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WSN操作系统的可生存性技术的研究与实现

作　者: 张万松
导　师: 王立松
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: WSN 可生存性调度机制入侵检测自适应
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 17次
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内容摘要

无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)为近期研究热点。网络节点要求能够在无人干预的情况下正常工作相当长的时间。节点工作期间可能遇到外部恶意攻击或者各种内部错误,造成节点系统的故障或“叛变”,影响WSN的可用性。传统的节点操作系统基本上未对这些危险和错误做任何处理,本文在现有节点操作系统TinyOS的基础上进行改进,提高整个WSN的可生存性。主要工作包括如下几个方面:1.分析研究了WSN节点操作系统TinyOS的体系结构和调度模型。2.指出了节点操作系统在可生存能力上的不足,并提出相应的改进策略。包括外部的入侵威胁,调度机制的实时性缺陷,及各种内部错误如间隙性错误,瞬时性错误等。3.改进节点操作系统,增加容错的实时调度机制,增加处理因各种内部错误而造成系统异常的处理能力。4.增加了节点操作系统的入侵检测与恢复能力,并支持一定的自适应重配置,使得节点能对于外界的攻击有一定的容忍与恢复,从而提高系统的抗入侵能力。并且随着入侵的发现和节点能量的变化,系统的安全策略主动自适应重配置。5.对改进后的系统进行性能分析比较,并对系统的可生存性进行评估分析。实验证明,改进后的系统不仅实时性、通信吞吐量等系统调度能力方面得到提高,同时系统的生存能力也有较大的改进。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 课题的研究背景和研究意义  9-11
    1.1.1 课题的研究背景  9-10
    1.1.2 课题的研究意义  10-11
  1.2 课题的研究现状及分析  11-14
  1.3 本文的主要研究内容及论文组织  14-15
第二章 WSN 节点操作系统TinyOS 的主要性能分析  15-21
  2.1 TinyOS 体系结构研究与分析  15-17
    2.1.1 TinyOS 模块结构的特点  15-16
    2.1.2 TinyOS 内存分配模型分析  16-17
  2.2 TinyOS 调度模型研究与分析  17-20
    2.2.1 TinyOS 任务调度机制分析  17
    2.2.2 TinyOS 事件驱动机制分析  17-18
    2.2.3 TinyOS 消息机制分析  18-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章 WSN 节点操作系统TinyOS 的可生存性分析及改进策略  21-29
  3.1 TinyOS 在可生存性上表现出的不足  21-23
  3.2 增强TinyOS 的可生存性的改进策略  23-28
    3.2.1 改进TinyOS 的调度机制  23-25
    3.2.2 增强TinyOS 的入侵检测与恢复能力  25-27
    3.2.3 改进TinyOS 支持自适应重配置能力  27-28
  3.3 本章小结  28-29
第四章改进TinyOS 为实时容错调度机制的研究与实现  29-39
  4.1 任务模型分析及任务优先级确定  29-30
  4.2 实时调度机制实现  30-32
    4.2.1 调度实现  30-31
    4.2.2 调度实例  31-32
  4.3 容错性实现  32-36
    4.3.1 错误检测  33
    4.3.2 错误恢复  33-34
    4.3.3 TinyOS 中的容错实现  34-36
  4.4 可调度性分析  36-38
  4.5 本章小结  38-39
第五章改进TinyOS 的入侵检测与恢复和自适应重配置  39-49
  5.1 改进TinyOS 的入侵检测与恢复能力  39-45
    5.1.1 入侵模型分析及合法策略表构建  39-41
    5.1.2 入侵检测  41
    5.1.3 入侵恢复  41-42
    5.1.4 TinyOS 中入侵检测与恢复算法实现  42-45
  5.2 改进TinyOS 自适应重配置能力  45-48
    5.2.1 WSN 节点的自适应重配置策略  45-46
    5.2.2 TinyOS 中自适应重配置算法实现  46-48
  5.3 本章小结  48-49
第六章系统仿真实现与可生存性的性能分析  49-59
  6.1 改进系统的仿真实现与性能分析  49-54
    6.1.1 仿真环境搭建  49-50
    6.1.2 相关编程语言性能分析及使用方法  50-51
    6.1.3 主要数据结构设计  51-52
    6.1.4 性能仿真及结果分析  52-54
  6.2 系统可生存性的评估标准及性能分析  54-58
    6.2.1 系统可生存性的评估方法分析  54-55
    6.2.2 改进后TinyOS 的生存性评估  55-58
  6.3 本章小结  58-59
第七章总结与展望  59-61
  7.1 总结  59
  7.2 展望  59-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
在学期间的研究成果及发表的学术论文  66

WSN操作系统的可生存性技术的研究与实现

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