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基于LEACH的安全建簇无线传感器网络路由协议研究

作　者: 车美玲
导　师: 唐朔飞
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线传感器网络安全路由协议 LEACH LEACH-S NS2
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

无线传感器网络是一种特殊的无线Ad Hoc网络,它是由大量传感器节点通过无线通信技术自组织构成的网络,融合了传感器技术、信息技术和网络通信技术。其节点不仅具有信息感知、数据处理和数据通信的能力,还具备路由器的功能,具有快速展开和抗毁性强的优势,但是存在节点能量有限、通信和存储能力有限的不足。安全是无线传感器网络可用的前提,安全问题的一个重要方向是安全路由。路由技术作为无线传感器网络通信层的核心技术,针对路由层的攻击可能导致整个网络瘫痪,安全路由直接影响了无线传感器网络的可用性,因此需要重点考虑。本文首先介绍了无线传感器网络的发展、特点、应用和结构,阐述了现有无线传感器网络的路由协议及安全性的研究现状。无线传感器网络中的路由协议有很多种,主要可以分为3类,分别是以数据为中心的路由协议、层次式路由协议以及基于位置的路由协议,但是这些协议都没有将安全性作为其中一个设计目标。其次通过对这些路由协议的进一步分析研究,LEACH协议是针对无线传感器网络的经典通信协议之一,它是一种自组织的、自适应的、能量有效的分簇网络协议,考虑了无线传感器网络的特性,有效的延长了网络的生存时间。因此,本文选择LEACH协议为研究对象,在研究LEACH协议的基础上,对其进行修改,提出了LEACH-S的安全路由协议,使之在建簇过程中针对HELLO flood攻击具有良好的安全性。最后,在NS2下进行仿真,分析协议的优缺点,得出结论。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-17
  1.1 课题研究的目的与意义  8-9
  1.2 无线传感器网络概述  9-14
    1.2.1 无线传感器网络的发展  9-10
    1.2.2 无线传感器网络的特点  10-11
    1.2.3 无线传感器网络的结构  11-13
    1.2.4 无线传感器网络的应用  13-14
  1.3 目前研究的现状  14-16
    1.3.1 国外目前研究现状  14-15
    1.3.2 国内目前研究现状  15-16
  1.4 目前研究的热点  16
  1.5 研究内容及文章结构  16-17
第2章无线传感器网络安全路由相关问题研究  17-35
  2.1 无线传感器网络安全问题概述  17-21
    2.1.1 无线传感器网络需要解决的安全问题  17-19
    2.1.2 无线传感器各层面临的威胁  19-21
  2.2 无线传感器网络协议栈简介  21-22
  2.3 无线传感器网络路由技术  22-25
    2.3.1 现有路由技术的局限性和挑战性  23-24
    2.3.2 无线传感器网络中的路由协议分类  24-25
  2.4 无线传感器网络路由层面临的威胁  25-28
  2.5 无线传感器网络典型路由协议及安全性分析  28-31
  2.6 安全引导问题  31-34
    2.6.1 预共享密钥模型  32-33
    2.6.2 随机密钥预分布模型  33-34
  2.7 无线传感器网络路由协议安全目标和设计原则  34
  2.8 本章小结  34-35
第3章层次式路由协议LEACH 研究  35-46
  3.1 LEACH 协议概述  35-36
  3.2 LEACH 协议算法研究  36-40
    3.2.1 LEACH 协议建簇阶段  37-38
    3.2.2 LEACH 协议的工作流程分析  38-40
  3.3 LEACH 能耗分析  40-43
  3.4 LEACH 协议的优缺点及改进  43-45
    3.4.1 LEACH 协议优缺点分析  43-44
    3.4.2 LEACH 协议的改进  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章基于LEACH 的改进协议LEACH-S 及仿真  46-60
  4.1 研究概述  46
  4.2 LEACH-S 协议的提出  46-50
    4.2.1 安全建簇的问题描述  46-47
    4.2.2 LEACH-S 协议的改进细节  47-50
  4.3 无线仿真场景配置过程  50-53
    4.3.1 NS2 介绍  50
    4.3.2 基本的无线模型  50-51
    4.3.3 用Otcl 配置无线仿真场景  51-53
    4.3.4 仿真数据处理  53
  4.4 仿真试验设置及结果分析  53-56
    4.4.1 实验场景的参数选用  53-54
    4.4.2 仿真结果及分析  54-56
  4.5 LEACH-S 与现有安全路由协议的比较  56-59
    4.5.1 入侵容忍路由INSENS  56
    4.5.2 SGEAR 路由协议  56
    4.5.3 比较结果及结论  56-59
  4.6 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-68
致谢  68

基于LEACH的安全建簇无线传感器网络路由协议研究

内容摘要

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