無線移動通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢

無線移動通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展趨勢摘要雖然無線移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有了較大的發(fā)展，但是其基礎(chǔ)設(shè)施還是顯得不足，結(jié)構(gòu)體系不夠完善，這樣就造成許多安全上的問題。路由是其中的重要構(gòu)件之一，強大功能的路由可以保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的通暢，文章主要對無線移動通信網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的基本問題進行簡單的分析，重點探討有關(guān)路由的安全機制和策略。關(guān)鍵詞移動通信；體系結(jié)構(gòu)；安全機制中圖分類號：TN91文獻標識碼：A文章編號：1671-7597（2014）01-0067-02進入21世紀以來，人類正在向信息時代邁進，在此背景之下，無線移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到快速發(fā)展，隨著技術(shù)的不斷完善，其應(yīng)用的范圍越來越廣泛，幾乎所有國家都增加了對無線移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)的投入資金，基于其快速、方便的優(yōu)點，其會向更加深入的方向發(fā)展。1無線移動通信網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)無線移動通信網(wǎng)絡(luò)主要有以下兩種體系結(jié)構(gòu)。1）集中式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)體系的運行和組成主要依靠基站的系統(tǒng)。2）分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。其主要由組織通信系統(tǒng)組成，有較廣泛的分布結(jié)構(gòu)。1.1集中式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)一般來講，此體系結(jié)構(gòu)主要依靠一個較為精確可靠的基站運行，這就需要在安裝基站的時候精確定位，盡可能保證其覆蓋范圍廣，而且有利于數(shù)據(jù)的傳輸和收集?；就ㄟ^將地面的各條有線線路連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通暢傳輸，此種體系結(jié)構(gòu)設(shè)計較為簡單，運行效率高，便于管理，但是其不利于無線網(wǎng)絡(luò)的展開，基站的安裝要求較高，而且由于地面的有線系統(tǒng)的存在，可能導(dǎo)致一條線路的損壞引起整個系統(tǒng)的癱瘓。1.2分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1）平面結(jié)構(gòu)。在設(shè)計過程中，所有的結(jié)點都具有相同的功能和地位，結(jié)構(gòu)比較簡單，源結(jié)點和目的結(jié)點有較多的聯(lián)通線路，可以實現(xiàn)不同的業(yè)務(wù)運用不同的路徑進行數(shù)據(jù)傳輸和接收，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)體系的暢通，但是由于節(jié)點太多就會造成網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴展受到較大影響。2）分層結(jié)構(gòu)。在分層結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為簇。簇主要由簇頭和簇成員組成，每一級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系可以組成一個簇，在更高一層的網(wǎng)絡(luò)中又可以進一步分簇，以此類推，形成一個比較系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系。在此結(jié)構(gòu)體系中，每一層體系較為簡單，在管理上容易實現(xiàn)實時監(jiān)控，可以較大幅度的減輕路由的工作量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通暢傳輸和接收，而且維護起來較容易，費用較低。但是，體系結(jié)構(gòu)中所分的層次太多，也導(dǎo)致在選擇簇頭算法到時候較為困難，需要設(shè)計人員進行詳細的分析，再者，簇間的數(shù)據(jù)傳輸都要經(jīng)過簇頭去尋找更好的路徑，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐〞?，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)規(guī)模較大時，就不容易實現(xiàn)精確地選擇，這樣就會造成整個系統(tǒng)運行不暢，效率不高。2安全路由機制2.1針對路由的攻擊1）被動型攻擊。攻擊者在進行攻擊的時候，并沒有試圖改變正常的路由協(xié)議，只是通過一定的設(shè)備和技術(shù)竊取路由數(shù)據(jù)。由于大部分情況下使用的是無線信息通道，攻擊者的行為很難被發(fā)現(xiàn)，管理者也無法進行有效的監(jiān)控。一般情況下，攻擊者會選擇那些路由請求較頻繁的節(jié)點進行竊聽，因為此處路由信息可能較重要，而且數(shù)據(jù)量較大，可以從中尋找更多有用的信息，一旦攻擊者得逞，就會給整個系統(tǒng)造成極大的危害，帶來嚴重的損失。被動攻擊主要由以下兩種模式：①不合作行為。在移動網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點之間的相互合作可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)運行效率，而且有利于整個系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享，保證數(shù)據(jù)傳輸和接收的通暢。如果在系統(tǒng)中存在不合作的節(jié)點，此節(jié)點就不會和其他節(jié)點進行合作（數(shù)據(jù)交流、信息交換、資源共享），相當于只接受網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的服務(wù)而不服務(wù)，這樣就會嚴重影響整個網(wǎng)絡(luò)修通運行的安全，也會造成網(wǎng)絡(luò)運行效率大幅度降低，是一種比較隱蔽的威脅行為。就目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水平，還難以對此類問題進行有效的控制；②流量分析。一般的無線移動通信網(wǎng)都缺乏有效的安全保護措施，攻擊者就會利用網(wǎng)絡(luò)體系的這種缺點，通過那些惡意節(jié)點獲取較多有用的信息，因為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的那些惡意節(jié)點會利用自身在整個體系中作用和位置，充分收集周圍節(jié)點中的信息和數(shù)據(jù)，進行有效分析獲取機密信息，如果路由中的多個節(jié)點進行協(xié)同合作，就會對整個系統(tǒng)造成安全影響。攻擊者如果進行有效地選擇節(jié)點進行攻擊，就會更加高效的完成攻擊過程，并獲得想要的信息。2）主動型攻擊。主動攻擊并不是一種隱蔽盜取數(shù)據(jù)信息的手段，攻擊者主要通過修改一些程序或者插入一些影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)正?；蜻\行的數(shù)據(jù)流對網(wǎng)絡(luò)進行干預(yù)，造成整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行不暢或者發(fā)生較嚴重的故障，所以主動攻擊容易被操作人員發(fā)現(xiàn)，并及時采取有效措施。2.2移動通信網(wǎng)絡(luò)體系的安全目標1）能用性。廣大用戶能夠充分享受網(wǎng)絡(luò)所提供的服務(wù)，即使在網(wǎng)絡(luò)受到攻擊的時候也可以享受優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。2）機密性。就是要保障用戶的個人私密信息不外泄。3）完整性。不管在何種情況下，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要能夠保證信息在傳輸和接收過程中不發(fā)生中斷和丟失。4）認證。為了保證網(wǎng)絡(luò)通信的安全性，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點要進行認證來確保通信對端身份的可靠性。5）不可否認性。就是要使網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點對自己發(fā)送出的信息全程負責。2.3安全機制和策略2.3.1消息鑒別機制1）消息鑒別碼。一般情況，可以在兩個節(jié)點之間設(shè)置一個共享密鑰K，然后在進行數(shù)據(jù)信息交換和共享的時候，通過計算消息散列（hK）值來生成和檢驗消息鑒別碼。此種方式計算簡單，設(shè)計程序較容易，且可以有效控制，便于運用到整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中來，但是由于網(wǎng)絡(luò)體系中節(jié)點較多，所以需要設(shè)置的密鑰數(shù)目也較多，例如網(wǎng)絡(luò)中有n個節(jié)點的，就需要設(shè)置n（n-1）/2個密鑰，這不利于簡化整個系統(tǒng)的管理。2）數(shù)字簽名。在網(wǎng)絡(luò)中，由于公鑰結(jié)構(gòu)的存在，只要客戶知道公鑰密碼算法，就可以是的雙方數(shù)字簽名的有效性，數(shù)字簽名就是基于此而發(fā)展起來的。有其特點可以知道，非常適合網(wǎng)絡(luò)中一對多的的環(huán)境，但是因為是公鑰結(jié)構(gòu)，就會使得簽名和驗證的計算量比較大，增加了網(wǎng)絡(luò)體系的負擔，而且如果攻擊者發(fā)送較多的假信息，就會給整個結(jié)構(gòu)帶來較大的影響，大大降低了網(wǎng)絡(luò)運行的效率。2.3.2聲譽機制由以上可以知道，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，常常有很多異常節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)運行造成較大影響，降低了信息傳輸效率，為了更好地解決這類問題，可以建立聲譽機制，其作用主要有以下幾個方面。1）建立合理的評估機制，將系統(tǒng)中的節(jié)點分類并進行打分（分為信任和不信任兩級）。2）及時對節(jié)點進行檢查，并引導(dǎo)其正常工作。3）將那些異常節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)中孤立起來，不讓其在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮作用。3無線移動通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)分析3.1第三代移動技術(shù)隨著移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，3G主流技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍，而且其功能也不斷完善，隨著時間的推移，必將實現(xiàn)大規(guī)模的發(fā)展和應(yīng)用。進入21世紀以來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和3G技術(shù)的有效結(jié)合使得網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增幅較大，改善現(xiàn)有的3G技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展的新趨勢，在此情況下，LTE技術(shù)成為了寬帶無線移動通信技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)推廣的新方向。一般認為，LTE技術(shù)是3G向4G技術(shù)過渡中的主流技術(shù)，其具有其他系統(tǒng)不具備的一些優(yōu)勢功能，可以較大幅度提高網(wǎng)絡(luò)峰值速度，降低整個系統(tǒng)延誤的時間，而且可以對目前的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中空中對接技術(shù)進行改進，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。世界上已經(jīng)有一些發(fā)達國家采用此項新技術(shù)，大大改善了其網(wǎng)絡(luò)的通暢性能，我國也正在加緊研究，不斷改善網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，引進更加先進的主流技術(shù)，以實現(xiàn)突破性發(fā)展。3.2無線局域網(wǎng)技術(shù)無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)標準為802.11，可實現(xiàn)十幾兆至幾十兆的無線接入。我國目前發(fā)展的主要是802.1lb標準的WLAN網(wǎng)絡(luò)，支持11Mbps的無線接入。但是無線局域網(wǎng)技術(shù)具有自身一些特點：漫游性、安全性、以及計費方式等限制，這就會造成投入大而收益較小，可能會挫傷一些運營商的信息，不利于其發(fā)展。然而無線局域網(wǎng)具有高吞吐量、低成本、簡單易用的特點，非常適合在室內(nèi)熱點地區(qū)為蜂窩網(wǎng)分流，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，WLAN技術(shù)的應(yīng)用將會越來越廣泛和深入，在一些熱點領(lǐng)域發(fā)揮其優(yōu)勢，充分體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的吸引力，為廣大客戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。3.3寬帶無線接入技術(shù)作為一項新興的寬帶無線接入技術(shù)，WiMAX具有QoS保障、傳輸速率高、業(yè)務(wù)豐富多樣等優(yōu)點，并能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠可達50km。目前，該領(lǐng)域在全球的發(fā)展呈現(xiàn)出向高帶寬快速躍進、覆蓋范圍逐步擴張的趨勢。隨著科研人員的努力，相信在不久的將來會開發(fā)出更加先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進而推動整個無線移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。4結(jié)束語通過以上的分析可以知道，在無線移動通信網(wǎng)絡(luò)中，目前還存在較多的問題沒有解決，而且整個系統(tǒng)中有些功能也不夠完善，這些都嚴重影響了無線移動通信網(wǎng)絡(luò)體系的運行，也給廣大用戶帶來了一些麻煩。為了更好地解決此類問題，科研人員就需要積極與相關(guān)部門進行有效的協(xié)商，合理調(diào)配頻譜資源，實現(xiàn)移動通信網(wǎng)絡(luò)的通暢運行，更好地服務(wù)社會。在新的環(huán)境下，要充分引