基于蚁群优化的Ad Hoc网络路由协议实现

为使数据分组能够被及时、正确地传递,同时尽可能延长网络生存时间,提出一种基于蚁群优化算法的Ad Hoc网络能量感知路由协议ABEAR,采用跨层设计思想,综合利用信息浓度、无线信道使用状况和节点剩余能量选择下一跳节点,根据节点的通信活动情况,将部分空闲节点转入睡眠状态,以此节省能量消耗,并给出在NS2平台上使用C++和OTcl 语言实现ABEAR协议的方法。     

基于蚁群优化的无线自组织网络能量感知路由协议与参数优化研究

蚁群优化ACO(Ant Colony Optimization)作为一种模拟进化算法,具有信息正反馈、分布式计算和多agent协同的特点,在求解复杂优化问题方面体现出许多优越性。提出基于ACO的无线自组织网络能量感知路由协议ABEAR(Ant-Based Energy-Aware Routing)。协议按需发送人工蚂蚁进行路由发现,根据信息素浓度、节点能量和链路使用情况综合选择下一跳节点来转发数据包,尽量避开信道使用频率较高的路径,还可根据节点通信活动情况将空闲节点转入睡眠状态来节省能量消耗。由于蚁群参数的取值对于ACO算法的性能有着非常重要的影响,因此在分析三个关键参数(信息素挥发系数ρ、信息素权重因子α、剩余能量和链路拥塞指标权重因子β)对ABEAR性能的影响基础上,在NS2平台上进行了仿真实验,对参数优化的效果进行了对比,并总结出了参数值设定的具体步骤。     

时延受限且能量高效的无线传感网络跨层路由

如何通过网络的多跳中继把传感器节点收集的信息快速、高效地传输至基站,是无线传感器网络的基本问题.研究发现,MAC(media access control)层的睡眠调度和无线信道的不规则性均会对路由协议的效率产生较大影响.虽然传统分层设计的网络协议有着模块化的优点,但各层之间的相互独立却导致网络的整体性能不能达到最优.此外,已有协议通常采用牺牲时延以提高能量效率的方法,会给时延敏感系统带来不能容忍的端到端时延.提出一种时延受限且能量高效的跨层路由协议(delay-constrained and energy-efficient cross-layer routing,简称DECR),该协议在做出路由决定时考虑MAC层以及链路层的相关信息,其目标是在将端到端时延控制到低于预定上界的前提下最优化节点的能量效率.理论分析和实验结果表明,所提出的跨层路由协议具有较好的性能.     

事件驱动型无线传感器网络最小时延路由协议

针对事件驱动型无线传感器网络对时延性能的要求,提出了一种最小时延路由(MDR)协议.该协议利用RTS/CTS消息机制建立路由,避免了复杂的路由算法所带来计算开销,并在此基础上通过控制节点的下一跳可达区域的子区域的数量和对应的后退窗口时间长度来最小化节点的感应数据包到达汇聚节点的时延.实验结果表明:所提路由协议有效提高了事件驱动型传感器网络的时延性能.     

无线传感器网络中基于能量效率的多路径路由算法

针对无线传感器网络节点能量受限的特点,本文提出了一种能量有效、负载均衡的多路径路由算法(EMR)。该算法在按需路由协议AODV基础上,不单纯以最小跳数或者最小时延作为路由选择依据,充分考虑到了路由的能量消耗最小化,避开剩余能量过低的节点,数据沿着最小跳数或路径关键能量比较高的路径传输,降低了网络的能量消耗,也避免关键节点的过量负载。分析与仿真结果表明,与AODV协议相比较,EMR具有更好的分组投递率、端到端时延,推迟了网络中出现死亡节点的时间,从而延长了网络生命周期。     

UWSNs中基于深度的抑制空洞路由优化算法

针对传统的水下无线传感器网络(UWSNs)的位置路由存在路由空洞问题,提出了基于深度的抑制空洞路由(DSVR)的UWSNs路由协议.DSVR协议通过融合跳数、物理距离和邻居数多个指标决策路由.为了提高通信可靠和缓解路由空洞,DSVR协议选择具有最小跳数路径、最少邻居数的节点作为下一跳转发节点.同时,DSVR协议利用定时器抑制冗余数据包.仿真结果表明:提出的DSVR协议能有效地提高数据包传递率,并降低端到端传输时延以及能耗.     

结合距离与队列积压的无线Mesh网络拥塞感知路由协议

针对无线Mesh网络中路由的拥塞问题,提出了一种结合距离与队列积压信息的拥塞感知路由协议(DR-CAR)。首先,结合链路质量源路由(LQSR)协议中的距离度量和E-Backpressure协议中的队列积压度量构建一种新的链路质量度量。然后,每个节点通过探测数据包来计算链路质量,并通过控制数据包和其邻居节点进行交互,以此来更新链路质量。最后,节点根据链路质量来选择下一跳节点,从而构建从源节点到目的节点之间的最佳路径。另外,在MAC层中为控制数据包分配最高的优先级,同时保证控制数据包的安全性。仿真实验表明,在不同的链路负载下,该协议在网络传输时延和网络吞吐量方面都具有优越的性能,具有可行性和有效性。     

基于网络编码的Ad Hoc网络能量感知路由策略

针对Ad Hoc网络终端节点能量受限对全网路由的影响,提出了一种基于网络编码的能量感知路由协议(Energy-aware Routing Protocol for Ad Hoc Network based on Network Coding,ERPNC)。ERPNC采用数据流速率匹配的方法,利用节点编码机会降低能量消耗,同时通过节点剩余能量值和节点能耗速度预测节点剩余生存时间,并结合路径总能耗和节点剩余生存时间提出新的路由评价函数和路由发现策略。此外,ERPNC通过引入本地路由维护策略来减少路由断裂和数据包重传情况的发生。仿真结果表明:与其他相关路由协议相比,ERPNC能够有效降低传输能耗,均衡网络能量消耗,延长网络寿命,提高网络吞吐量。     

一种面向目标跟踪应用的传感器网络路由协议

移动目标跟踪应用在能量效率、可靠性、实时性和可扩展性等方面对传感器网络路由协议提出了较高要求。提出了一种基于目标跟踪应用的路由协议GGSR(Geographical Greedy and Stateless Routing,GGSR)。GGSR协议由两部分算法组成:sink节点到移动目标区域的查询数据包路由协议和目标区域到sink节点的汇聚数据包路由协议。GGSR是一种完全分布式的按需路由协议,动态建立和路径维护。节点只需要维护自身状态信息,具有较好的可扩展性。协议采取基于地理信息的贪婪转发策略,通过减少通信跳数,缩短了数据包路由的时延。协议以节点能量和距离的综合函数作为转发代价,同时考虑节点不同状态下的能耗,对不活动的节点及时休眠,使得协议具有较高的能量效率。协议采取下游节点转发确认机制提高了协议的可靠性。仿真实验表明,算法能够满足目标跟踪应用对传感器网络路由协议的性能要求。     

Ad Hoc网络中基于方向预测的能量感知路由协议

针对Ad Hoc网络中基于方向预测的路由协议没有考虑节点的剩余能量导致的节点失效从而影响网络生存时间问题进行了研究,提出了一种新的基于方向预测的能量感知路由协议——EARP_DP。提取有关于目的节点距离的信息和剩余能量信息,据此计算节点的转发概率,使得网络为最优路径提供合适的带宽和电池容量。较之基于方向预测的路由协议,理论分析表明了算法的有效性,在给定的仿真场景下的仿真结果显示,新协议保障了平均端到端时延和数据投递率,降低了平均能量消耗,网络生存时间延长了5%,提高了网络的整体性能。     

一种新的航空自组网混合路由算法

路由算法是航空自组网研究的重点和难点。针对目前对航空自组网高动态路由研究较少的现状,考虑到飞机节点高动态但局部结构相对稳定的特点,通过将ADS-B系统整合到路由表建立过程中,设计了一种基于分簇和地理位置信息的混合路由算法CGCR。应用ADS-B消息中的节点位速和飞行意向数据预测节点运动趋势,从而选择最优下一跳节点。通过扩大下一跳选择区域策略来避免路由空洞的产生。仿真结果表明,CGCR具有良好的性能。     

机会网络中基于节点相似率的概率路由算法

机会网络中的通信设备大多是随着时间的流逝而进行移动的,然而节点之间的移动路径又具有一定的重复性.因此,可以记录节点移动时与之相遇的节点之间的信息,利用该信息对路由算法做出更合理的决策.本文根据节点之间的相遇历史信息,提出了一种基于节点相似率的概率路由算法(Probabilistic routing algorithm based on node similarity rate,S-Prophet),对传统的Prophet算法的预估节点传输概率阶段进行改进.首先统计网络中节点与其他节点的相遇集合,定义节点相似率,设计一个新的节点投递概率公式,并根据节点相遇持续时间对Prophet路由算法的概率衰减公式进行改变,最后,通过仿真实验验证SProphet的有效性.     

基于复杂网络理论的移动自组网路由算法研究

移动自组网中节点通信时路由开销较大,从而引起整个自组网的能耗过高;为了解决这一问题,针对移动自组网的现实组网特征进行了研究,提出了基于复杂网络理论的移动自组网路由算法;在该路由算法中,路由发现基于源节点到目的节点的梯度方向,源节点选取下一级跳数据转发对象时,在其邻域范围内以选取路径是否符合最速下降法作为判断依据;当源节点和目的节点之间存在的节点个数超过复杂网络理论中的达到条件时,源节点在路由方向上选取其邻域内最接近的节点进行转发后,按照最速下降法继续寻找最优路径;实验表明,该路由算法具有较少的跳级数,可以减轻整个自组网的数据存储压力,路由开销在节点疏密度不同时,介于OLSR协议和AODV协议之间.     

基于网络编码的航空自组网安全路由算法

针对航空自组网路由可靠性低及安全性差的特点,提出了基于网络编码的安全路由算法NC-SRP。该算法基于地理位置信息确定协作编码簇进而构建多路径传输网络,保证了源节点和目的节点的匿名性;将消息编码后连同编码向量进行分割转发;协同簇内节点对消息重编码并多播,对累积编码向量重编码后分散转发,从而可以在不需要密钥的情况下保证消息的安全性。理论分析与仿真实验表明,NC-SRP提高了消息的安全性的同时依靠网络编码的优势提高了路由的性能。     

一种基于地理位置的启发式Ad Hoc路由协议

近几年地理Ad Hoc路由以其独立选路由、避免泛洪以及有良好的可扩展性和适应性而得到快速发展。地理路由面临一个由贪婪方式转发而失败的本地最小问题,该文提出了一种启发式的地理位置辅助路由协议AGAR,利用启发函数对获得位置信息进行路径优化,克服了平面路由算法解决本地最小问题所带来的复杂性。仿真结果表明,该协议能有效地降低网络中扩展节点数目,具有较高的包投递率和较低的端到端延迟。     

移动自组网中基于路由信息的攻击对网络性能的影响分析

综述了移动自组网中针对路由信息的主要攻击方法和防御体系，并将基于路由信息的攻击方法分为主动性攻击和自私性攻击两大类．论文针对这两大类攻击的特点，建立仿真实验环境，并在DSR路由协议的基础上加入了自私性和主动性的路由信息攻击模式，分析和比较了这两类攻击模式对移动自组网络性能的影响．模拟结果表明在网络中不存在不良节点的情况下，随着网络稳定性不断增加，网络性能不断提高；若存在不良节点，网络的包传输率、吞吐量有明显下降．当不良节点达到10％时，网络包传输率、吞吐量急剧下降，严重时下降为正常情况的50％左右．     

无线mesh传感器网络跨层路由算法

针对无线mesh传感器网络的需求,提出一种综合量度的跨层路由协议H工.S。算法H工S利用底层的链路质 量信息、MAC层时隙分配信息,结合跳数对备选路径做出综合判断,避开质量较差的链路和负载较重的节点。路由发 现过程中在中间节点设置链路质量和节点负载阂值,并根据相关信息进行延时转发操作,以减少不必要的路由开销。 在路由维护阶段使用主动和被动相结合的方式全面检测路由路径。NS2的仿真结果表明,HLS协议在吞吐量、端到 端时延以及网络生存时间上有更好的表现。     

WMN中拜占庭容错网络结构及算法

为提高无线Mesh网络(WMN)的可靠性,以可信计算领域中的拜占庭容错原理为基础,引入拜占庭单元概念,构建一个WMN拜占庭容错网络结构,并提出一种拜占庭算法,用以改进现有WMN路由协议.仿真结果表明,改进的路由协议能对异常节点信息进行容错处理,获得正确的节点信息,增强网络的容错能力,达到提升WMN可靠性的目的.     

Black Hole Attack Detection and Performance Improvement in Mobile Ad-Hoc Network

ABSTRACT

Security is an essential service for mobile network communications. Routing plays an important role in the security of mobile ad-hoc networks (MANETs). A wide variety of attacks targets the weakness of MANETs. By attacking the routing protocols, attackers can absorb network traffic, injecting themselves into the path between the source and destination. The black hole attack is one of the routing attacks where a malicious node advertise itself as having the shortest path to all nodes in the network by sending fake route reply. In this paper, a defense scheme for detecting black hole node is proposed. The detection is based on the timing information and destination sequence numbers maintained in the Neighborhood Route Monitoring Table. The table maintains the record of time of Reply. A black hole node will send a route reply message without checking the routing table as the legitimate node normally does. This reduced reply time is used to detect the black hole node. To improve the security further, the destination sequence number is checked with the threshold value, which is dynamically updated. The simulation results demonstrate that the protocol not only detects black hole attack but also improves the overall performance.