無線Ad Hoc網絡的AODV安全路由協議及其改進

摘 要：Ad Hoc網路是一種特殊的無線網絡，伴隨無線通信技術、終端技術的不斷發展，這為拓寬Ad Hoc的應用領域提供了技術支持。當前，Ad Hoc網路已成為移動技術中發展最快、使用最廣泛的一種技術，其中AODV 協議與TBS-AODV協議是構成Ad Hoc網絡路由協議的主要部分，由于AODV安全路由協議在性能上存在一定不足，需要積極吸取TBS-AODV協議的優勢，以進一步研究與改進其不足之處。

關鍵詞：Ad Hoc網絡；AODV安全路由協議；TBS-AODV協議

科學技術的進步為人們的生活帶來了極大的便利，推動了移動技術的迅猛發展，其中發展最為快速的技術之一當屬Ad Hoc網路。Ad Hoc網路是一種特殊的無線網絡，擁有正常移動終端全部的功能網絡節點，具有傳送報文的功能，最初廣泛應用在軍事領域。不過，伴隨無線通信技術、終端技術的不斷發展，這為拓寬Ad Hoc的應用領域提供了技術支持。如Ad Hoc在個人領域中的應用，滿足了電腦與手機等其他個人設備之間通信的可能。

1 Ad Hoc網絡路由協議

1.1 DSR協議

DSR路由協議，是在源路由模式基礎上提出的一種協議。該協議的服務原理是通過源節點發送報文，由目的地節點接收數據頭攜帶的路由信息（由網絡節點地址組成），對目的節點進行中繼，以實現從源節點發送報文的接收，通過路由維護（檢測當前使用路由的過程）、路由發現（從源節點獲取目標節點的路由）來完成路由協議的構建。

1.2 AODV協議

AODV協議，基于DSDV協議并與DSR協議相結合，以提升按需路由機制，從而實現AODV協議的構建。在AODV協議中，數據轉發通過逐條分組來實現，對于數據頭報文攜帶的路由信息不具有嚴格要求，即使不完整也可利用，依靠中間點來建立動態路由表并進行維護。而關于AODV路由發現過程，主要通過反向路由的建立、前向路由的建立來體現。

2 TBS-AODV協議的設計與改進

關于TBS-AODV協議的設計，其原理是以節點之間的互相通信行為前提條件，節點可信度評價需要通過可信度與組合公式來計算得出，這兩種計算方式是由改進后的主觀邏輯信任模型提供。在TBS-AODV協議中，為確保當前節點的安全可信度，設計者根據網絡自身特點來考慮節點之間的通信，改進協議中的主觀邏輯信任模型，并設定可信度判斷規則。具體設計與改進體現在三個方面：①引入信任衰減因子，由于近期事件的可信度高于早期事件的可信度，因而在可信度評價中削弱了早期事件的可信度，加大了近期事件可信度的比重；②采用權重因子計算綜合可信度評價，靈活、合理調整網絡的權重因子需求，以權衡直接可信度與間接可信度之間的比重；③設定RREQ分組廣播門限（1個）與設置警告懲罰因子（1個），以限制RREQ分組的無條件廣播進而減弱網絡控制分組的消耗，減少因網絡意外而隔離節點。

3 TBS-AODV協議的仿真

TBS-AODV協議的仿真可使用NS2仿真軟件來實現，而路由協議的性能主要通過“分組投遞率”、“經過惡意節點的數據包比率”、“端到端平均延遲”、“控制開銷”四個方面來決定。如圖1、圖2、圖3所示，這是TBS-AODV協議的仿真實驗結果，以便測試TBS-AODV協議的安全性。

通過數據圖表的比較可知，在圖1中AODV協議與TBS-AODV協議之間的分組投遞率存在75%、92%的差距，明顯TBS-AODV協議更具優勢，數據包損失率更低。而從圖2可以看出，因AODV協議缺乏對安全性的考慮，故不具備識別惡意節點的功能，造成大量網絡數據包在經過惡意節點時被故意丟棄而造成極大損失。但采用了信任機制的TBS-AODV協議就不存在這一損失現象，該協議可利用可信度判斷來確認存在的惡意節點，因惡意節點會丟棄數據包進而導致通信失敗與節點可信度值降低，從而判斷出惡意節點并中斷對其的數據發送，以減少因數據丟失而造成的損失。正得益于TBS-AODV協議可避免因惡意節點而造成損失，因而其端到端的延遲比小于AODV，如圖3所示。

綜上所述，由于Ad Hoc網路的終端通常以類似于筆記本、平板電腦等移動終端為主，其主要消耗電池能源，而節省能源消耗量是設計者重點考慮的問題。在Ad Hoc網絡路由協議中，AODV協議與TBS-AODV協議發揮著主要作用，相比較而言TBS-AODV協議的性能優于AODV協議，但在能源消耗上TBS-AODV協議卻不足于AODV協議。因而，AODV安全路由協議需要進一步研究與改進，積極吸取TBS-AODV協議的優勢，改進性能上的不足之處。

[參考文獻]

[1]吳翠萍，蔡明.AODV路由協議的改進[J].計算機工程與應用，2012（24）：91-94，121.

[2]沈奔，秦軍，萬麗.無線AdHoc網絡中AODV路由算法的研究與改進[J].微機發展，2011（3）：150-153.