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1.1无线网络
利用无线网络技术,可以建立远距离无线连接全球数据与语音网络,以及近距离无线连接红外与射频技术。相比有线网络来说其在数据的传输上对电缆传输方式进行了改善,以无线电代替传统网线,实现了无线通信,解放了地理位置对的限制,同时还与有线网络形成互为备份的关系。
1.2无线局域网
无线局域网即通过无线数据传送的一种计算机网络,与无线通信技术以及计算机网络技术相结合,对有线局域网进行了延伸,实现了利用无线局域网完成数据传输与接收,达到了不需连线传输的目的。
2无线网络技术在智能楼宇中应用概述
所谓智能楼宇其建设核心即多种系统的集成,想要满足集成系统的有效运行,必须要建立一个可靠性高的通信网络。随着计算机技术与网络技术的快速发展,一个现代化的智能楼宇基本上具备了安防、消防等系统外,还具有复杂的计算机通信网络,只有当建筑满足各项基础通信设备的运行需求,才可以更进一步实现电子邮件、电子数据传输、视频电视以及多年媒体通信等功能。而所有系统的实现必须要以无线网络技术为基础,将其作为连接各分项系统的桥梁。无线网络设计在智能楼宇中的应用,可以节省有线网络通信所需的电缆线,以更低的建设成本来获得相应的功能。并且还可以避免电缆线连接可靠性不高带来的网络故障问题,满足了计算机在一定范围不受位置限制的要求,为整个智能楼宇建立一个重要的技术平台。以某工程无线网络系统应用为例,主要由ZigBee无线传感器网络接入部分、以太网TCP/IP传输以及电力线载传输部分组成,其中ZigBee无线传感器网络可以将整个智能楼宇内有用数据收集汇总到ZigBee协议中规定中心节点上,基于此建立的最底层混合网络与传统方式相比不需要布线处理,并且具有较高的保密性能,整个施工周期也比较短,在建设完成后传输效果高。另外,通过电力线接入处理后,可以将楼层中原本一体的ZigBee网络划分为多个功能子网,受ZigBee协议规定信道频率影响,可以选择用频率复用的方式,将各子网设置为相同频率,利用本工程钢筋混凝土结构天然干扰屏蔽作用避免相同频率之间的相互干扰,可以更好的发挥出楼宇内各个子网传输的优势。一、三楼确定频率为1,二、四楼确定频率为2,可以在保证ZigBee信道数目的情况下,避免了各楼层之间信道的相互干扰。
3无线网络技术在智能楼宇中应用要点分析
将无线网络技术应用到智能楼宇建设中时,为保证无线通信网络建设效果,需要结合建筑工程结构特点以及无线网络特点来确定管理要点,避免各类因素对网络设计的影响。第一,以智能楼宇本身结构类型为依据来选择相应的网络类型,尤其是对于应用对象为移动状态时,为避免电缆线传输对位置的影响,应选择用无线网络。第二,在选择无线网络技术建立通信网络时,应配置相应的基础性网络保护措施,采取有效的措施来做好无线网络密码的修改与保护,并且为避免通信网络在应用过程中出现故障,应建立专责管理小组,随时进行检测调整。第三,结合建筑内部结构特点确定设计方案的合理性,避免无线信号的流失。
4无线网路技术在智能楼宇中应用措施分析
4.1无线局域网技术应用
第一,IP地址规划。如果为AC的IP地址应选择用静态手工配置,如果为AP的IP地址分配如果选择用静态分配方式,因为AP数量比较多,配置工作量大,在设计与应用过程中容易发生冲突,因此应尽量选择用DHCP动态分配。第二,SSID/VLAN规划。在智能楼宇建设中,业务VLAN主要来区分不同业务类型以及用户群体,SSID在WLAN中也可以起到相同的作用。因此在进行设计时,在业务VLAN规划中需要综合考虑将VLAN与SSID的映射关系,WLAN管理VLAN与业务将VLAN分离,并且业务VLAN根据实际需求与SSID实现1:1、1:N/N:1/N:N多种匹配映射,AC终结VLAN部署。第三,射频管理规划。无线局域网信道比较少,为提高其应用效果,需要做好对信号的分配,并且通过对信道的调整,确保每个AP都能够分配到最优的信道,避免不同信道之间的相互干扰,提高网络信息传输的可靠性。
4.2现场执行层无线网络技术应用
在智能楼宇系统中,为了满足其应用特性以及信息准确快速的传输,以及尽可能的与智能楼宇网络系统相结合,故Infrastructure组网模式在智能楼宇中的应用非常高,智能楼宇中存在很多的数据信息需要交换和传递,并按照某种通信协议来完成。BACnet作为智能楼宇中应为最为广泛的通信协议,其定义了整个智能楼宇实现设备相互操作、抽象的数据共享的对象模型以及信息服务原语。BAC-net通信协议可以通过网络映射方式将不同底层协议映射成BAC-net子网实现不同网络的传输,并支持了多种链路层以及物理层的通信模式。故现场执行层中选取BACnet为基站无线传感器网模式。
5结束语
在通信中没有稳定通道,且在路由方面会出现极高延迟,无法保证网络通信中的安全问题,例如一些重要信息可能会被拦截并对其泄露,因此网络通信的安全性不够强,则不能够有效的保证信息安全的传输。
2对无线传感器的安全技术造成破坏的因素
2.1破撞攻击。在发包作用处于正常的节点中时,破坏方则会附带的将另一个数据包进行发送,使得破坏的数据由于出现数据的叠加无法有效的被分离开,从而严重的阻碍了正常情况下的网络通信,并且破坏了网络通信的安全性,即为碰撞攻击。建立监听系统则是最好的防卸方法,它是利用纠错系统来查找数据包的叠加状况,并及时的对其进行清除,从而确保数据安全的传输。
2.2拥塞攻击。拥塞攻击指就是破换方对网络通信的频率进行深入的了解之后,通过通信频率附近的区域的得知,来发射相应的无线电波,从而进行一步对干扰予以加大。对于这种状况,则需要采用科学合理的预防方式,来将网络节点装换成另一个频率,才能进行正常的通信。
3加强无线传感器网络安全技术的相关措施分析
3.1密钥管理技术。通常在密钥的管理中,密钥从生成到完毕的这一过程所存在的不同问题在整个加密系统中是极其薄弱的一个环节,信息的泄漏问题尤为频繁。目前我国对密钥管理技术上最根本的管理是对称密钥机制的管理,其中包括非预共享的密钥模式、预共享密钥模式、概率性分配模式以及确定性分配模式。确定性分配模式为一个共享的密码钥匙,处于两个需要进行交换的数据节点间,且为一种非常确定的方式。而概率性分配则是将密码钥匙的共享得以实现,则要根据能够进行计算的合理概率,从而使得分配模式予以提出。
3.2安全路由技术。路由技术的实施就是想节省无线传感器网络中的节点所拥有能量,并最大程度体现无线传感器网络系统。但由于传播的范围较大,因此在传输网络数据信息时常常不同程度的遭受攻击,例如DD路由中最根本的协议,一些恶意的消息通过泛洪攻击方式进行拦截及获取,并利用网络将类似虚拟IP地址、hello时间以及保持时间这样的HSRP信息的HSRP协议数据单元进行寄发的方式,来对正常情况下的传输实行阻碍,使得网络无法进行正常且顺利的通信流程。但通过HSRP协议和TESLA协议进行有效结合所形成的SPINS协议,则可以有效的缓解且减少信息泄露的情况的出现,同时进一步加强了对攻击进行预防的能力,从而保证无线传感器网络整体的系统具有安全性。
3.3安全数据相融合。无线传感器网络就是通过丰富且复杂的数据所形成的一种网络,其中的相关数据会利用融合以及剔除,来对数据信息进行传送,因此在此过程中,必须谨慎仔细的对数据融合的安全性问题予以重视。同时数据融合节点的过程中,必须将数据具体的融合通过安全节点进行开展,并且在融合之后,将一些有效的数据通过供基站予以传送,才能进一步对监测的评价进行开展,从而保证融合的结果具有真实性以及安全性。
3.4密码技术。针对无线传感器网络中的一些极其不安全的特性,可通过密码设置、科学化的密码技术,从而进一步保证网络通信能够安全的进行。同时通过加大密码中相关代码以及数据的长度,来大大降低信息泄露的情况,从而可以有效的保证通信数据的安全性。由于出现的密钥算法无法达到对称性,其中所具备的保护因素较大,并且拥有简单方便的密码设置,从而广泛、普遍的被人们运用到日常生活中。而在应用不同的通信设备时,则需要将相应的密码技术进行使用。
4结束语
关键词:无线网络;网络发展;问题
1 无线网络的介绍
1.1 无线网络定义
我们所说的无线网络是利用网络技术中的无线点波来实现电脑网络设备与位置无关的互联网络数据传送的一种信息系统。无线网络是一种非常灵巧方便的数据传输系统,它是从传统的有限网络系统自然延伸出来的一种新的网络技术。
1.2 无限网络的特点
第一、随着无限网的发展,现在普遍在用的无线局域网技术大体可分为两种,无线局域网以蓝芽为主,无限广域网则以3G为主。这两种无限网络的运用和走势是最强的。无线网络最大特点就是:可以随时、随地、移动并非常便捷的使用。
第二、无线网络的优势与便捷性就是可以让人们在任何地方任何时间都可以接入网络。
第三、无线网络使人们在任何时间、任何人群都可以进行互联网访问成为可能。无线网络的发展使得不同层次的人都可以非常方便的登陆交流平台,还可以在任何时间通过电子邮件与同事及业务合伙人交流信息与处理业务关系。而且无线网络还不会受到线缆连接的限制。
第四、现实中高度移动的计算。在目前,大多数无线网络的运用是通过笔记本电脑或者是掌上电脑来完成的。但是,随着时间与网络技术的发展这种局面会发生很大的变化。在信息化大发展的背景下越来越多的无线厂商开始提供一些功耗和无线解决方案成本的芯片级解决方案,相信这种芯片的诞生会使得无线网络技术的发展变得更迅速。
2 在无线网络发展过程中存在的问题
2.1 无线网络技术在实际应用中的问题
对于无线网络产品双频系统的推广、推出等一系列变化等方面。可是面对用户的实际操作应用,其中存在的一些问题就在一定程度上制约了无线网络的实际应用与推广。
2.2 无线网络技术使用习惯的问题
对于我国国内大多数的无线网络用户来说还存在着一定的问题,就是他们随时随地需要无线网络和使用无线网络的需求还不是那么迫切,至少有很多人的需求还没有达到一个普遍的需求标准,这种网络用户使用需求的不迫切性也影响了无线网络的发展速度。
2.3 我国终端服务设备的发展还存在着不适应的现象
由于对于无线网络的运用就意味着移动和便捷高效性,所以现在市场上的笔记本电脑和一些其他无线网络服务设备还不能满足许多用户的实际需求,所以无线网络在发展的过程中应该关注不同群体之间的需求,根据他们的需求来发展无线网络,这样有利于无线网络的发展,所以随之而来的无线网络市场也将会有很大的增长变化。
3 解决的办法与方案概述
3.1 重视拥有自主知识产权的工具开发
当前运营商的规划、优化工具的主要提供者是国外公司,由于我国公司生产与开发的工具技术含量低等各种因素,尽管有少量国内公司的产品已被运营商采用,但是这些产品的利用率很低。笔者认为,新的发展形势下的网络规划与网络优化的工具是具有技术性与实际应用性很强的一项产品,而我们仍基本处于起步阶段。所以我国在对标准设备制造加大投入的同时,国家也应该对这方面研发给予一定的支持与投入,做好开发与优化等方面工具的开发。
3.2 要建立一支高水平的网络监控管理队伍
可以说运营商是建设互联网络、维护和发展互联网络的主体部分,因此网络运营商在互联网中起到了非常关键的作用。笔者认为可行的办法是运营商建立一支高水平的技术监控队伍,另外结合网络发展的实际共同研究理论相结合,最终的目的就是以解决网络建设和网络维护所存在的问题为主。然而,当前在互联网络的优化等领域内,许多核心的技术仍掌握在设备提供商与运营商的手中。所以运营商努力提高互联网技术人员的网络技术水平并建立一支高质量的监控队伍是有必要的。
3.3 注意无线网络运用过程中的安全性
用户可以通过以下几点来选择适合自己的安全系统;第一、建立用户认证,第二、数据加密,第三、长时间不用的情况下关闭网络,第四、开启网络内每一台设备的网络防火墙,第五、设置MAC地址过滤,第六、为网络设备分配静态IP地址,第七、确定位置,隐藏好家庭路由器或中继器,第八、根据MAC地址对客户端进行过滤,第九、不允许自动连接,第十、虚拟专用网技术。
3.4 建立第三方优化队伍
运营商可通过高素质的技术人员指导第三方队伍实施网络的优化和维护。从以往的经验来看,第三方队伍的出现可以使运营商更好的来管理和维护自己的网络。从目前C网络优化的具体情况看,我国国内也涌现出了许多这样的公司,他们或多或少地参与了一些网络优化工作,因此首先我们应该看到大力发展第三方队伍是可行的也是实际的,我们可以通过在优化工程的招标时根据第三方队伍的技术级别和投标价格等综合因素考虑中标者的资格与权限。
[参考文献]
关键词:无线网络 安全隐患 解决方案
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)09(a)-0018-01
1 引言
1.1 无线网络简介
无线网络是以电磁波为信息交换介质进行网络信息的传递与共享,根据网络覆盖范围、速率以及用途可大概分为以下几类。
无线广域网(WWAN,Wireless Wide Area Network)是通过卫星进行数据通信,覆盖范围广,典型技术有3G、4G传输速率较快。
无线城域网(WMAN,Wireless Metropolitan Area Network)主要是移动电话或车载装置移动通信,覆盖城市大部分地区,代表技术有IEEE802.20标准、IEEE802.16标准体系。
无线局域网(WLAN,Wireless Local Area Networks)覆盖范围较小,连接距离50~100m,代表技术有IEEE802.11系列和HomeRF技术。
无线个域网(WPAN,Wireless Personal Area Network)一般指个人计算中无线设备间的网络,传输距离一般为10 m,代表技术有IEEE802.15、ZigBee和Bluetooth技术。
无线体域网(BAN,Body Area Network)主要是指体表或体内传感器间的无线通信,多应用于医疗、军事方面,传输距离约为2m。
1.2 无线网络安全现状
无线网络传输媒体的开放性,、网络中应用终端的移动性、网络拓扑的动态性等都增加了网络安全风险。只要在特定无线电波范围内,通过适当的设备即可捕获网络信号,从而轻易传播病毒或间谍软件,且由于无线终端的计算和存储有限,故不能直接应用有线网络中的成熟的安全方案和相关技术。一般而言,由电信等ISP部署的较大无线网络,其安全机制较为完善,而中小规模的无线网络则可能由于技术水平、安全意识、硬件设备投入等因素造成安全性较低,总之,无线网络安全性能差,安全管理难度大,且管理措施实施困难。
2 无线网络安全问题
2.1 网络隐蔽性差
无线网络是运用射频技术连接网络,通过一定频率范围的无线电波传输数据,在信号范围内黑客可以凭借一台接受设备,例如,配有无线网卡的计算机便可轻易登陆该无线网。
2.2 防范意识差
很多无线网络用户都未设置安全机制或设置较为简易密码,这一现象多见家庭用户。这就为他人非法侵入提供了条件,埋下重大安全隐患。
2.3 窃听、截取和监听
所谓窃听是指偷听流经网络的计算机通信的电子形式;监听是对未使用加密认证的通信内容进行监听,并通过终端获得内容,或通过工具软件监听、截取并分析通信信息,来破解密钥得到明文信息,来辅助进一步攻击。
2.4 拒绝服务
这类攻击中攻击者恶意占用主机或网络几乎所有资源,或是攻击无线网络中的设备使其拒绝服务,再或是利用同频信号干扰无线信道工作,从而造成用户无法正常使用网络。
2.5 非授权访问
无线网络的开放身份验证只需提供SSID或正确WEP密钥即可,容易受黑客攻击。而共享机密身份验证的“口令-响应”过程则是通过明文传送的,故极易被破解用于加密的密钥。此外,由于802.1x身份验证只是服务器对用户进行验证,故容易遭到“中间人”窃取验证信息从而非法访问网络。
3 无线网络安全解决方案
3.1 接入控制
合理控制所有接入无线网络的所有的物理终端,例如,针对设备信号覆盖范围问题,须选择合理的位置,限制可达无线基站范围以内的控制访问量。
要求所有无线网络用户设置一个严格的身份验证安全机制,建立用户认证,对网络中的设备定期进行密码变换。也可利用直接序列扩频技术(DSSS)加强硬件的抗干扰性,利用WEP和WPA加密技术,避免入侵。面对授权用户设置授权区域和可访问的资源,对于非法入侵者一律拒绝访问。
3.2 隔离策略
在构建企业、校园无线网络时,要注意与内部网络的隔离,在AP和内网之间设置防火墙、筛选器等设备避免无线网络被攻击后的进一步的侵害。且由于无线网络用户的不确定性和移动性,需要对用户之间的互访进行隔离,使客户端只能访问AP接入的网络,保证各方之间的安全接入。
3.3 数据安全
对于无线网络中的数据安全,首先鼓励相关用户积极使用无线加密协议对无线网络中的信息进行加密,防止非法用户对无线网中的信息进行篡改、截取等操作。再者,无线网络数据安全防范主要措施在于网络动态主机配置协议的禁用,同时还要设置无线设备的MAC地址过滤功能,有效控制无线客户端的接入。此外合理管理IP分配方式也至关重要,或通过动态分配减轻繁琐的管理工作,或通过静态地址控制IP,防止入侵者自动获取。最后,无线网络之间的数据传输中要禁止SSID广播并改变服务集标识符,以保证用户终端接入点和网络设备之间的相对独立,从而确保无线网络数据的安全。
4 结语
无线网络进一步加强了人们日常生活与网络之间的联系,极大地便捷和丰富了人们的生活,尤其在电商经济高速发展的大背景下,它具有极大的经济前景,当然也要对其技术背后的安全性问题有足够认识,只有同时注意到它的优势与风险,才能更好发挥其潜力。
总之没有绝对安全的网络,只有足够的安全防范意识,合适的防范措施,不断改进的技术与管理才能真正保证无线网络环境的安全。
参考文献
[1] 朱建民.无线网络安全方法与技术研究[D].西安电子科技大学博士论文.
[2] 张丽.无线网络安全的思考[J].科技创新论坛・硅谷,2012(6).
[3] 杨天化.浅谈无线网络安全及防范策略[J].浙江工贸职业技术学院学报,2006(2).
论文摘要 近年来,随着个人数据通信的发展,功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端得到了广泛的应用。为了实现使用户能够在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标,要求传统的计算机网络由有线向无线、由固定向移动、由单一业务向多媒体业务演进,由此无线网络技术得到了快速的发展。在互联网应用快速普及的今天,无线网络技术已成为通信发展的重要新兴领域。无线技术使得人们使用品种广泛的设备在世界任何位置访问数据的愿望成为可能。
一、无线网络概述
无线网络技术涵盖的范围很广,既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术。通常用于无线网络的设备包括便携式计算机、台式计算机、手持计算机、个人数字助理(PDA)、移动电话、笔式计算机和寻呼机。无线技术用于多种实际用途。例如,手机用户可以使用移动电话查看电子邮件。使用便携式计算机的旅客可以通过安装在机场、火车站和其他公共场所的基站连接到Internet。在家中,用户可以连接桌面设备来同步数据和发送文件。
二、无线网络的标准
为了解决各种无线网络设备互连的问题,美国电机电子工程师协会(IEEE)推出了IEEE802.11无线协议标注。目前802.11主要有802.11b、802.11a、802.11g三个标准。最开始推出的是802,11b,它的传输速度为lIMB/s,最大距离室外300米,室内约50米。因为它的连接速度比较低,随后推出了802.11a标准,它的连接速度可达54MB/s。但由于两者不互相兼容,致使一些早已购买802.11b标准的无线网络设备在新的802,11a网络中不能用,所以IEEE又正式推出了完全兼容802.11b标准且与802.11a速率上兼容的802.11g标准,这样通过802.11g,原有的802.11b和802.11a两种标准的设备就可以在同一网络中使用。IEEE802.11g同802.11b一样,也工作在2.4GHz频段内,比现在通用的802.11b速度要快出5倍,并且与802,11完全兼容,在选购设备时建议弄清是否支持该协议标准。选择适合自己的,802.11g标准现在已经开始普及。
三、无线网络类型
(一)无线广域网(WWAN)。无限广域网技术可使用户通过远程公用网络或专用网络建立无线网络连接。通过使用由无线服务提供商负责维护的若干天线基站或卫星系统,这些连接可以覆盖广大的地理区域,例如若干城市或者国家(地区)。目前的WWAN技术被称为第二代(2G)系统。2G系统主要包括移动通信全球系统(GSM)、蜂窝式数字分组数据(CDPD)和码分多址(CDMA)。现在正努力从2G网络向第三代(3G)技术过渡。一些2G网络限制了漫游功能并且相互不兼容;而第三代(3G)技术将执行全球标准,并提供全球漫游功能。ITU正积极促进3G全球标准的指定。
(二)无线局域网(WLAN)。无线局域网技术可以使用户在本地创建无线连接(例如,在公司或校园的大楼里,或在某个公共场所,如机场)。WLAN可用于临时办公室或其他无法大范围布线的场所,或者用于增强现有的LAN,使用户可以在不同时间、在办公楼的不同地方工作。WLAN以两种不同方式运行。在基础结构WLAN中,无线站(具有无线电网卡或外置调制解调器的设备)连接到无线接入点,后者在无线站与现有网络中枢之间起桥梁作用。在点对点(临时)WLAN中,有限区域(例如会议室)内的几个用户可以在不需要访问网络资源时建立临时网络,而无需使用接入点。
(三)无线个人网(WPAN)。无线个人网技术使用户能够为个人操作空间(POS)设备(如PDA、移动电话和笔记本电脑等)创建临时无线通讯。POS指的是以个人为中心,最大距离为10米的一个空间范围。目前,两个主要的胛AN技术是“Bluetooth”和红外线。“Bluetooth”是一种电缆替代技术,可以在30英尺以内使用无线电波传送数据。Bluetooth数据可以穿过墙壁、口袋和公文包进行传输。“Bluetooth专门利益组(SIG)”推动着“Bluetooth”技术的发展,于1999年了Bluetooth版本1.0规范。作为替代方案,要近距离(一米以内)连接设备,用户还可以创建红外链接。
为了规范无线个人网技术的发展,IEEE已为无线个人网成立了802.15工作组。该工作组正在发展基于Bluetooth版本1.0规范的WPAN标准。该标准草案的主要目标是低复杂性、低能耗、交互性强并且能与802.11网络共存。
无线个人网和无线局域网并不一样。无线个人网是以个人为中心来使用的无线个人区域网,它实际上就是一个低功率、小范围、低速度和低价格的电缆替代技术。但无线局域网却是同时为许多用户服务的无线网络,它是一个大功率、中等范围、高速率的局域网。
最早使用的WPAN是1994年爱立信公司推出的蓝牙系统,其标准是[EEE802.15.1[w-BLUE]。蓝牙的数据率为720kb/s,通信范围在10米左右。为了适应不同用户的需求,无线个人网还定义了另外两种低速WPAN和高速WPAN。
(四)无线城域网(WMAN)。无线城域网技术使用户可以在城区的多个场所之间创建无线连接(例如,在一个城市或大学校园的多个办公楼之间),而不必花费高昂的费用铺设光缆、铜质电缆和租用线路。此外,当有线网络的主要租赁线路不能使用时,WWAN还可以作备用网络使用。WWAN使用无线电波或红外光波传送数据。为用户提供高速Internet接入的宽带无线接入网络的需求量正日益增长。尽管目前正在使用各种不同技术,例如多路多点分布服务(MMDS)和本地多点分布服务(LMDS),但负责制定宽带无线访问标准的IEEE 802.16工作组仍在开发规范以便实现这些技术的标准化。
无线城域网服务范围可覆盖一个城市的部分区域,通信的距离变化较大(远的可达50公里),因此接收到的信号功率和信噪比等也会有很大的差别。这就要求有多种的调制方法。因此工作在毫米波段的802.16必须有不同的物理层。802.16的基站可能需要多个定向天线,各指向对应的接收点。由于天气条件(雨、雪、雹、雾等)对毫米波的传输的影响较大,因此与室内工作的无线局域网相比较时,802.16对差错的处理也更为重要。
【 关键词 】 TCP;移动设备;优化
1 引言
近年来,我国大力发展网络事业,网络已经成为人们学习、工作、生活中不可缺少的一部分。随着无线网络技术的推广和发展,人们的上网方式已经不再仅仅局限在固定的场所,通过移动设备访问互联网已经成为人们当前上网的主要方式,但由于无线网络中的系统切换、信号抖动、随机错误等原因而产生的丢包使得移动设备中使用TCP协议受到限制,对TCP协议进行优化,以适应移动设备的需求具有非常大的实用价值。
2 TCP协议
2.1 TCP概述
TCP(传输控制协议)是在不可靠的网络上实现端到端的字节流通信,提供可靠的网络服务的协议。利用TCP协议进行通信时,首先发送方向接收方发送一个TCP连接请求,以确保两端建立全双工的双向传输通道。TCP协议的数据单元是Segment(报文段),报文段的大小不能超过65535字节,另外报文段不能超过最大的传送单元MTU,假如报文段超过MTU,那边报文段将被分割成两个或以上。在TCP协议进行通信以前,通信的双方要进行协商确定最大的通信报文段的值。当发送方发送出报文段后,网络是不确定的,为了保证报文段的安全,设计一个计时器,当报文段到达接收方后,接收方向发送方回复一个确认报文段,该确认报文段包含希望接收下一个报文段的序列号,由此发送方收到确认报文段后,即知道接收方已经收到发送的报文段。根据定时器的计时,假如在设定的时间内没有收到接收方回执的确认,则表明接收方没有收到报文段,则重新发送该报文段。
由TCP协议的通信可知,TCP协议通过确认和超时机制两种手段来保证传输的安全可靠性。但是,网络是一个非常复杂的系统工程,在数据的通信过程中不可避免地会出现断开或阻塞的现象,另外由于报文段经过不同的路由器,超时之后可能报文段也会到达接收方。由此可见,仅仅通过超时机制和确认不能保证TCP协议的安全。
2.2 TCP Reno
1990年,对TCP协议增加快速恢复算法(快速重传算法、快速恢复算法、加速增加和下降算法等)形成TCP Reno,经过20多年的发展,已经成为当前最常见的TCP协议。
(1)快速重传算法。在TCP的接收方,当收到报文后就给发送方发送一个确认。假如接收方收到的报文不是所需要的报文,就会给发送方发出一个重复的确认报文,当发送方收到三个及以上重复确认报文,就对丢失的报文进行重发。
(2)快速恢复算法。当对丢失的报文重发之后,可以通过增加拥塞窗口的大小、自动对重复确认报文接收数加1、发送报文的大小与接收窗口相适应等方法来提高接收的成功率。
3 移动设备上的TCP协议
3.1 移动设备
当前,随着集成电路和嵌入式技术的飞速发展,移动设备的功能越来越强大,而体积越来越小,特别是移动设备与无线网络相结合后,在各行业中应用越来越广泛。对移动设备的定义,并没有一个专业的描述,总结起来,移动设备主要具有无线性、移动性和携带方便等特点。另外,由于移动设备采用通为固定的硬件设备,使之具有CPU速度慢、内存小、功耗受限和有限的输入输出功能等缺点。
3.2 TCP协议与无线网络
无线网络根据覆盖区域的大小可以划分为无线广域网和无线局域网。在无线广域网主要采用GPRS和CDPD技术;在无线局域网中主要采用蓝牙技术和IEEE802.11。无论采用哪种技术,在无线网络中传输数据都具有较高的链路错误率、较低的带宽及较长的时延。
在无线网络中采用TCP协议,由于无线网络的特性,使得TCP协议的性能明显下降。首先,在无线网络上建立无线链路时,TCP协议的报文丢失率较高,特别是对于非拥塞性的丢包现象,TCP协议的错误检测无法做出正确的判断。在快速重发和恢复算法中,当发送方收到3个及以上重复确认报文时,就对报文重发,而从应用层的角度来看,无线网络中的TCP协议使得连接的延迟增加,进而加大了宽带的使用,整个网络连接的性能下降,发送方重新发送的报文可能由于连接线路而再次丢失,这使得TCP协议在无线网络中的使用更加困难。
对于上述的情况,在上个世纪末期,对TCP协议进行了初步的优化,首先对于非拥塞丢包进行屏蔽;另外在不破坏TCP语议的前提下,针对连接的节点双方进行改进优化,根据实际情况进行针对性的错误恢复。
4 TCP协议优化
4.1 TCP结构
为了保证TCP在移动设备中安全、准确使用,首先对TCP的数据结构进行描述分析,其主要包含的字段有连接状态、定时器、重传计数器、最大报文段大小、收到确认报文个数、对应的IP控制块、初始发送窗口大小、已经发送但未收到的报文、待发数据、接收窗口、发送计时等。
当接收和发送数据时,TCP的数据结构主要包含源端口、目的端口、确认号、窗口大小、序号、检验和、标志位等信息。
(1)接收数据。首先对接收到的数据进行检验和检查,假如出错,直接返回错误给发送方;校验和正确,则TCP数据存入相关的缓冲中,利用相关的接收函数完成接收,并将正确接收的结果返回给发送方。
(2)发送数据。由窗口和系统决定发送数据的长度,正常情况下,待发数据的大小是TCP的最大报文段大小、待发数据超过窗口的一半、窗口中无已经发送但没有收到确认的数据信息;特殊情况下的发送有立即发送确认、发FIN包、发送紧急数据等。对于发送适当调整窗口值,对定时器进行重传。
4.2 优化改进算法
4.2.1 避免拥塞改进算法
TCP协议收到超过3个重复确认报文,就立即发送报文,有时不仅仅无法使报文发送到接收方,相反使得原有的通信线路更加拥塞。因此,设计一个拥塞计时器,在第一次收到超过3个重复确认报文后立即进行发送,随着收到重复确认报文的增加,TCP协议不再立即发送未收到的报文,而是在拥塞计时器的规定时间范围内,随机进行发送。当重复确认报文收到的越多,其拥塞计时器的数值越大,即发送的间隔时间越长,从而避免了由于过多地发送同一报文而加重了线路的拥塞。
4.2.2错误恢复改进算法
对于TCP的错误恢复,首先要对丢包进行判断分析丢包是拥塞丢包还是非拥塞丢包,可以通过判断网络状态进行分析。对TCP收到的第一个确认报文的时间进行判断,假如该时间与发送时间差小于规定的时间,则表明假如该报文丢失的情况是由非拥塞丢包引起的,则直接进入错误恢复阶段。
5 结束语
本文针对移动设备中的TCP协议进行研究,随着网络的发展,移动设备已经成为人们日常工作学习中不可缺少的一部分,如何提高移动设备的安全性和可靠性是当前IT业内关注的重点。
参考文献
[1] Douglas E. Comer 著,林瑶,蒋慧等译,谢希仁审校,《用 TCP/IP 进行网际互联 第一卷:原理、协议与结构》第四版,电子工业出版社.
[2] M. Allman, V. Paxson, On Estimating End-to-End Network Path Properties, In Proceedings of ACM SIGCOMM 99,1999.
关键词:校园无线网络;802.11标准;网络安全
一、概述
随着信息技术的发展和教育信息化进程的推进,无线局域网技术在高校校园网中的应用也逐渐普及。校园无线局域网表现出方便、灵活的组网方式和广泛的适用环境等优点,由于无线局域网技术其传输介质的开放性,使得数据在通信传播过程中,极有可能被一些非法的接收设备所接收,这就给入侵者有了可乘之机。加之校园无线网络自身的特殊性,无线局域网更易遭受黑客攻击和泄密;此外由于高校网络本身所具有的应用范围广、使用群体复杂、管理难度大等众多特点,致使网络本身更具脆弱性,致使网络本身更具脆弱性,因此如何保障高校校园无线局域网通信的安全,成为使用高校校园无线局域网过程中必须解决的问题。
二、无线网络存在的安全威胁
无线网络一般受到的攻击可分为两大类:
一类是关于网络访问控制、数据机密性保护以及数据完整性保护而进行的攻击;一类是无线通信网络的设计、部署以及维护的独特方式而进行的攻击。
对于第一类攻击在有线网络的环境下也会发生。可见,无线网络的安全性是在传统有线网络的基础上增加了新的安全性威胁。
(一)保密机制的弱点
1、过于简单的加密算法
WEP中的IV向量由于位数太短和初始化复位的设计,经常出现重复使用现象,从而轻易的被他人所破解。而对于其中的加密的RC4算法,在其头256个字节数据中的密钥存在弱点,容易被黑客攻破。而且,对明文完整性校验的CRC循环冗余校验码只能确保数据正确传输,并不能保证其是否被修改,因而也会出现安全的问题。
2、密钥管理复杂性
在WEP使用的密钥的过程中需要接受一个外部密钥管理系统的控制。网络的安全管理员可以通过外部管理系统控制方式减少IV的冲突数量,使无线网络难以被攻破。但由于这种方式的过程非常复杂,且需要手工进行操作,所以很多网络的部署者为了方便,使用缺省的WEP密钥,从而使黑客对破解密钥的难度大大减少。
3、用户安全意识不强
许多用户安全意识淡薄,没有改变缺省的配置选项,而缺省的加密设置都是比较简单或脆弱的,经不起黑客的攻击。
(二)类型繁多的网络攻击
1、探测式攻击实际上是信息采集活动,黑客们通过这种攻击搜集网络数据,用于以后进一步攻击网络。通常,软件工具(例如探测器和扫描器)被用于了解网络资源情况,寻找目标网络、主机和应用中的潜在漏洞。例如,有一种专门用于破解密码的软件。这种软件是为网络管理员而设计的,管理员可以利用它们来帮助那些忘记密码的员工,或者发现那些没有告诉任何人自己的密码就离开了公司的员工的密码。但是,这种软件如果被错误的人使用,就将成为一种非常危险的武器。
2、访问攻击用于发现身份认证服务、文件传输协议(FTP)功能等网络领域的漏洞,以访问电子邮件帐号、数据库和其他保密信息。
(三)拒绝服务攻击
1、信息泄露威胁与网络欺骗
泄露威胁包括窃听、截取和监听。窃听是指偷听流经网络的计算机通信的电子形式,它是以被动和无法觉察的方式入侵检测设备的。即使网络不对外广播网络信息,只要能够发现任何明文信息,攻击者仍然可以使用一些网络工具来监听和分析通信量,从而识别出可以破解的信息。欺骗这种攻击手段是通过骗过网络设备,使得它们错误地认为来自它们的连接是网络中一个合法的和经过同意的机器发出的。达到欺骗的目的,最简单的方法是重新定义无线网络或网卡的MAC地址。
2、用户设备安全威胁
由于IEEE802.11标准规定WEP加密给用户分配是一个静态密钥,因此只要得到了一块无线网网卡,攻击者就可以拥有一个无线网使用的合法MAC地址。也就是说,如果终端用户的笔记本电脑被盗或丢失,其丢失的不仅仅是电脑本身,还包括设备上的身份验证信息,如网络的SSID及密钥。[3]
三、无线校园网络安全解决方案
(一)身份认证:对于无线网络的认证可以是基于设备的,通过共享的WEP密钥来实现
上文中提到的 MAC 地址认证和共享密钥认证都还有一定的安全隐患。在无线网络进入校园以后, MAC地址认证需要进行维护和数据管理的问题。例如EAP-TLS、EAP-TTLS、LEAP和PEAP。[4]在无线网络中,设备认证和用户认证都应该实施,以确保最有效的无线网络安全性。用户认证信息应该通过安全隧道传输,从而保证用户认证信息交换是加密的。因此,对于所有的网络环境,如果设备支持,最好使用EAP-TTLS或PEAP。针对校园多用户群体的特点,可以对不同用户使用不同的认证方法,以此来确保无线校园网络的安全性。
(二)访问控制:网络用户的访问控制主要通过AAA服务器来实现
这种方式可以提供更好的可扩展性,有些访问控制服务器在802.1x的各安全端口上提供了机器认证,在这种环境下,只有当用户成功通过802.1x规定端口的识别后才能进行端口访问。
一般来说,无线校园网络可分为境内网和境外(下转第122页)(上接第120页)网两大类。境内网是指学校内部访问数据和资源的过程,教师和学生可根据需要随时在校园内访问网络。例如研究成果、研究资料以及论文等都要求有较好的安全性。这些用户可以采用802.1x 进行认证。也就是先由用户向认证服务器发出接入申请,在未通过认证的情况下,用户无法访问网络,也无法获取IP 地址。设立证书服务器,以数字证书的形式达到双向认证的目的,能够有效避免用户接入非法 AP 以及非法用户使用网络,只有在通过双向认证之后,用户方可访问网络,保证校园网资源的安全性。境外网指从学校外部访问数据和资源的过程,主要是针对来学校进行学术交流、培训等用户,这些用户关注的是能够方便、快捷的接入网络,已进行相关的文件传输、浏览网站等工作。因此,他们不能访问校园网内部如学校公共数据库、图书馆期刊全文数据库以及一些学校内部资源的一些受限资源。如果用户是境外网需要访问校园网以外的数据,要先通过强制 Portal 认证之后方可访问网络。[5]根据不同网络区分的需要采用不同的认证方法,将 802.1x 认证和强制 Portal 认证这两种认证方式相结合是解决目前无线校园网络安全问题的有效途径,并有极强的现实意义。
(三)可用性:无线网络有着与其它网络相同的需要,这就是要求最少的停机时间
不管是由于DOS攻击还是设备故障,无线基础设施中的关键部分仍然要能够提供无线客户端的访问。保证这项功能所花费资源的多少主要取决于保证无线网络访问正常运行的重要性。在校园的操场、食堂等场合,如不能给用户提供无线访问只会给用户带来不便而已。当一个客户端试图与某个特定的AP通讯,而认证服务器不能提供服务时也会产生可用性问题。这可能是由于拥塞的连接阻碍了认证交换的数据包,建议赋予该数据包更高的优先级以提供更好的QOS。另外应该设置本地认证作为备用,可以在AAA服务器不能提供服务时对无线客户端进行认证。
(四)审计:审计工作是确定无线网络配置是否适当的必要步骤
保护WLAN的第一步就是完成网络审计,实现对内部网络的所有访问节点都做审计,确定欺骗访问节点,建立规章制度来约束它们,或者完全从网络上剥离掉它们。从短期来看,校园网络中心管理员应该使用一些能检测WLAN网络流量(以及WLAN访问节点)的网络监控产品或工具,例如SnifferTechnologies和WildPackets厂家的产品。不过,采取的这些措施能达到的安全程度毕竟还是有限的,因为它要求网络管理员要根据WLAN的信号来检测网络流量,知道网络内部的数据流量情况。现在,WLAN的提供商们(例如3Com,Avaya,Cisco,Enterasys和Symbol)将会开发出新的能够检测远程访问节点的网络管理工具。校园网络中心管理者应该形成一个管理政策,保证网络审计成为一个规范化的行为(至少每三个月检测一次),来限制具有欺骗访问行为的站点恣意进入WLAN。
论文关键词:ZigBee,通信模块,无线技术,电能管理系统
0 引言
随着全球范围内智能电网建设正逐步展开,用户端是智能电网重要组成部分,用户端的核心内容包括智能配电与能量管理、智能电器、用电安全、电力计量等多个方面。目前能量管理系统都会考虑采用多种通信技术混合组网的方式,以克服现有技术固有的一些不足,从而达到满足系统性能和投资回报的要求。目前工业以太网、电力线载波及无线短距离通信被认为是AMR自动抄表系统可用的解决方案。其中无线短距离通信是一个很好的本地通信网络的解决方案,工业以太网、GPRS及CDMA等远距离通信可以作为远程通信网络,以这样方式的混合组网被公认为一种很好的解决方案。随着一种新兴的短距离、低速率无线网络技术ZigBee技术的兴起,基于ZigBee技术的本地无线自动抄表系统成为了一个热点。本文主要介绍了一款基于ZigBee技术无线模块的设计及其在ZigBee无线自动抄表系统中的应用。
1 ZigBee技术的特点
ZigBee无线技术的特点是低耗电、低成本、低数据速率、短距离、通信可靠性高。它的网络拓扑主要支持3种自组织无线网络类型,即星型结构(Star)、网状结构(Mesh)和树型结构(Cluster Tree),特别是网状结构,具有很强的网络健壮性和系统可靠性。这使ZigBee技术在低耗电、低成本、低数据速率、可靠性强的无线抄表系统中发挥巨大的作用。
2 ZigBee无线模块的设计
本文设计的ZigBee无线模块采用导轨式安装的安装方式,可以方便地安装在35mm的标准导轨上,这使模块能灵活的安装在各类配电箱、配电柜中。其外观侧视图如图1所示。ZigBee无线模块的技术指标如表1所示。
表1 ZigBee无线模块的技术指标
ZIGBEE采集器
ZIGBEE网络终端
无线
频率范围
2.41GHz~2.48GHz
RF信道
16
接收灵敏度
-94dbm
发射功率
-27dbm~25dbm
天 线
外置SMA天线
网络拓扑
网状
寻址方式
IEEE802.15.4/ZIGBEE标准地址
网络容量
最大255个节点
通信接口
通信接口
RS485
工业以太网
波特率
9600bps(默认)、4800bps、2400bps、1200bps可选;
关键词:智能信息;网络技术;通信技术
中图分类号:TP311文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2010)18-5028-01
1 概述
为了提高信息处理的效率以及满足特殊情况下的数据采集、处理的需要,产生了智能信息处理技术。所谓智能信息技术就是通过计算机技术、网络技术以及控制技术实现自动的采集、处理以及显示信息,为用户提供高效的信息支持。近年来随着网络技术和嵌入式技术的快速发展,智能信息技术已获得了广泛的应用。从最简单的智能家电到航空航天设备无一例外的使用到了智能信息技术。论文试图从网络技术与智能信息处理的角度入手,系统的论述网络处理对智能信息的巨大影响。
2 智能信息技术
所谓智能信息技术就是自动的对信息进行处理,从信息采集、传输、处理到最后提交都是自动完成的。所以可分为:智能数据采集、智能信息处理、智能数据显示三个部分。智能数据采集就是指通过以计算机技术为主体的设备自动获取特定对象的信息,并保存到指定设备上的一种技术。它涉及到计算机技术、人工智能、电子技术、嵌入式技术等方面。它具有智能、准确、高效、实时的特点。目前已被广泛应用于物流、工业控制等多个领域。智能信息处理都是通过通用计算机或单片机预先编程对采集到的数据进行一系列的处理,然后通过有线或无线网络技术发送到指定的终端,实现数据的自动处理。一个最常见的例子就是用于汽车报警的智能报警设备。当有异常情况发生时,处理端对采集的数据经过计算然后自动向用户手机发送报警短信或其它信息。还有就是目前还比较少见的智能电饭煲,该电饭煲能通过手机直接控制是否启动做饭功能。智能数据显示就是将获取的数据采用灵活的方式提供给用户,可能是文字信息也可能是声音或图片,其目的只有一个就是让用户能及时、有效的获取所需信息。例如报警信息,可能是短信也可能是报警声音,还可能是震动。根据不同的安全级别,提供不同的报警信息。
所以智能信息处理技术就是通过采用计算机或受限的计算设备(如单片机等)以及其他电子设备,实现自动的获取、处理以及显示信息,可以有效的减轻用户工作压力,实现无人化处理。
3 智能信息处理的网络化
智能信息处理技术之所以在近年来取得了巨大的进步,一个重要的原因就是网络技术的快速发展,特别是无线网络技术。网络技术的快速发展,使得信息的高效传输成为可能,也使得多点协同工作成为现实。采用网络技术,我们可以将采集、处理、显示分开来,但能实现多点协同工作,从而快速的完成从采集到显示。同时,利用网络技术让多个处理设备能共同工作产生庞大的工作能力。现就从通信、协同等方面来论述网络技术对智能信息处理的巨大影响。
1)网络技术为智能信息采集提供了传输基础。过去之所以智能信息技术得不到快速的发展就是因为即使能自动的采集到信息,但如何高速将信息提交给用户是一个无法逾越的障碍。当网络技术,特别是无线网络技术获得巨大的发展后,采集的信息通过无线网络可以高效传输到指定的终端,实现采集、处理在物理位置上分离,但能高效的工作。一个典型的例子就是网络摄像头。网络摄像头可以分布在任何角落,通过有线或无线的网络,可以将摄像头采集的视频信息,传输到接收终端,为远程监控终端提供视频信息。目前在智能信息采集方面用到有线或无线传输技术,如目前的3G技术以及无线传感器网络技术等。当然为了实现实时传输还要用到流媒体技术,如使用RTCP、RTSP协议等。在具体实现时应选择哪种技术方案,一个主要的原则就是适用和够用。就是根据具体需要选择适合用户需要的方案就可以了,没有必要去追求高配置、高花费的方案,这与基于适用的工程原则不符。
2)为多设备协同工作提供了基础。在网络技术被发明之前,要在异地间实现多设备协同工作几乎是不可能完成的事情。现在由于网络技术的快速发展,我们可以通过网络将异地间的设备连接起来,并在相关软件的作用下实现多处理设备的协同工作,从而具有巨大的计算能力,可以完成很多需要大规模计算的任务,为高速完成任务提供了可能。同时,对某些必须分布在异地的设备协同工作提供可能。如安装在汽车上的安全监控系统,由于汽车的移动性,必须采用无线网络技术实现监控数据采集端与控制端分离,但必须一起协同工作。通过网络通信技术能够完成设备间快速的交换信息,并在协同指令的统一下完成自动采集信息,然后处理,最后显示或提交。这一切工作过程都在统一的指令下完成的。这样可以提高处理的速度,满足高实时工作的需要。如防空系统,必须将采集设备(如对空雷达),处理设备和显示设备布置在不同的地方,多个设备间协同工作,完成监控天空的任务。这样一旦有情况,在远处的指挥系统就能发现目标,并能采取及时的应对措施,满足现在战争的需要。
3) 网络技术为智能信息处理提供高度的适应性。由于目前无线网络技术的高速发展,我们的智能信息处理设备能在任何时间任何地点实现网络连接,使得我们的处理设备没有任何时间和地点的限制。特别适合于某些人类不方便的场合,如高温、高压、高酸碱盐的环境。还有一些很广阔的环境,如采用无线传感器网络技术来实现对新疆煤层的监控。同时,通过网络技术,我们可以很方便的实现智能设备的远程更新和维护。就目前的技术来看,不仅能实现远程软件实时更新,对采用某些技术(如SOPC技术)的设备还能实现硬件的远程升级。可见采用网络技术,能提高智能设备的适应能力,还能提高其使用的寿命。当然,一旦设备发生异常如果配置设备异常检测部件,就可以实时检测出异常情况,并根据具体情况做出评估从而及时采取有效的措施。一个最普通的例子就是美国的太空实验室,它的运行情况主要依赖设备自动检测,对一些异常情况还能实现自动维修。可以预测智能检测与维护技术将会在越来越广泛的领域被应用。
当然随着网络技术的发展,特别是无限网络技术的发展,智能信息技术将得到更加广泛的应用,为用户提供更加智能的服务,还将进入更加广泛的领域。如入生物工程领域等。
4 结论
网络技术为智能信息技术的应用提供了信息传输和协同工作的基础,随着网络技术的发展,一方面将促进智能信息技术的进一步发展,为人类提供更具智能的服务,另一方面也将扩展智能信息技术应用的领域。同时,可以预测随着计算机技术、人工智能、控制技术的发展,智能信息将能得到更加广泛的应用,甚至能进入生物体内实现生物体征监控,实时的监控生物的状况,为人类的健康做出贡献。还有一点可以肯定的是智能信息技术必将是计算机技术发展的一个重要方向。
参考文献:
[1] S.J.Russell, et al. Artificial Intel ligence[M]. Prentice-Hall Inc.,1995.