移动自组网安全与端到端QoS开发工具研究

### 移动自组网安全与端到端QoS开发工具研究 #### 1. 移动自组网关键管理架构与授权节点检测 移动自组网（MANET）存在多种可能的三层关键管理架构，包括集中式、分布式、两分布式一集中式（DDC）和两集中式一分布式（DCC）。其中，集中式和分布式架构不太适合大规模的MANET。在三层架构中，第一层的MANET节点是网关节点，第二层是子网关，第三层节点被称为单元。 提出的方案包含两个阶段，第一阶段是基于DDC框架检测授权节点。此阶段采用的是Sun提出的三层组密钥管理框架。当MANET初始化时，需要生成MANET组密钥并分发给所有节点。用于认证的组密钥管理架构是DDC框架，在该框架中，组密钥从底层向上层创建。具体步骤如下： 1. 每个子网关为其控制下的单元创建并分发一个单元组密钥。 2. 子网关将此单元组密钥作为其安全份额，使用分布式密钥管理算法为一个网关节点下的子网关组生成子组密钥。 3. 网关节点利用该子组密钥作为其安全份额来计算MANET的组密钥。 在这个框架中，第一层和第二层使用分布式密钥管理方案，第三层使用集中式密钥管理方案。当有节点加入或离开MANET时，组密钥需要相应地更新以保证安全性。节点加入时，为保证向后安全，组密钥需刷新；节点离开时，为保证向前安全，组密钥也需更改。不过，节点加入时，组密钥不需要立即刷新，而是定期刷新，以适应MANET的特点。经过这些操作，MANET中的节点成为授权节点，可访问网络中的特定应用或服务。 下面是该过程的mermaid流程图： ```mermaid graph LR A[MANET初始化] --> B[生成并分发组密钥] B --> C{节点加入或离开} C -- 加入 --> D[判断是否为新网关或子网关] D -- 是 --> E[初始化组密钥] D -- 否 --> F[刷新单元组密钥] F --> G[重新计算子组密钥和组密钥] C -- 离开 --> H[更改组密钥] I[定期刷新组密钥] --> J[授权节点访问服务] ``` #### 2. 确定IDS代理节点 在MANET中，许多现有的入侵检测系统要求所有节点都运行IDS代理以进行入侵检测，但由于节点电池电量有限，需要一种高效利用资源的方法来构建入侵检测系统。因此，在检测到授权节点后，会从其中选择电池电量较高的节点作为IDS代理节点。 对于节点i，其邻居节点是距离它一跳的节点，用集合Ni表示（包含节点i），Pi表示节点i的剩余电池电量。根据以下公式选择IDS代理节点i*： \[i^* = \arg\max_{j\in N_i} P_j\] 在自组网中，每个节点会定期向其邻居节点发送包含电池电量值的控制包，这样所有节点都能了解邻居节点的电池电量。然后，每个节点进行投票来选择IDS代理节点，获得至少一票的节点成为IDS代理节点，并加载和执行网络的代理传感器。当连接条件改变或IDS代理节点的剩余电池电量低于其邻居节点的最低电量时（根据以下公式判断），需要重新确定IDS代理节点： \[P_{i^*} < \min_{j\in N_{i^*}} P_j\] 以下是相关参数的表格说明： | 参数 | 含义 | | ---- | ---- | | Ni | 节点i的邻居节点集合（包含节点i） | | Pi | 节点i的剩余电池电量 | | i* | IDS代理节点 | | N_i* | IDS代理节点i*的邻居节点集合 | #### 3. 通信成本与能耗分析 在提出