基于安全度量的网络安全路由研究

论文摘要

随着网络技术的发展,网络路由攻击越来越普遍,严重威胁数据传输的准确性和机密性。在这种情况下,如何保证网络安全成为一个备受关注的研究课题。安全路由已成为网络安全的重要研究内容之一,将安全作为一种QoS参数进行路由选择是目前网络安全路由研究的一个新思路。网络路由的安全性是由多种安全因素综合确定的,单一的安全度量难以准确描述网络路由的安全性。当前许多方法都仅仅侧重于一种策略或目标对安全进行简单度量或定性的描述,缺乏对安全度量复合性的定量描述。本文针对在有线网络中采用一个安全度量参数描述链路安全性存在的片面性,为了更加全面准确的描述网络链路的安全性能,提出一种多安全度量的链路安全性描述策略。根据网络安全主要目标和策略,即接入控制、认证、加密等机制,将链路安全进行多方面量化,并将这些安全度量作为选择数据转发路径的多个QoS参数,形成了具有安全保证的路由选择问题。本文还将我们提出的描述策略应用于区分服务模型,将多个安全度量和其它网络QoS参数（如时延、最大带宽利用率等）相结合,形成多目标多约束的路由选择问题;并且基于遗传算法提出了多目标最优化安全路由算法MOSRA（Multiobject Optimal Secure Routing Algorithm）来解决这一NP完全问题。针对路由安全比固定网络脆弱的无线移动Ad Hoc网络,为了准确的描述无线网络的路由安全,本文建立起无线节点信任度机制。节点间通过信任度的传播及迭代,确定无线路径信任度,并将此信任度作为一种无线网络安全度量;在路由寻求中,将此安全度量作为一种QoS参数,使之成为无线路由选择的重要依据。同时,在一次路由寻找过程中建立起多条源到目的节点的路径,数据包在源节点进行简单的加密后,通过不同的路径进行传播。由此,建立起一种多径路由系统安全的测量方法,进一步提高了描述无线路由安全性能的准确性。最后提出了TBMR（Trust-Based Multi-path Routing）协议,实现了无线网络的安全路由。文中提出的MOSRA算法在Windows平台下利用Matlab进行仿真;TBMR协议在Window平台下,通过cygwin利用NS2进行仿真。仿真结果表明,这些算法和协议,在不同的仿真环境下,提高了路由选择的安全性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 网络安全现状
• 1.1.2 无线网络安全研究现状
• 1.2 研究动机
• 1.3 作者主要工作
• 1.4 论文结构
• 第二章 网络安全度量研究
• 2.1 解决网络安全问题的现有措施
• 2.2 网络安全度量概述
• 2.3 多重安全度量定义
• 第三章 区分服务下安全路由网络模型
• 3.1 安全路由网络模型
• 3.1.1 区分服务模型介绍
• 3.1.2 区分服务模型中的带宽分配模型
• 3.2 区分服务模型下的多目标安全路由算法模型
• 3.2.1 多目标安全路由算法模型
• 3.2.2 安全路由算法最优化目标的确定
• 3.2.3 算法设计
• 3.2.4 仿真结果
• 3.2.5 本章小节
• 第四章 移动Ad Hoc 网络的安全机制及TBMR 协议
• 4.1 移动 Ad Hoc 网络的特点及安全威胁
• 4.2 移动Ad Hoc 网络的路由协议
• 4.2.1 AODV 协议
• 4.2.2 DSR 协议
• 4.2.3 多径源动态路由协议
• 4.2.4 上述路由协议安全问题上的不足
• 4.3 TBMR 安全路由协议设计
• 4.3.1 TBMR 的安全机制
• 4.3.2 报文格式
• 4.3.3 路由表结构
• 4.3.4 路由发现过程
• 4.3.5 选择节点分离路径
• 4.3.6 转发RREP 报文和更新路由表
• 4.3.7 转发Data 报文
• 4.3.8 收发HELLO 报文
• 4.4 仿真和分析
• 4.4.1 仿真工具
• 4.4.2 仿真参数
• 4.4.3 结果与分析
• 第五章 结论
• 5.1 全文总结
• 5.2 将来的工作
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历
• 攻读硕士学位期间的研究成果
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目