[发明专利]无线自组织网络分布式认证多层树路由方法

说明书

所属技术领域

本发明属于无线自组织网络技术的领域，如无线自组织网、无线局域网、无线接入等，特别是涉及无线自组织网络分布式认证多层树路由方法。

背景技术

无线自组织网络(Mobile Ad Hoc Network以下简称MANET)，是一种不同于传统蜂窝无线通信网络的技术。传统的蜂窝无线通信网络，在进行数据的转发和认证等服务控制时需要固定的网络设备如无线接入点(Access Point以下简称AP)、基地站等的支持。而无线自组织网络(MANET)不需要固定的网络设备支持，各节点可以通过协商自行组网。通信时，节点与其无线覆盖范围内的节点通过无线信道直接通信，节点还可以借助于由协商出的路径节点进行数据的转发和中继。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理、距离局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统、救灾抢险、集体出警等。

无线自组织网络(MANET)中所有的节点和节点之间也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高等问题需要解决。

现有的便于移动条件下组网的具有实用价值的算法，其缺陷主要有如下两个方面：

(1)集中式认证的效率低、抗毁性差

现有算法对节点的认证过程普遍采取的是由一个或多个认证服务器(RADIUS服务器)来完成的集中式认证。集中式认证主要存在如下缺陷：

①认证请求经过的路径过长，认证的时延增加。

②等待认证的信息过多，处理时间加长，认证的及时性受负面影响。

③认证节点与其他节点不对等，在认证节点出现问题的时候，不能由其它节点进行替换，这就造成网络的抗毁性差的问题。

(2)网络分层时设备性能不对等

现有无线自组织网络(MANET)路由算法中，作为网络中重要节点的网关、群首分别由不同节点承担，破坏了更符合实际管理模式的层次管理关系。

电子科技大学于2004.1.14申请，申请号为200410021667.6，公开号CN 1642129A的中国专利“一种新型核心树自组织动态路由算法”，所公开的是一种新型核心树自组织路由算法，它包括核心树的生成过程、核心树的动态维护过程和基于核心树的路由选择过程，根据源节点与目的节点的相对级别关系，把传输路径分成两个方向-下行的已知目的地址方向和上行的未知目的地址方向，从而实现核心树的路由选择；通过适应节点移动等情况引起的通信拓扑结构变化，局部重构核心树，实现核心树动态维护。该方法虽然提出了一种基于核心树的比较实用的路由算法，但未涉及到节点认证等安全方面的问题的解决方法。同时其核心树维护步骤2的“b)”过程中树节点发现与父节点通信关系不存在，则将其所有子节点重新加入树的方法可能带来网络拓扑结构变化过大，效率较低的问题。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是：为无线多跳网提供一种新颖的无线自组织网络分布式认证多层树路由方法。采用本发明的方法，可以在无线多跳网络环境中为移动用户提供快速的路由建立、维护、选择以及认证的方法。

为了方便的描述本发明，首先将相关的概念定义如下：

1.群：采用本发明算法，按群的生成策略生成的利用无线自组织网络自然拓扑结构中无线信道重构而成的一种网络拓扑结构，是本方法的基础。

2.群首：群中负责路由维护以及与上层群通信的节点。群首身份可以因为拓扑结构变化而转让给群内成员。

3.邻居节点：通过彼此身份认证的，可以直接通信的节点。

4.群的生成策略：“最快最近策略”或“最高性能策略”。最快最近策略是指：

优先选择地理位置相对群首最近、对群首广播信息最快作出反映的邻居节点加入群。最高性能策略是指：优先选择信号强度、信道质量、剩余电量综合性能最高的邻居节点加入群。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：一种无线自组织网络分布式认证多层树路由方法，其特征是它包括群的生成过程，群路由的维护过程和群路由的选择过程；

所述的群的生成过程，即无线自组织网络分布式认证多层树路由的生成过程，采用以下步骤：

步骤1初始身份认证过程：自然分布的包含所有节点认证信息的各个节点以广播的方式发送认证信息包；彼此通过身份认证的节点将对方添加到邻居表彼此成为“邻居节点”；所有节点都依照此过程完成相互认证并形成自己的邻居表；

步骤2确定最高层群的群首：手动设置指定或根据地理位置辅助信息选取网络区域中心附近位置的任意一个节点，将该节点作为最高层群的群首；