基于零知识的移动对等网络环境下动态安全资源共享机制研究

Peer-to-peer (P2P) resource sharing has been playing an increasingly important role in mobile Internet, and it urgently requires that the mobile peers can effectively collaborate to complete the resource sharing under the insecure and untrusted mobile P2P environments. However, the main characteristics of the mobile P2P networks are self-organization, mobility, decentralization and resource-constrained, which poses new challenges on the dynamic and secure resource sharing strategy. And the existed secure centralized or distributed resource sharing schemes have been unable to adapt to new requirements. In this topic, we view the resource sharing for untrusted mobile P2P networks as the research background. Firstly, the optimal coverage problem in wireless mobile networks is studied, and then the mobile overlay network topology construction scheme on the basis of the physical topology is designed. After that, an energy efficient mobile P2P resource discovery algorithm is proposed. Secondly,for the zero-knowledge environments in mobile P2P netowrks, the Bayesian game theory is used to build the secure resource request and authorization model. Thirdly, we study a network coding scheme which can defend against various malicious attacks. And then the network coding scheme is used in the mobile P2P resource sharing application to protect the privacy information between the requestors and the responders. Finally, we develop a secure resource sharing prototype system to verify the validity and feasibility of the proposed theories. This project is dedicated to provide efficient resource location and security solutions for mobile P2P resource sharing. It has important significance for the research results to promote the development of the dynamic and secure mobile P2P resource sharing under the untrusted environments.

对等资源共享应用在移动互联网中扮演着越来越重要的角色，迫切要求节点能在不安全、不可信的环境中进行有效地协作完成资源共享任务，但移动对等网络的自组织、节点移动性、弱中心化及资源受限特点为动态安全的资源共享提出了新的挑战，目前传统的集中式或分布式资源共享及其安全保障方法已无法适应新的需求。本课题以不可信网络环境中的资源共享为背景，研究无线移动网络环境中的优化覆盖问题，在此基础上设计移动覆盖网拓扑构造方法；提出高效节能的移动对等资源发现算法；针对移动对等环境下的零知识背景，利用贝叶斯博弈构建动态安全的资源请求与授权模型；之后，设计抵御数据窃取和篡改等攻击行为的网络编码方案，并将其应用到移动对等资源共享中实现节点的隐私数据保护；最终建立安全的移动对等资源共享原型系统验证所提理论的正确性和可行性。本项目致力于为移动对等资源共享提供安全保障，研究成果对促进不可信环境中动态安全的对等资源共享有重要意义。

对等资源共享应用在移动互联网中扮演着越来越重要的角色，迫切要求节点能在不可信的环境中进行有效地协作完成资源共享任务，但移动P2P网络中节点的移动性、弱中心化及资源受限特点为动态安全的资源共享提出了新的挑战，目前传统的集中式或分布式资源共享及其安全保障方法已无法适应新的需求。本课题以不可信网络环境中的资源共享为背景，重点研究高效节能的移动对等网络拓扑构造及其相关理论、零知识背景下动态安全的资源请求与授权模型、不可信环境中的隐私保护机制并在该环境下对动态安全的资源共享理论与方法进行仿真与工程应用。通过3年来的研究，得到了如下研究成果。.(1).以移动P2P网络的典型应用----移动社交网络为例，提出基于兴趣和行为预测的动态资源发现机制。该机制首先从用户的文件资源和信息表中提取兴趣向量，然后通过节点间的余弦相似度计算构造初始的虚拟兴趣社区。之后，通过对移动社交数据的分析，建立半马尔科夫链模型以预测节点的行为和运动轨迹。依据模型的预测结果，实现虚拟兴趣社区的动态维护。接着，基于动态的虚拟兴趣社区构建高效的资源发现策略。与同类模型相比，项目所提出的策略具有较高的资源发现成功率、较低的平均时延和通信开销。.(2).针对零知识背景下移动P2P共享应用，利用贝叶斯博弈理论框架构建动态安全的资源请求与授权模型。通过理论和实验验证所提出的资源请求与授权模型，结果表明无论恶意节点和已知节点之间的比例如何变化，请求节点总是优先连接善意的资源节点，资源节点则总是优先授权善意的请求节点。.(3).设计抵御数据窃取和篡改等攻击行为的网络编码方案，并将其应用到移动P2P资源共享中实现节点的隐私数据保护，包括资源搜索、资源请求、应答及下载，实现了用户身份、用户位置及路由信息的隐私保护。理论分析和仿真实验结果均表明方案在网络中恶意节点比例低于50%的情况下，不仅可以保障信息的高效传输，同时可以隐藏用户的身份及其他隐私信息。.在Android平台上设计和实现了可信的移动P2P资源共享系统，并将软件系统移植到HTC G11、三星Galaxy和Pad等智能终端上。然后，选用10台智能终端和4台访问控制点搭建移动P2P资源共享网络环境，测试结果表明所提模型和算法可行且网络性能满足实际移动网络应用。综上所述，项目的研究成果对促进不可信环境中动态安全的对等资源共享有着重要理论意义和实际参考价值。