基于粗糙集的移动Ad Hoc网络节点安全性研究

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【摘要】 移动Ad Hoc网络是不需要网络基础设施的网络，适用于一些无法或不方便预先铺设网络设施的场合。Ad Hoc网络中所有结点的地位是平等的，节点不仅具有终端的功能，而且具有报文转发的能力。由于网络中各节点的安全都具备不确定性，Ad Hoc的网络安全一直是研究的热点，而粗糙集是作为研究不确定性和不完备信息的一种较新的数学工具。本文以粗糙集理论分析和研究网络节点的安全性问题，进行节点的安全性评价。

【关键词】 移动Ad Hoc网络 粗糙集 安全性

一、引言

通常使用的移动通信网络一般是有中心的，需要基于网络基础设施才能运行。例如3G网络需要基站的支持。但有些特殊的场合如灾难以后的营救，战场上的部队进行推进，这些场合的通信不能依赖任何的基础设施，需要一种快速自动组网的网络。Ad Hoc网络能够满足这样的需求，Ad Hoc网络中所有结点的地位是平等的，节点不仅具有终端的功能，而且应该具有报文转发的能力。

由于节点的数据都是根据相应的路由协议进行数据转发的，而这种网络各节点的安全都具备不确定性，Ad Hoc网络的安全性一直是研究的热点。而研究不确定性问题，粗糙集理论是一种较新较好的数学工具。

二、粗糙集理论

粗糙集理论，是继概率论、模糊集理论这后的又一个处理不确定性的数据工具。作为一种较新的软计算计法，粗糙集近年来已经在很多科学和工程领域成功应用。粗糙集理论是建立在分类机制的基础上的，它将分类理解为在特定空间上的等价关系，对数据进行划分，每一被划分的集合称为概念。

粗糙集理论的主要思想是利用已知的条件，将不精确或不确定的集合用已知的条件来近似刻画。粗糙集理论可以根据现有的条件来判断一个对象a是不属于集合B，结果有三种情况：对象a一定属于集合B；对象a一定不属于集合B；对象a可能属于也可能不属于集合B。

三、节点安全性分析

在粗糙集理论中，节点的信息是用属性值对表来表示的。在通常情况下，表中的列对应不同的属性，行对应着论域的节点对象。

3.1采集节点数据样本

采集评估数据集样本，在粗糙集理论中对应的就是建立网络安全评估论域，即抽取有代表性，能够比较好描述系统特征的样本集，然后将这些数据做为节点安全评估指标。下面依据节点数据抽取N个样本和20多项测试指标。由于篇幅有限，如表3-1所示，研究选取3个样本节点，包括了节点位置，操作系统，加密算法，延时，重法次数，是否安全6个测试指标进行安全评价。

表3-1 节点与是否安全的关系

设O表示安全节点的集合，则O={A，D}，设I表示属性操作系统，加密算法，延时和重发次数构成的一个等效关系，根据属性值的不同，进行不同等效类的划分。

通过使用粗糙集的理论和方法，对移动ad hoc网络节点安全性不确定的分析，研究以通过属性值的不同进行等效类划分，总结出下面几条规则，分析了节点安全性与各节点属性的关系。

规则1：假如采用椭圆曲线和RSA算法，延时小于150ms重发次数小于500次，则此节点是安全节点。

规则2：假如采延时大于150ms重发次数大于500次，则此节点是不安全节点。

规则3：假如节点位置在办公室，操作系统为linux，则此节点可能是安全节点。

四、总结

通过上面简化的量化样本分析，可以表明使用粗糙集理论来研究移动Ad Hoc网络节点安全的不确定性非常的适合，可以出海量的数据中进行数据挖掘，例用等效类的转化为已知的条件，可以很好的总结出多个规则，这对研究Ad Hoc网络节点的安全性非常有利。

参 考 文 献

[1]赵曦滨.基于粗糙集的自适应入侵检测算法.清华大学学报，赵曦滨，2008年7月

[2]李旭光.基于粗糙集的网络安全评估模型研究与实现.电子科技大学硕士论文，2011年7月