無線Mesh網絡發展

鐘成琦　陳鈞　張展翔

摘 要 無線Mesh網絡是一種基于IP協議的采用多跳路由和對等網絡技術的新型無線寬帶接入手段，具有分布式、自組網、大容量、高速率、通信范圍廣以及穩定性高等特點，可為用戶提供隨時隨地的網絡服務。用戶通過Mesh路由器或Mesh客戶端接入無線Mesh網絡，之后經過多跳接入Internet。

關鍵詞 無線Mesh網絡 RBF神經網絡 屬主Mesh路由器

中圖分類號：TP393.02 文獻標識碼：A

從美國人NikolaTesla于1893年首次公開展示無線電通信至今，針對不同的用途和使用環境，無線電通信已經發展出多種類型。特別是從20世紀80年代以來，伴隨著全球移動通信系統的發展，不同類型的無線網絡如WLAN、CDMA、Bluetooth和Wi-Fi（本文將些網絡統稱為傳統無線網絡）等也相應迅猛發展起來。但是這些傳統無線網絡因自身存在的諸多不足而不能很好適應因特網應用范圍的不斷擴大和人們日益增長的無線接入需求。傳統無線網絡中節點數的增長會引發更多的競爭和沖突，導致每個節點可占用的網絡帶寬降低；隨著傳輸距離增加網絡有效傳輸速率減??；在實際布設網絡時，基礎設施部署不當會導致網絡存在“盲區”和“AP（Access Point）單點故障”等問題。

基于以上幾點，結合不斷被更新的802.11x標準，一種覆蓋范圍更廣、接入更可靠、傳輸帶寬更高、服務更加全面的新型無線網絡被提出，它就是無線Mesh網絡（Wireless MeshNetwork，以下簡稱WMN）。作為下一代無線網絡的關鍵技術，WMN對無線網絡的發展具有里程碑式的意義。WMN是一種基于多跳路由和對等網絡技術的高容量、高速率的新型分布式網絡，由少量組成骨干網絡的Mesh路由器和大量Mesh客戶端構成。骨干網絡通過各Mesh網關接入Internet，并向直接或經過其它節點多跳接入骨干網絡的Mesh客戶端提供Internet服務。它完美地解決了“Internet最后一公里接入”問題，具有動態擴展、自組網、自管理、自動修復和移動寬帶等特性，可隨時隨地為用戶提供網絡服務。通過Mesh路由器的接入和轉發功能可以實現WMN與Internet、蜂窩網、WSN（Wireless Sensor Networks， 無線傳感器網絡）等互聯互通。另外，WMN的網狀拓撲結構和自身特性使其在鋪設時更加簡單方便、成本低廉，這也是它較其它無線網絡的優勢所在。雖然WMN具有以上諸多優點，但其在實際應用中缺乏安全保障是一個突出的問題。WMN的分布式體系結構和無線通信方式，以及無線Mesh客戶端的強移動性和進出網絡的隨意性，使得很難通過防火墻和代理服務器等邊界防護設備來控制用戶、節點的接入及監測、限制某些數據進入網絡。因此WMN更容易受到攻擊。不同應用環境中的WMN有不同的安全要求，比如有的WMN對于保密性、抵御拒絕服務攻擊有較高要求；而有的WMN則希望在確保節點間的轉發合作服務正常進行的同時具備匿名訪問功能。為保證這些不同的WMN安全，應該針對常見安全問題，結合已有的安全解決方案，設計出一種具有普適性的安全防護方法。

由于Ad hoc網絡，WSN與WMN在網絡結構和組網技術上很相似，因此在研究WMN入侵檢測技術的同時，可以借鑒Ad hoc網絡和WSN的異常檢測研究成果。

Ping Yi等提出了一種針對移動Ad hoc網絡的基于有限自動機（Finish State Machine，FSM）的分布式入侵檢測方法。該方法需先在網絡中周期性地選出簇頭節點，由它執行本地入侵檢測和全局聯合入侵檢測。選定簇頭節點后，根據DSR（Dynamic Source Routing，動態源路由）協議的正確行為人工構建一個FSM，以它作為簇頭節點判斷其范圍內其它節點活動是否合法的依據。

Gabirela F. Cretu等提出了一種在Ad hoc網絡中應用的基于模式交換的入侵檢測方法?！澳Ｊ健敝腹濣c的行為模式，網絡中的節點均可獲得其它節點的模式，并依照自己的模式來判斷其它節點模式的合法性。當節點移動時，采用交換模式的檢測方法可以減少計算和提高通信利用率。

傅蓉蓉，鄭康鋒等提出了一種基于危險理論的無線傳感器網絡入侵檢測模型。該模型利用危險理論的免疫原理使網絡中各節點只需檢測自身狀態的改變便可發現異常，進而檢測攻擊。它解決了無線傳感器網絡節點分布空間廣、能耗受限、缺乏人工干預等問題，與采用混雜模式監聽獲取全局信息的方法相比，在提高檢測率和減少能耗上都具有優勢。

簡剛，韓國棟等提出一種基于參數的層次化Mesh 互連片上網絡結構—PHNoC，解決片上網絡規模擴張引起的通信延遲和吞吐性能下降問題。采用分簇多層次互連的思想，提高片上網絡擴展性和連通性； 引入層數和分簇類型參數，實現不同網絡規模的靈活配置；引入跨層流控參數，控制并平衡層間負載流量。仿真實驗表明，在多種流量模式下，不同網絡規模時，PHNoC 結構的延遲和吞吐性能相比傳統的平面或兩層結構優勢明顯，而資源開銷和實現復雜度增加不大，說明增加多層互連資源可有效換取通信性能的提高。

上述文獻雖然在檢測的各個階段都使用了很多新的檢測技術，但也分別存在一些問題，比如對攻擊檢測的針對性較強，即只能檢測某些特定攻擊，又或者檢測模型為充分利用收集到的檢測信息而要在各節點間對其進行交換，這樣會大大增加模型的設計難度和系統資源開銷，再比如有些檢測方法在數據識別方面智能性較低，對新型攻擊檢測效果欠佳等。

參考文獻

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[3] Cretu G.F.，Parekh J.J.， Ke Wang，et al.Intrusion and anomaly detection model exchange for mobile ad-hoc networks[C]. Consumer Communications and Networking Conference，Las Vegas：2006，12（1）：635-639.

[4] 傅蓉蓉，鄭康鋒，蘆天亮，楊義先.基于危險理論的無線傳感器網絡入侵檢測模型[J].通信學報，2012，33（9）：31-37.

[5] 簡剛，韓國棟，馬釗坤，周玉瀚.基于參數的層次化Mesh互連片上網絡結構[J]. 計算機應用研究，2016，33（06）：1857-1861