基于AODV的节能和安全路由算法研究

【摘要】：Ad Hoc网络(无线自组织网络)是由一组带有无线收发装置的移动节点组成的一个多跳的临时性自治系统,每个移动节点具备主机和路由器两种功能。Ad Hoc网络在军事领域、灾害救助、传感器网络、偏远野外等场合有着广阔的应用前景。但是,Ad Hoc网络中节点一般通过电池供电,电池容量有限,随着网络终端性能的提升、功能的不断完善,产生的能耗会越来越大,对能源的要求也会越来越高,能量问题将成为Ad Hoc网络广泛应用的瓶颈。同时,Ad Hoc网络中的节点可以不断地随意运动,网络的拓扑结构总是处于动态变化之中,加上移动Ad Hoc网络同时具有一般无线系统的所有特性,这使得移动Ad Hoc网络的安全问题要比传统有线网络中要复杂得多。 AODV协议是一种在Ad Hoc网络中广泛应用的路由协议,本文通过对目前国内外的研究现状进行仔细、认真的分析和研究,针对当前已有的各种Ad Hoc网络路由协议,在深入研究AODV原理的基础上,基于跨层机制,提出一种CE-AODV路由算法,使节点在发送数据的时候采用最小发送功率,使总的路由能耗最小,同时采用各路由机制,避免源节点频繁发送路由请求,延长网络生存期。在此研究基础上,再提出一种CE-AODV的安全改进方案CES-AODV,使算法同时达到节能和安全的效果。 最后,利用NS2仿真工具对CE-AODV算法和经典的AODV算法进行仿真,仿真结果表明,CE-AODV算法在报文投递率、端到端时延、存活节点数三方面优于AODV算法。 【关键词】：Ad Hoc网络 节能 安全 跨层机制
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 研究内容和组织结构10-11
• 第二章 Ad Hoc网络概述11-29
• 2.1 Ad Hoc网络与其它无线通信技术的比较11-13
• 2.1.1 蜂窝网络11-12
• 2.1.2 Wi-Fi12
• 2.1.3 对讲机系统12-13
• 2.2 Ad Hoc网络的拓扑结构13-14
• 2.2.1 平面结构13
• 2.2.2 分级结构13-14
• 2.3 Ad Hoc网络特点14-15
• 2.4 Ad Hoc网络应用15-16
• 2.4.1 Ad Hoc网络在战场通信系统的应用15
• 2.4.2 Ad Hoc网络在工业、商业和军事环境中无线传感器网络的应用15
• 2.4.3 Ad Hoc网络在应急响应中的应用15-16
• 2.4.4 Ad Hoc网络的其他应用16
• 2.5 Ad Hoc网络路由协议16-19
• 2.5.1 表驱动路由协议17
• 2.5.2 按需路由协议17-19
• 2.6 AODV路由协议研究19-28
• 2.6.1 AODV术语19
• 2.6.2 AODV的路由表结构19-20
• 2.6.3 AODV报文分组格式20-22
• 2.6.4 AODV路由协议的工作过程22-28
• 2.7 本章小结28-29
• 第三章 基于跨层机制的节能和安全路由算法29-48
• 3.1 Ad Hoc网络的节能问题29-30
• 3.1.1 Ad Hoc网络节能路由的要求29
• 3.1.2 Ad Hoc网络节能路由算法的研究29-30
• 3.2 Ad Hoc网络的安全问题30-34
• 3.2.1 Ad Hoc网络安全路由威胁31
• 3.2.2 Ad Hoc网络安全要求31-32
• 3.2.3 Ad Hoc网络安全路由算法的研究32-34
• 3.3 一种基于跨层机制的节能和安全路由算法34-47
• 3.3.1 CE-AODV的设计思想34
• 3.3.2 跨层机制34-36
• 3.3.3 算法假设和前提36
• 3.3.4 最小必须发送功率计算36-37
• 3.3.5 CE-AODV算法设计37-44
• 3.3.6 CE-AODV的安全改进路由算法CES-AODV设计44-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 NS2仿真与分析48-56
• 4.1 NS2简介48
• 4.2 在Windows平台下使用NS2的方法48-50
• 4.2.1 Cygwin的下载与安装48-49
• 4.2.2 NS2的下载与安装49-50
• 4.3 仿真的过程50-52
• 4.3.1 在NS2中添加CE-AODV协议50-51
• 4.3.2 生成运动场景51
• 4.3.3 设计数据流51
• 4.3.4 TCL脚本实现仿真51-52
• 4.3.5 Nam动画显示52
• 4.3.6 Trace文件分析52
• 4.4 仿真结果分析52-55
• 4.4.1 报文投递率52-53
• 4.4.2 端到端时延53-54
• 4.4.3 存活节点数54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 总结与展望56-58
• 5.1 全文总结56
• 5.2 下一步展望56-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 攻读学位期间主要的研究成果63

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