基于跳数的节点安全定位算法研究与分析

通过对无线传感器网络节点安全定位技术的研究和分析,采用基于跳数的节点定位算法思想获取定位参照信息,提出了一种与硬件无关的基于跳数的节点安全定位算法——HOP-GDSL,该算法用设计的信标节点信息传递协议提供包的认证、保护跳数信息,用现有的锚节点检测虫洞攻击.经仿真实验证明,该算法能有效抵抗恶意节点攻击,实现节点正常定位,并对虫洞攻击有较高的检测率.     

RPL路由协议中基于投票法的黑洞攻击检测算法

物联网容易遭受多类拒绝服务攻击,其中黑洞攻击是最严重的攻击之一.为此,提出基于投票法的黑洞攻击检测算法(Voting Method-based Blackhole Attack Detection,VMBAD).通过VMBAD算法检测RPL协议上的黑洞攻击.先通过过滤器构建嫌疑节点,再验证嫌疑节点的行为,各节点作出自己的决策意见,并传输到边界路由(Bor-der Router,BR).接收后,BR利用投票机制融合各节点的决策意见,进行最终的决策,进而判断节点是否为黑洞攻击节点.一旦认定为黑洞攻击,就将黑洞攻击节点与网络隔离,使其不参与RPL路由.仿真结果表明,VMBAD算法能够有效地检测黑洞攻击节点,并且通过排除攻击节点,提高了数据包传递率.     

考虑节点自修复能力的C2关系网络毁伤特性研究

针对指挥控制关系网络受到攻击时节点及网络毁伤程度的量化评价问题,首先形式化定义了攻击强度和节点自修复能力函数,在此基础上,分别给出了网络中节点无自修复能力和自修复能力随时间变化时的节点毁伤模型。最后通过仿真计算,得到了节点的失效过程描述以及随机攻击和选择性攻击两种不同攻击目标选择方式下网络效率随攻击时间的变化关系。     

基于完全博弈的Ad hoc网络风险评估

利用博弈论原理,从Ad hoc网络节点资产、攻击的检测率和误检率等方面对攻防双方不同策略进行综合量化,建立了攻防博弈下的Ad hoc网络风险评估模型。给出了纳什均衡求解算法和网络风险评估算法,通过求解攻防双方最优策略组合,得到攻防平衡状态下的网络风险评估值。通过仿真实验,证明网络风险值与攻击检测率、误检率和节点资产之间的关系符合实际情况,且评估算法操作简单,较其他评估模型更加客观准确,对提升Ad hoc网络安全具有一定参考价值。     

常态执勤指挥模型关键节点识别及抗毁性研究

在常态执勤指挥模型的基础上,重点对树状指挥网络和级联指挥网络的抗毁性进行研究。通过建模仿真的方法,对三种执勤指挥模型进行随机攻击和蓄意攻击,对比分析最大连通子图规模、网络效率和全局聚集系数等指标,找出抗毁性最强的常态执勤指挥网络模型。应用集体影响力算法识别抗毁性能最好的指挥网络的关键节点,与基于节点度大小的传统关键节点识别方法进行对比,证明基于集体影响力算法识别关键节点更加准确,目的是为未来常规执勤指挥网络的优化和防护提供理论指导。     

基于节点重要性探查的C2关系网络攻击目标选择研究

针对指挥控制关系网络受到攻击时的目标节点选择问题,分析提出了攻击目标选择的三个影响因素:网络节点的重要性、攻击方信息探知广度和信息探知误差.在将攻击目标选择策略分为针对性攻击和试探性攻击的基础上,给出了网络中任意一个节点被选为攻击目标的概率解析计算公式.最后通过仿真计算,得到三种不同网络拓扑结构下节点被选为攻击目标的概率随各影响因素的变化关系.     

一种无线传感器网络中的Sybil攻击检测方案

Sybil攻击破坏无线传感器网络中的数据融合、公平资源分配等机制，因此对Sybil攻击的防范与检测具有很重要的意义。将一种基于到达时间差（TDOA）的三维定位引入到Sybil攻击的检测中，算法可以检测存在的Sybil攻击并对Sybil节点进行定位。通过性能分析证明该算法具有开销小、有效性高的特点。     

基于状态约减的信息攻防图生成算法

针对攻防图构建中存在的状态爆炸问题,提出一种基于状态约减的攻防图生成算法。该算法在分析攻击者和目标网络特点的基础上,对独立状态节点的权限进行对比;其在保留最高权限节点的前提下,实现对低权限节点的约减,并去除冗余攻击路径。仿真实验表明算法具有计算复杂度低、能有效降低状态爆炸以及控制攻防图规模等优点。     

基于网格划分的无线传感器网络多重覆盖算法

为了延长无线传感器网络的工作周期,在满足网络覆盖性能的前提下,可利用调度算法让一部分节点进入休眠以节省能量。提出了一种基于网格划分的无线传感器网络多重覆盖算法,新算法包括冗余节点判断和节点调度两部分。将节点覆盖区域划分为多个网格,通过判断各个网格是否满足覆盖要求,进而判断节点是否冗余。新算法给出了边界冗余节点判据,在调度过程中能够克服边界效应的影响,同时通过冗余节点能量比较,避免了休眠冲突和覆盖盲区的产生。仿真结果表明,与传统的CPNSS算法相比,新算法对冗余节点的判断更为准确,在网络工作集和平均覆盖度两项性能评价指标上均优于传统调度算法,且对网络节点数量增加造成的影响不敏感,能够有效地减少网络冗余,起到了提升网络性能的效果。     

一种基于AODV的安全路由协议

随着移动Ad Hoc网络逐渐成为实现复杂战场环境信息传递的重要方式,网络安全逐渐引起重视。针对Ad hoc网络易遭受恶意节点攻击而造成大量丢包现象的安全问题,分析了目前针对移动Ad hoc网络AODV协议的几种典型的攻击模型,运用简单的缓存概念,提出了一种基于AODV的安全路由协议AODVCA,并以黑洞攻击为例,对各种性能指标进行了仿真和分析。结果表明此协议能够很好地预防和解决Ad hoc网络中恶意节点的路由攻击。     

位置感知的覆盖网构建算法

提出了一个基于底层网络位置信息建立P2P覆盖网的算法Lanet:覆盖网中每个节点都选择和本节点物理距离相近的节点作为自己的邻居,逻辑上相邻的节点也是物理上相近的节点。由于路由路径中每跳的延时都较低,这使得所建立的覆盖网络具有非常低的延时伸展率(latency stretch)。Lanet不需要网络中固定的节点集充当地标节点,具有很好的分布性和可扩展性。模拟实验结果表明,利用该算法建立的位置感知的P2P系统能够大幅度降低数据定位的延时。     

基于复杂网络理论的航材配送网络抗毁性分析

航材配送是航材保障工作的重要环节,科学地构建航材配送网络是提高航材保障效率的前提和基础。深入开展航材配送网络研究,对提高航材保障工作效益具有重要意义。针对航材配送网络节点繁多、线路交错的特点,分析了航材配送网络的复杂特性,构建了基于复杂网络理论的航材配送网络模型,设计了航材配送网络的拓扑特征参数,研究了航材配送网络的抗毁性。理论分析和实验结果表明,随机攻击时航材配送网络的抗毁性要大于选择性攻击,节点选择攻击时航材配送网络的抗毁性小于边选择攻击。     

采用PageRank和节点聚类系数的标签传播重叠社区发现算法

基于标签传播的社区发现算法可以检测出复杂网络的重叠社区结构，因此提出了一种基于PageRank和节点聚类系数的重叠社区发现算法。该算法使用PageRank算法对节点的影响力进行排序，可以稳定社区发现结果，节点的聚类系数是一个与节点相关的值，使用节点聚类系数修改算法的参数并限制每个节点拥有最多标签的数量值，可以提高社区挖掘的质量。在人工网络和真实世界的网络上测试，实验验证了该算法能够有效地检测出重叠社区，并具有可接受的时间效率和算法复杂度。     

次优扩展卡尔曼滤波的无线传感器网络定位算法

针对无线传感器网络节点在定位过程中,由于积累的节点测距误差和定位算法引入的误差会对定位的精度产生较大影响。为此在节点测距过程中,利用卡尔曼滤波算法线性最优的特点,提出了一种适用于无线传感器网络节点定位的次优扩展卡尔曼滤波算法模型。首先在评估坐标的过程中利用卡尔曼滤波的节点自适应调度方法,其次,将上述改进的过程引入到三角定位算法中,最后将引入前后的系统性能进行比较。通过仿真实验表明,该算法提高了测距和网络节点定位的精确度及模型的自适应性,并且减少了计算量和系统的功耗。     

基于禁忌算法的无线传感器网络PEGASIS算法改进

为了减少无线传感器网络节点能耗,延长网络生存时间,在PEGASIS算法的基础上,针对PEGASIS算法中节点之间容易产生长链和簇头选择没有考虑节点剩余能量的问题,提出了一种基于禁忌算法的PEGASIS算法改进。建链阶段采用禁忌算法代替原有的贪婪算法,防止了长链的产生,减小了节点传输距离;同时引入基于剩余能量的簇头选择机制,均衡了节点之间的能耗,延长了节点的生存时间。仿真结果表明,改进算法较PEGASIS算法第1个节点的死亡时间延长了约7倍,半数节点的死亡时间也得到了延长,从而提高了整个网络的生存时间。     

一种基于AODV的安全路由机制

介绍了目前针对移动Ad Hoc网络路由协议的各种攻击模型,分析了攻击对网络性能的影响,提出了一种基于公共邻居监听的安全路由机制.将这种安全机制应用在典型的按需路由协议AODV之上,以黑洞攻击为例,对各种性能指标进行了仿真和分析.结果表明这种机制能够很好地预防和解决Ad Hoc网络中恶意节点的路由攻击.     

舰艇编队协同反导网络节点重要度评估

为提高舰艇编队协同反导网络中重要节点评估的效率和有效性,提出了一种基于节点接近度和节点关联度评估复杂网络节点重要度的方法。在复杂网络中节点的接近度越大,该节点越居于网络的中心,在网络中就越重要;节点的关联度越大,在网络中就越重要。根据该方法设计了舰艇编队协同反导网络中重要度评估算法,仿真分析证明了该方法的有效性。     

基于复杂网络的装备保障网络结构脆弱性分析

通过网络化实现装备保障一体化是装备保障体系建设的重点问题。在分析复杂网络脆弱性基本理论的基础上,通过定义装备保障网络中节点、边,构建了典型的装备保障网络拓扑结构模型,提出了装备保障网络的随机失效和蓄意攻击失效两种失效模式,并对两种失效模式下不同装备保障网络的结构脆弱性进行了仿真分析,为装备保障网络的构建以及防护策略的制定提供了科学的参考依据。研究结果表明:从防御角度而言,适当增加不同保障实体之间的交叉连接有助于提高装备保障网络的抗毁性;而从攻击角度而言,二次攻击则可有效提高攻击效率,以达到迅速瘫痪装备保障体系的目的。     

固定节点3D网格部署的水下传感器网络分簇路由算法

水下传感器网络是应用于水下通信的重要传感器网络技术。提出了基于固定节点3D网格部署的水下无线传感器网络分簇算法,设计了3D网格的编址和分簇方法,实现了基于地址分配的节点定位,构建了算法的能耗分析模型。采用MATLAB完成了算法的性能仿真,对比了DS-VBF、IAR和GEDAR 3个算法的平均数据传输延迟和网络生存时间(TTL)。实验结果表明,此算法的平均数据传输延迟较短,可明显提高UWSNS的生存时间。     

基于PageRank算法的武器装备体系重要节点评估

将武器装备系统抽象为网络节点,利用复杂网络理论研究评估武器装备体系中的重要节点。针对传统PageRank算法在该应用中存在的问题,提出一种修正的PageRank算法。该算法对悬挂节点及有向环状网络节点的重要度评估具备收敛性。仿真实例验证了该修正算法对双目标作战环节点重要度评估的有效性。为了进一步验证所提算法的准确性,引入特征谱理论和移除节点法评估网络的抗毁性。