车载自组网中基于网络编码的安全数据分发

摘要

车载自组网应用广泛，包括安全驾驶提醒、资源共享、音乐下载等，具有重大的商业价值，逐渐受到研究人员的重视。然而移动自组织网络节点运动速度快、连接时间短、拓扑变化迅速、节点密度不均匀等导致链路质量较差。网络编码机制能够提高网络吞吐量、提高信息传输率、均衡网络负载、提高数据分发的可靠性，因此在车载自组网中使用网络编码进行数据分发成为了研究的重点。
　　由于在网络编码中，中间节点对收到的数据块进行编码处理，所以网络编码更容易遭受到污染攻击。很多学者提出线性子空间同态签名机制抵抗污染攻击，该机制验证简单，但是直接应用到车载自组网中会存有签名长度过长、签名的验证颗粒较大等问题。据此，本文对现有线性子空间同态签名方案进行了修改，提出了基于网络编码的车载自组网安全数据分发协议。采用代划分机制和数据填充技术，解决了线性子空间同态签名长度过长的问题，降低同态签名的长度使得签名易于传输;同时同属一个代的编码数据包含有相同的签名，使得签名能够对每一个数据包进行验证。使用专用短程通信技术，在服务信道传输数据包之前按需发送签名信息，解决了签名的传输问题。
　　本文采用NS2模拟器和VanetMobiSim移动模型仿真器对协议进行了仿真验证，分析了协议的存储开销和时间复杂度，并从数据分发的丢包量、平均延迟、速度、以及吞吐量对协议性能进行评价。与考虑了抵抗污染攻击方案的其他协议相比，本文协议有更快的数据分发速度、更短的数据分发延迟、更大的数据吞吐量和更小的丢包量。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要工作及研究内容

1．4 论文的组织结构

2 相关理论

2．1 车载自组网

2．1．1 车载自组网的分类

2．1．2 车载自组网的特点

2．1．3 车载自组网的应用

2．1．4 车载自组网的通信技术

2．2 网络编码

2．2．1 随机线性网络编码

2．2．2 污染攻击

3 车载自组网中安全数据分发协议

3．1 问题描述

3．2 解决方案

3．2．1 签名获取

3．2．2 签名信息传输

3．3 安全数据分发协议设计

3．3．1 分发协议设计

3．3．2 网络编码处理

3．3．3 污染验证

3．4 数据签名

3．5 签名保护

3．6 存储开销分析

3．7 时间复杂度分析

3．8 本章小结

4 实验验证与性能分析

4．1 仿真工具

4．1．1 NS2

4．1．2 VanetMobiSim

4．1．3 仿真参数

4．2 评价标准

4．3 安全分析

4．4 仿真结果

4．4．1 数据分发过程

4．4．2 丢弃的数据包的数量

4．4．3 数据分发平均延迟

4．4．4 数据分发平均速度

4．4．5 数据分发吞吐量

4．5 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢