[发明专利]安全性增强的蜂窝网与自组织网融合网络的安全路由方法

说明书

技术领域

本发明是一种安全性增强的蜂窝网与Ad hoc(自组织网)融合网络方案及路由安全方法，具体涉及以Ad hoc网络技术为主、蜂窝网络技术为辅的融合网络技术领域。

背景技术

移动ad hoc网络(MANET)是一组带有无线收发装置的移动节点组成的多跳自组织系统。网络内的所有节点地位平等，每个移动终端兼备路由器和主机两种功能：作为主机，终端需要运行面向用户的应用程序；作为路由器，终端需要运行相应的路由协议。网络的拓扑结构是动态变化的，其内部节点可以以任何方式动态地保持与其他节点的联系。这种无中心又不依赖固有的基础设施的结构使得它的组网十分方便快捷。在ad hoc网络中，节点间的路由通常由多跳组成，由于终端的无线传输范围有限，两个无法直接通信的终端节点往往要通过多个中间节点的转发来实现通信。

Ad hoc网络由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术，它更加容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务、剥夺“睡眠”等网络攻击。信道加密、抗干扰、用户认证和其它安全措施都需要特别考虑。而由于该网络的动态拓扑特性，网络本身既可以独立工作，也可以与Internet或蜂窝无线网络连接。

将Ad hoc网络与蜂窝网络连接，即是将两种网络相融合。现有的融合网络大多都以蜂窝网络为主，通过添加一些转发设备来利用ad hoc的频段解决蜂窝网热点小区里容易出现的拥塞等影响用户通信的问题。这种类型的融合系统主要有以下几种：

1.iCAR：integration of Cellular and modern Ad Hoc Relayingtechnologies(融合蜂窝网络和现代Ad hoc网络的转发技术)

这是最早将传统蜂窝网和ad hoc转发技术相结合的系统，是为了解决蜂窝系统中信息流量不均衡的问题而提出的。该系统通过在小区间使用ad hoc转发台将数据流从一个小区动态转移到其他小区从而有效的平衡小区间的流量负载。这不仅增加了系统的容量，减少移动节点的发送功率，还扩展了系统的覆盖面积。

2.UCAN：A Unified Cellular and Ad Hoc Network Architecture

UCAN也是将ad hoc局域无线网引入广域无线网络从而提高网络的吞吐量。其中移动设备也有两个接口(IEEE 802.11b接口和3G接口)。UCAN规定只有低速率下行链路的移动节点通过IEEE 802.11b接口发送路由请求信息，这个路由请求信息在邻近移动节点间广播，寻找到一个具有高速率下行链路的移动用户。

3.MCN：Multi-hop cellular Network(多跳蜂窝网)

MCN中基站都没有完全覆盖整个地域范围，小区覆盖范围内的移动节点可以直接与基站进行单跳通信，覆盖范围外的移动节点则需要通过临近移动节点的多跳转发实现通信。MCN系统最大好处是能提高系统的容量，移动节点的发射功率降低，从而降低了同频干扰，提高了频率复用次数。

以上3种融合网络模型都是在现有蜂窝网络的基础上叠加Ad hoc网络，并没有关心Ad hoc网络本身的问题(例如安全问题)。而事实上，将这两种网络融合除了侧重于解决蜂窝网络中存在的问题之外，也可以在Ad hoc网络的基础上叠加蜂窝网络以提高Ad hoc网络的某些性能。由于Ad hoc网络最大的优点是它的节点能够自由加入和离开网络，因此希望能最大限度的允许节点的接入，以充分的发挥ad hoc网络自身的优点。无线资源是珍贵的，而有限资源和设备是可以生产出来的。所以在融合网络中，利用计算量和能量基本不受限制的基站来进行选择路由、存储链路状态、鉴权认证等工作，从而提高系统的实用性。也就是说，蜂窝基站除了负责原有的蜂窝网通信中的所有功能之外，还对ad hoc网络进行管理。这样，借助蜂窝基站对全局信息的掌握提供给融合网络中Ad hoc节点更有效更可靠的路由选择机制，从而使ad hoc节点在每次的数据传输之前获得更加安全可靠的路由。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种安全性增强的蜂窝网与Ad hoc融合网络的路由安全方法，能够为整个网络提供较高性能的容错性能，也就是说在网络中即使存在数量不是很多的恶意节点时，也能够为合法节点提供保证一定质量的路由服务。

技术方案：本发明在原有的蜂窝网中一方面加入Ad hoc移动终端，组成Ad hoc无线网络；另一方面，加入含有可信赖中心和鉴权中心的安全代理，利用蜂窝网的带外信号使之与基站相连，用于管理融合网络中的安全问题。