多层多域智能光网络安全路由算法与协议研究

Multi-layer and multi-region structure is the inevitable trend of the future large-scale optical interconnection networks. Security and confidentiality technologies are the important factors of intelligent optical network of next generation. This project will study the information security problem related to routing of intelligent optical network from different levels and perspectives, which is totally different from most researches mainly concerning optical layer physical security problem of optical network. On the basis of fully considering the feature of multi-layer and multi-region structure and using the network modeling as well as optimization theories, coordination mechanism, cryptography and information security theories, this project will carry out research which is centered around the multi-layer and multi-domain intelligent optical network secure routing model, secure routing algorithm, secure routing protocol. As a result, this project will respectively propose the multi-level and high flexible secure routing architecture, new secure routing algorithms, high extensible secure unicast routing protocol and secure multicast protocol of multi-layer multi-domain intelligent optical network. And this project will develop a secure routing simulation system of multi-layer multi-domain intelligent optical networks, which can carry out the simulation and performance analysis of the proposed secure routing algorithms and secure routing protocols. Those research results not only can be used as important theoretical basis of security system of multi-layer and multi-region optical network, but also can provide strong technical supports for security transmission of sensitive information.

多层多域是未来大规模光互联网络的必然趋势，安全保密技术是构建下一代智能光网络的重要因素。与目前主要局限于光网络光层物理安全问题的研究不同，项目将从多层次多角度来研究智能光网络路由中的信息安全问题。在充分考虑多层多域特征的基础上，利用网络建模与优化理论、协同机理、密码学和信息安全理论，围绕多层多域智能光网络安全路由模型、安全路由算法、安全路由协议开展研究，提出多层次高柔性的多层多域智能光网络安全路由模型、新型的多层多域智能光网络安全路由算法、高可扩展的多层多域智能光网络安全单播路由协议、高效的多层多域智能光网络安全组播路由协议，并开发出一个多层多域智能光网络安全路由仿真系统，对设计的安全路由算法和安全路由协议进行仿真验证和性能分析。研究成果可作为构建多层多域智能光网络安全系统的重要理论基础，为光网络上敏感信息的安全传输提供强力的技术支撑。

随着智能光网络向多域化和透明化方向发展，如何构建一个安全可靠的光传输网络是其面临的关键问题。本项目主要围绕多层多域智能光网络中的安全路由模型、安全路由算法、安全路由协议和安全路由仿真系统进行了研究，相关成果可为下一代光互联主干网络的安全构建奠定坚实的基础。.在多层多域智能光网络安全路由模型方面，提出了一种基于多层次高柔性的安全路由模型和一种基于密钥超图与身份密码的密钥管理方案。同时考虑到网络结点之间的信任问题，设计了一种基于D-S证据和博弈理论的信任模型。.在多层多域智能光网络安全路由算法方面，针对安全单播路由问题，提出了基于人工鱼群优化的攻击感知单播路由算法和基于多态蚁群优化的损伤感知单播路由算法。针对安全组播路由问题，提出了基于免疫人工鱼群优化的攻击感知组播路由算法、基于量子多态蚁群的损伤感知组播路由算法、基于超图模型的损伤感知组播路由算法以及基于人工免疫与信任度的安全组播路由等算法。.在多层多域智能光网络安全路由协议方面，结合项目提出的信任模型与密钥管理方案，采用双向身份认证、基于TCP-AO的源认证、基于身份密码学的加密与数字签名技术以及基于Path-Key的隐私保护等机制，设计了一种基于全局优化的多域安全光路建立协议。同时，针对组播路由的特点，提出了一种基于分层PCE的多域安全光树建立协议。.在安全路由仿真系统方面，在NS-2仿真平台基础上，结合OpenSSL安全套件，通过设计相应的智能光网络仿真组件和安全模块，构建了一种基于NS-2的多层多域智能光网络安全路由仿真平台。