通訊工程的畢業論文免費

　　通訊工程不僅關係著我國社會的發展,同時還關係著人們日常的溝通以及交流,因此在我國社會發展的過程中,通訊工程是起著非常重要的作用的。下文是小編為大家蒐集整理的關於的內容，歡迎大家閱讀參考!

　　篇1

　　淺談水下無線通訊網路安全關鍵技術

　　進入 21 世紀以來，隨著日益增長的物質需求和科學技術的發展，人類對海洋資源的開發利用以及海洋權益日益重視。開發利用海洋的科技熱潮正在全球興起，海洋資源的勘探與開發、海洋環境監測、軍事對抗等現代海洋高新科學技術已成為各海洋大國研究的重要領域。任何海洋技術的應用都離不開對海洋資料的快速採集、儲存、處理以及實時傳輸，因此水下無線通訊網路關鍵技術已成為各海洋大國不遺餘力進行研究的前沿課題之一。

　　一、水下無線通訊網路研究現狀

　　1.水下無線通訊技術。

　　現有水下無線通訊技術主要有鐳射通訊、無線電通訊、水聲通訊三種：鐳射通訊適用於近距離高速資料傳輸，水質的清澈度對傳輸影響較大，鐳射直線對準要求較高，這些應用條件限制了鐳射通訊在水下無線中的應用。無線電波在海水中選擇性衰弱現象嚴重，頻率越高衰減越大。無線電通訊只能用於短距離高速通訊或水下垂直鏈路通訊，無法滿足遠距離水下傳輸要求。聲波在海洋中的衰減比電磁波小1000倍，因此，低頻聲波在淺海中可傳播數十公里，在大洋聲道中甚至可傳播上萬公里。因此，目前絕大部分水下無線通訊網路都採用水聲作為傳輸介質。

　　2. 水下通訊節點設計。

　　與陸地節點相比，水下節點工作環境更加惡劣，在進硬體設計時需要特別注意以下因素：***1***節點的防水效能是設計時需要考慮的首要因素，一旦節點內部滲水將無法工作;水下節點可能工作於深海區域，在設計時需要考慮水深帶來的壓力，避免因為氣壓過大造成防水層破損;海水中的各種物質、生物會對節點造成一定程度腐蝕，因此耐腐蝕性也要作為考慮要素之一。***2***由於節點部署在水下，無法採用太陽能充電更無法更換電池，因此在設計節點的硬體電路時應選擇低功耗元器件，在完成任務的前提下儘量減少能量消耗，延長節點壽命。

　　二、水下無線通訊網路安全管理研究

　　1.水下無線通訊網安全管理機制。

　　由於現有的安全管理機制不適用於水下無線通訊網路，因此，針對水下無線通訊網路的特性和安全需求，我們提出了一種基於簇狀拓撲的分級安全管理機制，該機制主要包括：

　　***1***分級混合加密機制：將加密體系分為簇內通訊加密和簇內通訊加密，簇內通訊加密採用對稱加密機制;簇間通訊加密採用混合加密機制，即對傳輸的資料採用對稱加密機制，對於傳輸的對稱金鑰採用基於身份的公鑰加密機制。

　　***2***分級混合金鑰管理機制：將金鑰管理體系分為簇內金鑰管理和簇內金鑰管理，綜合採用金鑰預分配策略和基於金鑰分配中心的策略。

　　***3***分級信任管理機制：分級信任管理機制將信任值的計算和管理分為三層：成員節點的信任值計算、簇頭節點信任值計算和閘道器節點信任值計算。

　　2. 效能分析。

　　我們提出的分級混合金鑰管理機制綜合採用預共享金鑰機制，金鑰協商機制和基於金鑰分配中心的機制，綜合利用了各金鑰管理機制的優點，並克服了其缺陷。

　　***1***安全性分析。採用的分級金鑰管理機制，將金鑰管理體系分為簇內金鑰管理和簇間金鑰管理。分級機制的引入增強了系統的安全性，即使惡意攻擊者破解了簇內的金鑰，影響簇內通訊，但是其無法影響其它簇的通訊安全。

　　***2***效能分析。本方案採用對稱加密演算法、單向 Hash 函式和異或運算生成和更新金鑰，計算都在簇頭上進行，簇內節點僅在需要生成會話金鑰時由一方進行異或運算;簇頭的私鑰由閘道器節點生成，簇頭僅在需要生成會話金鑰時由一方進行運算。因此，與傳統金鑰管理方案相比計算量更少、計算複雜度更低。

　　三、水下無線通訊網路拓撲安全研究

　　現有無線通訊網路拓撲可以大致分為三大類：集中式網路拓撲，分散式網路拓撲和混合式網路拓撲。1.集中式網路拓撲：在集中式網路拓撲中，網路中各節點都直接與中心節點通訊並由該中心節點向目的節點發送資訊，並且所有節點通過該中心節點接入骨幹網。中心化網路拓撲具有拓撲結構和路由簡單，便於集中管理的優點。2.分散式網路拓撲：分散式網路拓撲是指網路中不存在中心節點即所有節點具有平等的許可權，資料從源節點經過多跳到達目的節點，可以覆蓋較大的區域。不同於陸地無中心完全分散式無線通訊網路，水下無線通訊網路需要一個或多個水面節點作為閘道器節點接入水上無線網路。因此，完全分散式網路不能完全滿足於水下無線通訊網路的需求。

　　四、水下無線通訊網路資料鏈路層安全協議研究

　　為了提出了一種基於簇結構的安全MAC協議***Cluster Based Secure MAC，CBS-MAC***，在簇內節點間和簇頭節點間採用不同的MAC協議，並在這些協議的基礎上引入了安全機制，保證了MAC協議的安全性。

　　1.水下無線通訊網路中，MAC 協議決定水聲通道的使用方式和節點接入通道的方式，為網路中的節點分配有限的通訊資源，是資料包在通道上傳送和接收的直接控制者。因此，MAC協議對水下無線通訊網路的效能起著至關重要的作用。現有的水下無線通訊MAC協議，根據對通道的訪問方式可大致分為四類：基於競爭的MAC協議，如 ALOHA，MACA，MACAW 等;基於排程的MAC協議，如FDMA，TDMA，CDMA 等;基於功率控制的MAC協議，如UWNA-MAC 等;混合 MAC 協議，如 TDMA/CDMA 等。

　　2.基於分簇拓撲的安全MAC協議設計。在設計水下無線通訊網路MAC協議時，需要針對水聲通道和水下無線通訊網路的特性，設計適用於特定應用場景和網路拓撲的MAC協議。

　　主要考慮以下幾方面要素：***1***能量有效性;***2***高延遲和時空不確定性;***3***安全性。上述要素並不是孤立的，相互間存在一定的關係甚至有些是矛盾的，不可能達到最優。對於面向具體應用的水下無線通訊網路而言，設計出一種可以滿足各方面要求的通用MAC協議是不現實的，需要針對特定的應用場景和需求，採用相對最優的方式，權衡各要素，設計出合理高效的MAC協議。

　　五、結語

　　綜上，本文分析研究了現有水下無線通訊技術及其存在的安全隱患，並對現有的水下安全技術進行了簡要介紹，對各種攻擊和安全威脅進行了研究，分析了各種攻擊的特點及防禦技術。設計具有低成本、高能效、高可靠性、高安全性的水下無線通訊系統對於建立水下立體通訊網路、海洋環境監控、海洋資源開發等研究領域具有重要的理論意義和經濟價值。

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