安全连接无线网络论文提纲

2022-11-15

论文题目：无线多跳自组织网络的安全路由技术研究

摘要：无线通信技术近年来快速发展,各种新型网络形态逐步出现并趋向成熟。其中,无线自组织网络以无中心、自组织、无需基础通信设施等主要特点被广泛应用于医疗、交通、军事等多个领域。对无线自组织网络而言,一方面其自组织的部署特性使窃听节点的广泛存在成为可能,另一方面无线场景下传输信道的开放性特征也会使得信息在通信过程中被窃听或者遭受攻击的风险加大。此外在无线自组织网络的通信过程中,节点发射功率受限,因此合法通信双方之间传输信息大多需要通过中继节点的多跳转发才能完成,而这种多跳传输的特点往往会给窃听者提供更多的窃听机会,从而造成极大的安全隐患。本文的研究工作即是在上述背景下展开的。本论文主要从物理层安全的角度深入研究无线多跳自组织网络的安全传输问题,重点考虑在窃听者相关信息未知的情况下,如何保证合法通信双方在多跳路径上信息传输的安全性、以及如何在安全性达到一定要求的基础上进一步优化传输可靠性。本论文的具体工作包括以下两个方面:第一,研究了无线多跳自组织网络的安全路由问题。在该研究中我们对比分析了合法节点发送/不发送人工噪声对路由选择及系统性能的影响。首先,考虑当中继节点工作在半双工模式下,仅对保密信息进行转发的情形。在该情形下,假设窃听者服从泊松点过程,推导得到了系统安全中断概率的表达式;然后以安全中断概率最小为准则,获得了源与目的节点间的最优路由。接下来,考虑当中继节点工作在全双工模式时,中继节点在转发保密信息的同时发送人工噪声来干扰窃听者,从而进一步提高系统安全性能。在该情形下,同样求解得到了安全中断概率的表达式和最优路由。仿真结果表明,所提两种路由选择算法分别在没有人工噪声和有人工噪声干扰的情形下都显著优于最短路径算法,并且可获得与穷举搜索方法接近的安全性能。第二,研究了在满足系统安全性指标的前提下,进一步提高传输可靠性的无线多跳自组织网络的安全路由问题。研究内容一中仅考虑了系统传输的安全性,考虑到在很多场景下只要系统安全性能满足一定要求即可,我们研究了在满足系统一定安全性要求的前提下,如何尽可能提高传输可靠性的问题,提出了一种无线多跳自组织网络的联合安全路由和功率优化算法。首先,在窃听者服从泊松簇过程这一假设下推导得到了系统连接中断概率和安全中断概率的表达式;然后以安全中断概率约束下的连接中断概率最小为准则,针对给定路径推导得到了源与各跳中继的最优传输功率,并进一步获得了源与目的节点间的最优路由。仿真结果表明所提算法的安全性能显著优于现有算法,并可获得与穷举搜索算法接近的安全性能。综上,本文研究了无线多跳自组织网络的安全路由问题。首先以提高合法通信双方在多跳路径上信息传输的安全性为目标,研究了安全路由的选择算法;接下来在安全性达到一定要求的前提下进一步通过联合安全路由和功率优化算法提高了传输的可靠性。

关键词：无线自组织网络;安全路由;安全中断概率;功率优化;连接中断概率

学科专业：控制工程（专业学位）

摘要

abstract

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究现状

1.2.1 物理层安全技术

1.2.2 无线多跳自组织网络的安全路由技术研究

1.3 研究内容及结构安排

2 物理层安全与无线多跳自组织网络的理论基础

2.1 无线自组织网络的理论基础