車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad Hoc Networks,VANETs)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSNs)能夠提供多功能應(yīng)用服務(wù),如文件、音頻和視頻等,所以在智能城市中廣泛使用。分布在網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線設(shè)備相互配合,通過(guò)路由和速率控制將服務(wù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮斩恕＿@些多類型服務(wù)傳輸對(duì)可靠性、公平性和吞吐量有著服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)要求。在現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中,由于無(wú)線介質(zhì)的基本特性,自組織網(wǎng)絡(luò)易受各種攻擊、故障、干擾和信道損傷等的影響,隨之將其服務(wù)傳輸協(xié)議的性能顯著降低。現(xiàn)有工作提出了許多服務(wù)傳輸策略來(lái)應(yīng)對(duì)不同類型的行為不當(dāng)節(jié)點(diǎn)。然而大多數(shù)方案存在以下兩方面問(wèn)題:1)這些工作大多只針對(duì)不同類型的故障或攻擊提出對(duì)策,沒(méi)有考慮實(shí)際環(huán)境的不確定性和動(dòng)態(tài)性。假定行為不當(dāng)節(jié)點(diǎn)采用不隨時(shí)間變化的恒定策略;2)僅關(guān)注傳統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)(簡(jiǎn)單文本消息)的單一類型數(shù)據(jù)流,而不是多種類型數(shù)據(jù)服務(wù)(醫(yī)療保健單元,流量監(jiān)控器和視頻監(jiān)控)。在本論文中,我們?yōu)橛蓾撛诘膭?dòng)態(tài)攻擊或不當(dāng)行為造成對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響進(jìn)行建模,將動(dòng)態(tài)影響信息納入速率控制和路由選擇問(wèn)題,設(shè)計(jì)面向各種類型服務(wù)安全可靠的傳輸方案。本文利用定義的網(wǎng)絡(luò)性能下降指數(shù)來(lái)定量評(píng)估我們提出的服務(wù)傳輸方案在安全性、可靠性、公平性和吞吐量等方面的性能。主要的研究成果如下:(1)VANETs“漏路徑”下速率控制和多路徑路由策略。在故障已知的車載自組織網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)聯(lián)合設(shè)計(jì)速率控制和多路徑路由來(lái)研究?jī)?yōu)化問(wèn)題。通過(guò)每個(gè)無(wú)線鏈路上的統(tǒng)計(jì)信息來(lái)描述故障對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響,并在這個(gè)基礎(chǔ)上建立“漏路徑”模型。還設(shè)計(jì)成本函數(shù)去衡量多路徑間的故障相關(guān)性給有效流量帶來(lái)的損失。基于“漏路徑”模型和成本函數(shù),本文提出一種故障相關(guān)的流量控制和路由(FC)2R機(jī)制,最大化以有效速率作為參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)效用。仿真結(jié)果表明在存在行為不當(dāng)節(jié)點(diǎn)的情況下,我們的算法與標(biāo)準(zhǔn)最優(yōu)流量控制算法相比,可以獲得更高的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和更好的公平性。(2)WSNs中“可用性”感知的多類型服務(wù)傳輸策略。我們將一個(gè)重要的網(wǎng)絡(luò)安全概念“可用性”引入延遲約束的網(wǎng)絡(luò)效用最大化問(wèn)題中,并將各個(gè)傳感器的可用性估值集成到優(yōu)化框架。為了能夠處理多種類型的數(shù)據(jù)流服務(wù),這些服務(wù)的性能被模擬為此優(yōu)化框架中接收速率的效用函數(shù)。然后,我們提出一種速率、路由和延遲控制RRDC算法進(jìn)行多類型服務(wù)傳輸,在實(shí)際效用、等待時(shí)間和效用公平性等方面適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需求。為了定量評(píng)估不可靠傳感器對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響,我們定義了兩個(gè)性能指標(biāo):效用降級(jí)指數(shù)UDI和效用公平指數(shù)UFI。仿真結(jié)果表明,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中RRDC算法能夠使得多種類型服務(wù)在對(duì)抗環(huán)境下傳輸仍能達(dá)到預(yù)期的性能。(3)WSNs中故障活動(dòng)感知的城市服務(wù)傳輸策略。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多地應(yīng)用于智慧城市,為智慧城市提供多類型城市服務(wù)。當(dāng)存在行為不當(dāng)?shù)脑O(shè)備時(shí),當(dāng)前傳送協(xié)議的性能顯著降低�？紤]到城市環(huán)境中不當(dāng)行為的動(dòng)態(tài)性和時(shí)變性,我們?cè)O(shè)計(jì)了利用故障動(dòng)態(tài)活動(dòng)為度量的安全路由和速率控制機(jī)制。為此,我們首先利用非確定性故障活動(dòng)信息來(lái)評(píng)估不當(dāng)行為的影響,并將這些評(píng)估納入城市服務(wù)的分布式服務(wù)傳輸框架。然后提出了一個(gè)故障行為地理機(jī)會(huì)路由FAGOR算法來(lái)處理不同類型的攻擊。我們開(kāi)發(fā)了“漏跳”(Leaky Hop)模型,設(shè)計(jì)了基于故障活動(dòng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)流資源分配算法,同時(shí)保證了多類型城市服務(wù)之間的效用公平性。最后,通過(guò)大量的仿真,證明了我們的方案在惡意攻擊環(huán)境下仍能在路由性能、有效效用和效用公平性等方面保持顯著性能。(4)VANETs中基于信任評(píng)估的多類型服務(wù)傳輸策略。我們將分布式測(cè)量和集中式上傳/下載兩種形式集成,設(shè)計(jì)一個(gè)車載網(wǎng)絡(luò)中基于信任的多服務(wù)傳輸框架。附近車輛對(duì)評(píng)估車輛的行為監(jiān)測(cè)與分析,并將屬性參數(shù)上傳到云端進(jìn)行可信值評(píng)估。我們提出了一種方法使車輛能夠描述其鄰居車輛社交行為的屬性參數(shù),如傳播敏感信息、接收信號(hào)強(qiáng)度模式的相似性、軌跡模式的相似性等。根據(jù)信任評(píng)估值,我們?cè)O(shè)計(jì)一種多路徑路由選擇方案,選擇最可靠的中繼車輛作為路徑的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)。同時(shí),在惡意車輛存在的環(huán)境下,我們使用信任已知的多路徑流量分配來(lái)對(duì)安全路由進(jìn)行補(bǔ)充以保證性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示了我們提出的框架在路由性能、可擴(kuò)展性、效用增益和公平性方面的有效性。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5;TP212.9
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 智慧城市中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)傳輸
        1.2.1 車載自組織網(wǎng)絡(luò)
        1.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)
        1.2.3 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)類型
        1.2.4 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)傳輸?shù)奶魬?zhàn)
    1.3 安全可靠服務(wù)傳輸?shù)南嚓P(guān)研究
        1.3.1 安全可靠服務(wù)傳輸?shù)馁Y源分配方案
        1.3.2 安全可靠服務(wù)傳輸?shù)穆酚煞桨?br>    1.4 論文研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
        1.4.1 研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 組織結(jié)構(gòu)
第二章 車載自組織網(wǎng)絡(luò)“漏路徑”下速率控制和多路徑路由策略
    2.1 問(wèn)題提出
        2.1.1 概述
        2.1.2 相關(guān)工作
    2.2 系統(tǒng)模型
        2.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型
        2.2.2 行為不端節(jié)點(diǎn)模型
    2.3 多路徑路由的最佳流量控制方法
    2.4 故障相關(guān)的流量控制和路由方法
        2.4.1“漏路徑”模型
        2.4.2 多路徑的（FC）2R方法
    2.5 故障相關(guān)流量控制和路由算法
        2.5.1 （FC）2R
        2.5.2 實(shí)現(xiàn)技術(shù)
    2.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    2.7 本章小結(jié)
第三章 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中“可用性”感知的多類型服務(wù)傳輸策略
    3.1 問(wèn)題概述
        3.1.1 概述
    3.2 相關(guān)工作
    3.3 系統(tǒng)模型
        3.3.1 網(wǎng)絡(luò)模型
        3.3.2 安全模型:敵手模型和可用性定義
    3.4 基于可用性的網(wǎng)絡(luò)效用最大化問(wèn)題
        3.4.1 可用性統(tǒng)計(jì)建模
        3.4.2 資源和延遲約束
        3.4.3 基于可用性的多類型服務(wù)效用最大化問(wèn)題ANUM
    3.5 速率、路由和延遲控制算法
        3.5.1 分布式速率、路由和時(shí)延控制算法
        3.5.2 性能降低指數(shù)
    3.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.6.1 案例一
        3.6.2 案例二
    3.7 本章小結(jié)
第四章 智慧城市中故障活動(dòng)感知的城市服務(wù)傳輸策略
    4.1 問(wèn)題提出
        4.1.1 概述
        4.1.2 相關(guān)工作
    4.2 系統(tǒng)模型與假設(shè)
        4.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型
        4.2.2 城市服務(wù)
        4.2.3 故障行為信息
    4.3 描述故障活動(dòng)影響的特征
        4.3.1 直接影響模型
        4.3.2 間接影響模型
        4.3.3 基于確定節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的故障活動(dòng)度量
    4.4 故障活動(dòng)地理機(jī)會(huì)路由算法
    4.5 基于故障活動(dòng)的效用最優(yōu)流量控制方法
        4.5.1 漏跳模型
        4.5.2 針對(duì)多類型服務(wù)的F A - U OF C
        4.5.3 效用公平
    4.6 性能評(píng)估
        4.6.1 FAGOR的有效性
        4.6.2 FA-UOFC的有效性
        4.6.3 FAGOR協(xié)議結(jié)合FA-UOFC算法
    4.7 本章小結(jié)
第五章 車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于信任評(píng)估的服務(wù)傳輸機(jī)制
    5.1 問(wèn)題提出
    5.2 系統(tǒng)模型
        5.2.1 混合型網(wǎng)絡(luò)模型
        5.2.2 車輛行為模型
    5.3 基于社交行為的信任評(píng)估
        5.3.1 車輛社交行為的屬性參數(shù)
        5.3.2 信任值評(píng)估
    5.4 信任已知的多路徑路由協(xié)議
        5.4.1 路徑建立
        5.4.2 路徑更新
    5.5 信任已知的多服務(wù)多路徑流量分配算法
    5.6 性能評(píng)估
        5.6.1 TMP策略的有效性
        5.6.2 TOFC方案的有效性
        5.6.3 TMP協(xié)議結(jié)合TOFC算法
    5.7 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 周曦民;我國(guó)網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)狀的分析及建議[J];電信快報(bào);2004年10期

本文編號(hào)：2861015