无线传感器网络的混合抗干扰攻击方法

为对抗无线传感器网络中存在的强针对性的智能型干扰攻击,基于多种扩频技术提出了一种混合跳频扩频、非协调直接序列扩频以及非协调跳频扩频的抗干扰攻击方法。为解决传统扩频技术需要提前共享密钥的限制,在网络初始化阶段使用非协调跳频扩频进行网络通信;为避免持续使用非协调扩频跳频带来的高能量消耗问题,发送节点与接收节点在非协调扩频跳频模式下生成跳频序列,即可进行传统跳频扩频;通过非协调直接序列扩频技术进一步增强对抗干扰攻击的性能;使用OPNET并基于多种干扰攻击模型进行网络仿真,评估所提出的混合抗干扰攻击方法的性能。仿真结果表明,在环境恶劣情况下,并受到强针对性的智能型干扰攻击时,网络仍能保持较低的丢包率,故所提出的混合抗干扰攻击方法能有效地抵抗无线传感器网络中的干扰攻击。     

面向e-引航的近海边缘计算网络优化与仿真

为提高船舶引航过程安全性,提出了一种基于智能航标(Intelligent Navigation Aid,INA)的近海边缘计算网络(INA-based Offshore Edge Computing Network,IOECN)架构,以提供助航信息保障。重点研究网络中网元节点的布局优化问题(Layout Optimization Problem, LOP)。通过数学建模,将LOP转化为整数线性规划(Integer Linear Programming,ILP)问题。在满足网络覆盖率及连通性条件下,以网络成本最低为求解目标,并使用Gurobi进行求解、运用Matlab进行仿真展示,最终得到不同规模下的网络优化方案,验证了模型的正确性及可扩展性。     

自适应的无线融断网络路由算法研究

无线融断网络具有长延时、高动态拓扑、链路不稳定等特点,伴随着网络联接缺乏源端到目的端的持续性,为解决网络通信困难的问题,将多头绒泡菌的智能性和自适应性引入,提出一种自适应的无线融断网络路由算法。搭建无线融断网络模型,推导出链路容量的数学表达;设计下一跳节点的选择策略和最佳路由选择策略,实现在融断网络环境下的数据尽力投递。仿真实验表明,该算法能够在网络开销率较低的情况下,达到良好的数据投递,且平均延迟小。     

基于极大连通子图边界的复杂网络恢复研究

网络恢复是应对不可避免的故障或失效的重要途径,合理的恢复策略有助于降低资源损耗且提高网络鲁棒性能。为研究复杂网络恢复动力学行为及其与网络鲁棒性之间关系,构建了基于极大连通子图边界的复杂网络恢复模型(Recovery Model of Boundary Nodes,RMBN),设计了网络平均恢复(Average Recovery of Boundary Nodes,ARBN)和择优恢复(Priority Recovery of Boundary Nodes,PRBN)策略。不同恢复策略在3种网络模型上的仿真结果表明,随着恢复比例的增大,网络鲁棒性逐渐增强且恢复作用时间更早、恢复能力更强,为复杂网络拓扑结构设计与鲁棒性优化提供借鉴。     

航海模拟器中海洋环境时空动态变化的仿真

海洋结构物始终受到环境干扰,对海洋环境的仿真会显著影响航海模拟器的真实感。基于数值波浪模型生成海洋环境场,并利用SQLite开发实海域数据库。通过数据库中获取实际的风,海流和海浪信息来与真实海洋保持一致。对环境扰动进行建模,并且将时空变化特征和耦合效应都融入仿真。通过提出的仿真方法再现了真实的航行情况,并利用船载传感器的测量数据进行验证。仿真结果与实测数据吻合良好,说明本方法可以进一步提高海洋模拟器的物理真实感。     

面向网络仿真拓扑的多目标优化映射方法

网络仿真是新型网络技术验证的重要支撑,针对给定的网络仿真拓扑,实现有效映射是其关键。综合考虑多种资源需求,提出了多目标优化映射方法MOTM (Multi-Objective Topology Mapping Method),实现物理资源的有效利用。该方法分析网络中节点、链路资源需求,赋予相应权值;将映射问题转化为图划分问题,采用多级图划分方法进行划分,并通过远程吞吐量阈值优化调整;最后,基于映射策略实现了仿真拓扑的自动部署。实验表明,MOTM相对于Openstack映射方法、随机映射方法,负载不均衡指数平均降低66.5%,95.5%,远程通信开销指数平均降低69.1%,65.2%。     

基于数据场的复杂网络节点影响力建模与仿真

复杂网络节点影响力的研究是数据挖掘的重要组成部分。挖掘出复杂网络中有影响力的节点不仅具有重要的学术意义,且有助于抑制流行病的爆发、控制谣言的传播和推广电子商务产品等。通过选取每个节点的混合度分解值(Mixed Degree Decomposition,MDD)作为质量,将复杂网络抽象为数据场,结合数据场模型来识别有影响力的节点,并与一些著名的节点中心性方法进行对比。使用经典的传染病模型(Susceptible-Infected-Recovered,SIR)通过对比感染节点的数量来评估仿真性能。对实际网络的仿真实验结果表明,数据场模型能够有效的识别网络中有影响力的节点。     

跳频信号盲检测的半监督干扰对消方法

实际跳频信号所处的电磁环境较为复杂且难以预料，这给基于仿真数据训练的检测算法带来困扰。针对这一问题，提出一种名为半监督干扰对消的方法。该方法首先以暹罗嵌套Unet为主干，引入图注意力机制和集成通道注意力模块，得到干扰对消网络，并用成对的跳频信号时频图以及对应的标签对其进行预训练，使其获得干扰对消及检测信号的能力。然后，将没有标签、干扰更为复杂的时频图输入到干扰对消网络，得到低熵预测，作为伪标签。同时，对这些没有标签的时频图进行强增强，得到变形时频图。训练网络使得变形时频图的检测结果与伪标签具有一致性，从而强化网络在没有标签的数据上的泛化能力。仿真结果表明，所提方法可以在复杂干扰下实现参数估计和盲检测，并利用无标签数据增强网络性能。     

基于博弈模型与NetLogo仿真的网络攻防态势研究

针对现有建模方法缺乏对攻防博弈行为与态势演化趋势的分析问题,从对抗角度出发分析网络攻防博弈特征;基于非合作不完全信息静态博弈理论建立网络攻防博弈模型,给出收益量化、博弈均衡计算和策略对抗结果判定方法;构建网络攻防博弈多Agent仿真模型;采用NetLogo开展局中人不同策略组合、不同初始数量等场景下的仿真实验,得出网络攻防态势随时间演化情况,通过对比分析仿真结果,给出扭转网络攻防态势的建议。     

基于DA-RKELM算法的光伏发电功率预测方法

针对光伏发电功率具有的波动性和随机性等特点造成的电网安全问题,提出了一种基于蜻蜓算法优化的正则核极限学习机光伏发电功率预测方法。通过相关性分析确定影响光伏发电功率的关键影响因子,构建光伏发电功率预测模型;利用蜻蜓算法获取网络最优的权重和阈值,在标准极限学习基础上引入正则化函数和核函数以避免传统梯度下降法造成的过拟合问题,增强模型空间映射能力;仿真实验表明,与DA-ELM、PSO-ELM以及标准-DA-ELM模型相比,DA-RKELM预测模型能达到更高的预测精度,更贴近光伏发电的实际运行功率。     

Escape probability based routing for ad hoc networks

1. INTRODUCTION Mobile ad hoc networks are wireless multi-hop networks where mobile nodes are self-organized, have highly dynamic topology, limited bandwidth and no support of fixed infrastructure[1]. These characteristics often cause ad hoc networks to be viewed as quite different from traditional networks. Routing a packet from a source to a destination in an ad hoc network is a challenging problem. The main source of the challenge comes from the fact that there are no base stations in …     

Distributed intrusion detection for mobile ad hoc networks

Mobile ad hoc networking(MANET)has become an exciting and important technology in recent years,because of the rapid proliferation of wireless devices.Mobile ad hoc networks is highly vulnerable to attacks due to the open medium,dynamically changing network topology,cooperative algorithms,and lack of centralized monitoring and management point.The traditional way of protecting networks with firewalls and encryption software is no longer sufficient and effective for those features.A distributed intrusion detection approach based on timed automata is given.A cluster-based detection scheme is presented,where periodically a node is elected as the monitor node for a cluster.These monitor nodes can not only make local intrusion detection decisions,but also cooperatively take part in global intrusion detection.And then the timed automata is constructed by the way of manually abstracting the correct behaviours of the node according to the routing protocol of dynamic source routing(DSR).The monitor nodes can verify the behaviour of every nodes by timed automata,and validly detect real-time attacks without signatures of intrusion or trained data.Compared with the architecture where each node is its own IDS agent,the approach is much more efficient while maintaining the same level of effectiveness.Finally,the intrusion detection method is evaluated through simulation experiments.     

LLN中基于环路避免的高效路由修复算法

针对低功耗有损网络(low power and lossy networks, LLN)中现有路由修复算法存在控制开销冗余、修复时延较大和路由环路等问题,提出一种LLN中基于环路避免的高效路由修复算法(highly-efficient loop-free based repair routing protocol for LLN,HLR-RPL)。该算法提出了3个优化思路:首先,采用一种修正后的面向目的地的有向无循环图(destination oriented directed acyclic graph, DODAG)信息请求消息(DODAG information solicitation amend, DIS-A),使得链路中断通告过程和寻路过程同时进行;其次,提出一种减少控制消息回复机制,避免所有接收到DIS-A消息的节点均回复DODAG信息对象消息;最后,提出一种链路中断节点的子节点切换机制,从而优化了网络拓扑。仿真结果表明,HLR-RPL算法在控制开销和路由修复时延等性能方面优于现有的路由修复算法,且能够彻底避免路由环路的产生。     

Distributed intrusion detection for mobile ad hoc networks

Mobile ad hoc networking （MANET） has become an exciting and important technology in recent years, because of the rapid proliferation of wireless devices. Mobile ad hoc networks is highly vulnerable to attacks due to the open medium, dynamically changing network topology, cooperative algorithms, and lack of centralized monitoring and management point. The traditional way of protecting networks with firewalls and encryption software is no longer sufficient and effective for those features. A distributed intrusion detection approach based on timed automata is given. A cluster-based detection scheme is presented, where periodically a node is elected as the monitor node for a cluster. These monitor nodes can not only make local intrusion detection decisions, but also cooperatively take part in global intrusion detection. And then the timed automata is constructed by the way of manually abstracting the correct behaviours of the node according to the routing protocol of dynamic source routing （DSR）. The monitor nodes can verify the behaviour of every nodes by timed automata, and validly detect real-time attacks without signatures of intrusion or trained data. Compared with the architecture where each node is its own IDS agent, the approach is much more efficient while maintaining the same level of effectiveness. Finally, the intrusion detection method is evaluated through simulation experiments.     

能量有效的无线传感器网络可信路由协议

如何更有效地利用节点有限的资源是无线传感器网络研究的热点之一。提出的能量有效的可信路由协议(energy efficient reliable routing protocol, EERRP),采用了一种能量均衡策略,使网络中的能量均衡消耗,将网络生命周期最大化。同时,EERRP引入了信誉评价机制,通过节点在数据传输过程中对其他节点行为的监测以及信誉传播,使数据在通信过程中能够尽可能地避开问题节点到达目的节点,达到可信数据传输的目的。通过在NS仿真平台对EERRP进行测试与验证,并将其与传统路由协议进行比较,证明EERRP在网络能量有效性和数据可信传输方面具有明显优势。     

Directed Diffusion协议的安全性分析及改进

针对现有无线传感器网络路由协议存在的安全问题,提出了一种改进的Directed Diffusion路由协议。该协议采用对称加密、消息完整性校验码和短签名技术来实现对协议消息分组的保密性、新鲜性和完整性等安全属性,因而能够在存在主动或被动攻击者的情况下,具有对虚假路由信息、Sybil、确认欺骗等常见路由攻击的抵抗能力。通过增强无线传感器网络路由协议Directed Diffusion的安全性,可以有效地节约网络节点的能量,维持网络服务的持续可用性。通过比较和分析,所提的改进的Directed Diffusion协议是一个有效的安全路由协议,能够在仅增加少量通信和计算复杂度的情况下实现安全路由建立过程。     

基于实时交通信息的城市动态网络车辆路径优化问题

将动态城市交通路网与车辆路径问题相结合, 考虑一类实时交通信息下的城市动态网络车辆路径优化问题. 在问题中考虑常发性交通拥堵和偶发性交通拥堵两种情形. 提出一类将初始路径安排与实时路线调整相结合的求解策略. 初始路径安排通过采用遗传算法求解常发性交通拥堵情形对应的时变网络车辆调度问题得到. 在车辆行驶过程中, 针对偶发性交通拥堵环境下的突发事故情形, 引入一种在关键点更新路线的新机制. 数值算例验证了新实时路线更新机制比目前文献中已有的更新机制更有效, 且随着网络动态性增加其优越性更加明显.     

对GPS接收机多音干扰参数优化设置及效能分析

在对多音干扰信号建模及优势分析的基础上,以干扰等效载噪比(carrier-to-noise ratio,CNR)作为干扰效果评估指标,根据全球定位系统C/A码、P(Y)码和M码信号频谱特点,推导分析得到对3种伪码信号的多音干扰音调位置设置方法。考虑频域滤波影响,仿真分析得出对3种伪码信号的多音干扰音调数量统一确定原则。仿真结果表明,同等干信比下,参数优化设置后的多音干扰效能要优于匹配谱和带限高斯噪声,其造成3种伪码信号载波锁相环失锁所需最小干扰功率分别为-120 dBW、-108 dBW和-104 dBW,低于匹配谱的-115 dBW、-106 dBW和-102 dBW以及带限高斯噪声的-113 dBW、-105 dBW和-101 dBW。     

基于加权路由策略的复杂网络拥塞控制研究

复杂网络的最短路由策略易导致网络吞吐量低,流量分布不均,在关键节点处产生拥塞.本文提出一种基于加权路由策略的拥塞控制机制,用节点的介数作为节点边的权重,将网络变成加权网络,数据包按加权网络最短路径路由.介数的计算采用基于区域中心节点近似估算法,降低了介数计算的复杂度.仿真结果表明,加权路由策略能有效避开拥塞程度严重的节点,克服了介数较大节点成为网络传输瓶颈的问题,显著改善了网络的拥塞情况,提高了网络的吞吐量和传输能力.