基于随机博弈论的Ad Hoc网络分布式动态信任管理

The Self-configuring ability of nodes in Ad Hoc Networks made it popular among critical mission applications like military use or emergency recovery. However, the open medium, mobility and no fixed center make Ad Hoc vulnerable to a variety of network security problems. In this project, we present a dynamic trust management method for mobile Ad Hoc Network combined stochastic game theory, which inspired by ‘divides and conquers first, combines later’. In order to achieve the static disperse in mobile network and the single-hop disperse in multi-hop network, we build a method based on network tomography to probe the network topology. we bring forward a trust calculation method by stochastic game theory, for the sake of coordinate trust calculation among all the nodes in subnet, as well as balance the resource for all the nodes. We establish an adaptive link detection technology using the maximum complete sub-graph search theory and reconstructing safe 'trust chain', which can transmit the trust safely. in the end , the assessment system of network safety upon multi-particles trust objects, evaluate nodes safety. Finally, we construct a topology and trust update mechanism, for dynamicaly computing the trust and managing the topology in Ad Hoc Networks. The method can effectively improve the security of the network, and has characters of strong practicality, wide adaptability and high reliability. It is also important to rich mobile Ad Hoc network security theory, and it is significant to promote the application of Ad Hoc Networks.

Ad Hoc 网络在军事通信、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景，而媒介开放性、节点移动性和无中心等特点，使其面临更复杂的安全问题。本项目将社会学中的信任与博弈理论综合应用于Ad Hoc的安全管理，节点间互相进行主观行为评价和客观利益竞争，提出一种“先分而治之，后列强联合”的方法。探索基于拓扑扫描的网络拓扑发现和控制方法，实现网络的静态离散和单跳离散;提出基于随机博弈论的协作信任计算方法，实现离散后子网内节点间的协作信任计算和节点资源均衡调用;建立一种自适应链路侦测方法，结合最大完全子图搜索理论，构造安全“信任链”，解决子网间信任传递及信任修复问题;建立网络多粒度信任安全评估体系，评估节点安全性及方法的有效性;建立拓扑和信任更新机制，实现动态信任计算和管理。该方法可以有效提高网络的安全性,并具有适应性广和可靠性高等优点，是对Ad Hoc网络安全理论的重要丰富，对促进其大规模应用具有重要意义。

Ad Hoc网络在军事通信、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景，而介质开放性、节点移动性和无中心等特点，使其面临更复杂的安全问题。本项目将社会学中的信任与博弈理论综合应用于Ad Hoc的安全管理，节点间互相进行主观行为评价和客观利益竞争，实现一种信任评估与竞争博弈结合的网络管理方法。针对异常节点对网络安全的影响，改进了以往基于信誉系统理论的链路评估模型，通过对节点行为的识别和统计，计算网络中链路的信任值，达到量化链路安全程度的目的。在该模型的基础上提出了一种安全拓扑控制算法，采用异常节点边缘化和剔除高能耗链路的策略，建立一种安全的拓扑结构，消除节点异常行为对网络性能的影响，提高网络安全，降低网络能耗。为解决信任模型无法实时评估系统参数扰动情况的问题，在信任模型研究的基础上，对信任预测算法进行研究。基于系统云灰度理论（SCGM）预测信任值，对结果进行了加权修正、线性拟合修正以及马尔可夫过程修正，得到了信任波动区间。算法提高了传统SCGM模型的准确性和稳定性，准确地预测了信任波动区间，为入侵检测模型评估参数扰动情况提供了评价依据。在信任模型和预测算法研究的基础上，针对入侵检测系统参数扰动的问题，为入侵检测机制制定了具有稳健性的混合策略。基于随机博弈理论，将信任预测得到的未来时刻的波动区间映射到参数扰动的区间，建立了两种分布式入侵检测模型，并严格推导了该模型马尔可夫完美均衡点的求解方法，分析得到了参与者具有鲁棒性的均衡策略。该模型有效地提高了入侵检测机制和整个网络的稳健性，并客观反映出信任预测准确度的重要性。本项目的研究，是对Ad Hoc网络安全理论的重要丰富，对促进其深入应用具有重要意义。