近些年來無線網(wǎng)絡發(fā)展迅速,無線網(wǎng)絡已經(jīng)遍布人們的生活,但是無線網(wǎng)絡給人們的生活和工作帶來無限便利時,也伴隨著危險。網(wǎng)絡安全問題一直是研究的重點,科研人員大多針對網(wǎng)絡竊取行為和惡意攻擊行為問題進行研究,但是自私行為也是網(wǎng)絡安全問題的一部分,自私行為嚴重影響著網(wǎng)絡性能和通信的公平性,因此自私行為也是不可忽略的網(wǎng)絡安全問題,針對自私行為的防御策略研究具有重要意義。本文重點研究了MAC層自私行為及其防御策略,針對危害較大的修改退避值自私行為提出了基于行為約束的MAC(Misbehavior Constraint MAC,MC-MAC)優(yōu)化方案;然后對軟件無線電平臺進行了研究,在GNU Radio和USRP平臺上實現(xiàn)并測試了MC-MAC優(yōu)化方案。研究內(nèi)容主要包括以下兩方面:1.MC-MAC優(yōu)化方案以IEEE802.11 DCF為基礎,修改RTS/CTS的幀結(jié)構(gòu),添加信譽機制以及懲罰退避值生成函數(shù)。然后利用Markov模型驗證了MC-MAC優(yōu)化方案懲罰機制的有效性。通過NS3仿真表明,該方案在無自私節(jié)點網(wǎng)絡中的表現(xiàn)和IEEE802.11協(xié)議相近。在包含自私節(jié)點的網(wǎng)絡中,該方案在1%-80%自私程度下都可以保持良好節(jié)點的吞吐量,并且對自私節(jié)點有抑制作用。2.MC-MAC優(yōu)化方案的實現(xiàn)利用了網(wǎng)絡分層模型思想,物理層和MAC層在GNU Radio和USRP平臺上通過軟件實現(xiàn),使用虛擬網(wǎng)絡設備TUN/TAP作為中間接口連接操作系統(tǒng)的協(xié)議層。測試階段,由于軟件無線電平臺的時延問題會影響MAC協(xié)議的性能,因此首先對平臺的時延進行了測試,然后分析了時延修正參數(shù)beta的取值對協(xié)議的影響,結(jié)果表明隨著beta的提高,雖然可以有效的降低協(xié)議的丟包率,但是協(xié)議的吞吐量卻在大幅度下降。最后對MC-MAC優(yōu)化方案進行了功能測試,針對方案的檢測機制,測試了不同beta值下檢測機制的偏離值,測試結(jié)果表明beta的值越大偏離值越小。最后對MC-MAC優(yōu)化方案的信譽機制進行功能測試,測試結(jié)果顯示,MC-MAC優(yōu)化方案的信譽機制對自私節(jié)點有約束能力。
【學位單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN92
【部分圖文】：

于該測試是通過計算幀的平均發(fā)送時間來作為幀的發(fā)送時間，且控制幀的大小在 20 字節(jié)左右，故將數(shù)據(jù)包設置為 20 字節(jié)能夠保證各個幀的大小差距不大，減小測試誤差。在進行測試時，如圖 4.17 發(fā)送端的信息被打印到終端，發(fā)送成功一次便打印一次消耗的時間，該時間從發(fā)送端發(fā)送 RTS 幀開始，到接收到 ACK 幀結(jié)束，但是當發(fā)生重傳時，需要重新記錄開始傳輸?shù)臅r間點。圖 4.17 時延測試發(fā)送終端信息圖 4.18 為接收端在運行時打印到終端的信息。接收成功一次便打印一次消耗的時間，從接收端接收 RTS 幀開始，到發(fā)送 ACK 幀結(jié)束。之后利用公式(4.1)計算出傳輸一次幀的時延。在求取發(fā)送時延時共統(tǒng)計了 100 次成功傳輸?shù)臅r間，然后求取平均值作為本課題使用的 GNU Radio 和 USRP 平臺的傳輸時延。經(jīng)過測試和計算得出傳輸時延為 1.6ms

圖 4.18 時延測試接收終端信息圖 4.19 不同 beta 值下協(xié)議的丟包率 時，如果將 beta 設置過高，雖然可以有效降低平臺吞吐量的下降。這是由于當協(xié)議的時隙變長時，節(jié)點

圖 4.21 檢測機制測試接收終端信息測試時發(fā)送端打印到終端的信息，包括重傳次數(shù)以及心是驗證發(fā)送端實際的退避值是否偏離分配的退避統(tǒng)計多次實際退避值偏離分配退避值的數(shù)值。不同本文在不同的 beta 值下分別進行了測試。如圖 4.2

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