UC安全模型,提出了基于UC-RP(universally composable security framework for ad hoc networks routing protocol)框架的路由协议形式化安全定义;针对MNDP(multiple node-disjoint paths)协议存在的安全问题,提出了新的移动ad hoc网络节点不相交多路径动态源路由协议(简记为SMNDP(security multiple node-disjoint paths)协议).将基于UC-RP框架的可证明安全路由协议的新方法应用于SMNDP协议的安全分析.SMNDP协议的可证明安全性可以归约为消息认证码和签名机制的安全性.SMNDP协议实现了路由发现协议的正确性、节点身份的认证性和路由消息的完整性.