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资源受限的Ad hoc网络中节点协作激励机制研究

时间:2015-11-02  来源:扁平线圈电感厂家  点击:
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  假设一个节点的安全模块A创建了一个PH,PH中包含idA、idB、cA→B、n、PAC。其中,idA为当前节点安全模块A的标识符;idB为下一跳节点安全模块B的标识符;cA→B为发送序列号;n为虚拟货币值;PAC为钱包认证码(Purse Authentication Code),其值是g(idA、idB、cA→B、n、network PDU),其中network PDU表示网络层的协议数据单元,g是带密钥的哈希函数,密钥为kAB,是安全模块A、B的对称会话密钥。

  (2)确认信息

  当节点nB收到来自节点nA的一个包,它必须发送一个确认信息ACK,确认信息被nB的安全模块B创建,被放在MAC层确认信息里。ACK包括idA、idB、cA→B、AAC。其中,cA→B指PH中收到的发送序列号;AAC即确认信息认证码,值为g(PH)。

  3.3 包发送协议

  假设节点nB收到从nA发来的一个包,并且知道下一步是节点nC。nB首先将收到的PH、下一电感器英文跳安全模块C的标识符及network PDU的值交给它的安全模块B。

  B首先验证PH,通过重新计算PAC,并将计算出的值和收到的值进行对比,如果一样,则B知道这个PH确实是被A创建的,并且没有被修改。然后验证PH中的发送序列号cA→B是否比它收到的接收序列号cB←A大,如果是,则这个PH不是重复的,B将cB←A的值设置为PH中的发送序列号cA→B的值。

  成功认证之后,B创建一个新的PH,包括:B和C的标识符、发送序列号cB→C、虚拟货币值(PH中货币的值减去nB的报价值)、新的PAC。B存储新的PH,并将其复本交给节点nB。

  nB将新的PH附加到包上,传送给nC。nC必须确认接收到这个包。nC将PH交给它的安全模块C,C创建ACK并交给nC。nC发送ACK给nB。

  当nB收到ACK,交给B,通过ACK中C的标识符和发送序列号,B在内存中寻找到相应的PH,如果B找到相应的PH,则验证ACK,通过对PH重新计算AAC,并将其与ACK中的值进行对比,如果相等,则B增加货币值。将PH从内存中删除。

4 实验仿真与结果

  4.1 实验场景和性能指标

  本文以ONE[4]作为仿真平台,验证NSIM机制的有效性。设置以下三种方案,对比其网络性能。

  (1)SC方案。网络中没有自私节点,所有节点都会转发接收到的消息。

  (2)SS方案。网络中全是自私节点,中间节点拒绝转发消息,只有当源节点和目的节点在通信范围内时,才能将消息发送给目的节点。

  (3)SS+NSIM方案。网络中都是自私节点,但是每个节点收到消息后会按照NSIM机制转发。

  4.2 仿真结果及分析

  (1)缓存空间、初始能量对分组投递率的影响

  分组投递率随缓存空间和初始能量的变化如图1和图2所示。由图1、图2可见,SC、SS和SS+NSIM的分组投递率均随缓存空间、初始能量的增加而增大;当缓存空间和初始能量分别受限时,SS+NSIM可以获得较高的分组投递率。此外,当缓存空间和初始能量较少时,SC的分组投递率低于SS的分组投递率,或几乎与SS的分组投递率相同。

  (2)缓存空间、初始能量对平均端到端时延的影响

  平均端到端时延随缓存空间和初始能量的变化如图3和图4所示。由图3、图4可见,SC和SS+NSIM方案中,随着缓存空间和初始能量的增加,平均相对时延降低;SS的时延最大,SS+NSIM的时延最小。

  本文针对Ad hoc中节点自私性的问题,综合考虑网络中节点自身状态,提出一种基于节点状态的节点协作激励机制NSIM。仿真实验表明,NSIM机制能够有效地激励节点参与消息转发,同时又能解决节点无条件合作带来的网络性能退化的问题,从而达到减小时延、降低耗能、提高分组投递率的目的。

  参考文献

  [1] RFC2501.Mobile Ad hoc networking(MANET):routing pro-tocol performance issues and evaluation considerations[S].1999.

  [2] 李云,于季弘,尤肖虎.资源受限的机会网络节点激励策略研究[J].计算机学报,2013,36(5):947-956.

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