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目前常用的計(jì)算機(jī)無線通信手段有無線電波(短波或超短波、微波)和光波(紅外線、激光)。這些無線通訊媒介各有特點(diǎn)和適用性。
紅外線和激光:易受天氣影響,也不具有穿透力,難以實(shí)際應(yīng)用。
短波或超短波:類似電臺(tái)或是電視臺(tái)廣播,采用調(diào)幅、調(diào)頻或調(diào)相的載波,通信距離可到數(shù)十公里,早已用于計(jì)算機(jī)通信,但速率慢,保密性差,沒有通信的單一性。而且是窄寬通信,既干擾別人也易受其他電臺(tái)或電氣設(shè)備的干擾,可靠性差。并且頻道擁擠、頻段需專門申請(qǐng)。這使之不具備無線聯(lián)網(wǎng)的基本要求。
微波:以微波收、發(fā)機(jī)作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)的通信信道,因其頻率很高,故可以實(shí)現(xiàn)高的數(shù)據(jù)傳輸速率。受天氣影響很小。雖然在這樣高的頻率下工作,要求通信的兩點(diǎn)彼此可視,但其一定的穿透能力和可以控制的波角對(duì)通信是極有幫助的。
綜合比較前述各種無線通信媒介,可看到有發(fā)展?jié)摿Φ氖遣捎梦⒉ㄍㄐ拧K哂袀鬏敂?shù)據(jù)率高(可達(dá)11Mbit/s),發(fā)射功率小(只有100~250mw)保密性好,抗干擾能力很強(qiáng),不會(huì)與其他無線電設(shè)備或用戶互相發(fā)生干擾的特點(diǎn)。
擴(kuò)展頻譜技術(shù)在50年前第一次被軍方公開介紹,它用來進(jìn)行保密傳輸。從一開始它就設(shè)計(jì)成抗噪聲,干擾、阻塞和未授權(quán)檢測(cè)。擴(kuò)展頻儲(chǔ)發(fā)送器用一個(gè)非常弱的功率信號(hào)在一個(gè)很寬的頻率范圍內(nèi)發(fā)射出去,與窄帶射頻相反,它將所有的能量集中到一個(gè)單一的頻點(diǎn)。擴(kuò)展頻譜的實(shí)現(xiàn)方式有多種,最常用的兩種是直接序列和跳頻序列。
無線網(wǎng)技術(shù)的安全性有以下4級(jí)定義:第一級(jí),擴(kuò)頻、跳頻無線傳輸技術(shù)本身使盜聽者難以捉到有用的數(shù)據(jù)。第二級(jí),采取網(wǎng)絡(luò)隔離及網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證措施。第三級(jí),設(shè)置嚴(yán)密的用戶口令及認(rèn)證措施,防止非法用戶入侵。第四級(jí),設(shè)置附加的第三方數(shù)據(jù)加密方案,即使信號(hào)被盜聽也難以理解其中的內(nèi)容。
無線網(wǎng)的站點(diǎn)上應(yīng)使用口令控制,如NovellNetWare和MicrosoftNT等網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和服務(wù)器提供了包括口令管理在內(nèi)的內(nèi)建多級(jí)安全服務(wù)??诹顟?yīng)處于嚴(yán)格的控制之下并經(jīng)常變更。假如用戶的數(shù)據(jù)要求更高的安全性,要采用最高級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)整體加密技術(shù),數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)發(fā)送到局域網(wǎng)之前要用軟件加密或硬件的方法加密,只有那些擁有正確密鑰的站點(diǎn)才可以恢復(fù),讀取這些數(shù)據(jù)。無線局域網(wǎng)還有些其他好的安全性。首先無線接入點(diǎn)會(huì)過濾掉那些對(duì)相關(guān)無線站點(diǎn)而言毫無用處的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù),這就意味著大部分有線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)根本不會(huì)以電波的形式發(fā)射出去;其次,無線網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)和接入點(diǎn)有個(gè)與環(huán)境有關(guān)的轉(zhuǎn)發(fā)范圍限制,這個(gè)范圍一般是很小。這使得竊聽者必須處于節(jié)點(diǎn)或接入點(diǎn)附近。最后,無線用戶具有流動(dòng)性,可能在一次上網(wǎng)時(shí)間內(nèi)由一個(gè)接入點(diǎn)移動(dòng)至另一個(gè)接入點(diǎn),與之對(duì)應(yīng),進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信所使用的跳頻序列也會(huì)發(fā)生變化,這使得竊聽幾乎無可能。無論是否有無線網(wǎng)段,大多數(shù)的局域網(wǎng)都必須要有一定級(jí)別的安全措施。在內(nèi)部好奇心、外部入侵和電線竊聽面前,甚至有線網(wǎng)都顯得很脆弱。沒有人愿意冒險(xiǎn)將局域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)暴露于不速之客和惡意入侵之前。而且,如果用戶的數(shù)據(jù)相當(dāng)機(jī)密,比如是銀行網(wǎng)和軍用網(wǎng)上的數(shù)據(jù),那么,為了確保機(jī)密,必須采取特殊措施。
常見的無線網(wǎng)絡(luò)安全加密措施可以采用為以下幾種。
一、服務(wù)區(qū)標(biāo)示符(SSID)
無線工作站必需出示正確的SSD才能訪問AP,因此可以認(rèn)為SSID是一個(gè)簡單的口令,從而提供一定的安全。如果配置AP向外廣播其SSID,那么安全程序?qū)⑾陆?;由于一般情況下,用戶自己配置客戶端系統(tǒng),所以很多人都知道該SSID,很容易共享給非法用戶。目前有的廠家支持“任何”SSID方式,只要無線工作站在任何AP范圍內(nèi),客戶端都會(huì)自動(dòng)連接到AP,這將跳過SSID安全功能。
二、物理地址(MAC)過濾
每個(gè)無線工作站網(wǎng)卡都由唯一的物理地址標(biāo)示,因此可以在AP中手工維護(hù)一組允許訪問的MAC地址列表,實(shí)現(xiàn)物理地址過濾。物理地址過濾屬于硬件認(rèn)證,而不是用戶認(rèn)證。這種方式要求AP中的MAC地址列表必須隨時(shí)更新,目前都是手工操作;如果用戶增加,則擴(kuò)展能力很差,因此只適合于小型網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。
三、連線對(duì)等保密(WEP)
在鏈路層采用RC4對(duì)稱加密技術(shù),鑰匙長40位,從而防止非授權(quán)用戶的監(jiān)聽以及非法用戶的訪問。用戶的加密鑰匙必需與AP的鑰匙相同,并且一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)的所有用戶都共享一把鑰匙。WEP雖然通過加密提供網(wǎng)絡(luò)的安全性,但也存在許多
缺陷:一個(gè)用戶丟失鑰匙將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)不安全;40位鑰匙在今天很容易破解;鑰匙是靜態(tài)的,并且要手工維護(hù),擴(kuò)展能力差。為了提供更高的安全性,802.11提供了WEP2,,該技術(shù)與WEP類似。WEP2采用128位加密鑰匙,從而提供更高的安全。
四、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)
虛擬專用網(wǎng)絡(luò)是指在一個(gè)公共IP網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上通過隧道以及加密技術(shù)保證專用數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)安全性,目前許多企業(yè)以及運(yùn)營商已經(jīng)采用VPN技術(shù)。VPN可以替代連線對(duì)等保密解決方案以及物理地址過濾解決方案。采用VPN技術(shù)的另外一個(gè)好處是可以提供基于Radius的用戶認(rèn)證以及計(jì)費(fèi)。VPN技術(shù)不屬于802.11標(biāo)準(zhǔn)定義,因此它是一種增強(qiáng)性網(wǎng)絡(luò)解決方案。
五、端口訪問控制技術(shù)(802.1x)
該技術(shù)也是用于無線網(wǎng)絡(luò)的一種增強(qiáng)性網(wǎng)絡(luò)安全解決方案。當(dāng)無線工作站STA與無線訪問點(diǎn)AP關(guān)聯(lián)后,是否可以使用AP的服務(wù)要取決于802.1x的認(rèn)證結(jié)果。如果認(rèn)證通過,則AP為STA打開這個(gè)邏輯端口,否則不允許用戶上網(wǎng)802.1x
要求工作站安裝802.1x客戶端軟件,無線訪問點(diǎn)要內(nèi)嵌802.1x認(rèn)證,同時(shí)它作為Radius客戶端,將用戶的認(rèn)證信息轉(zhuǎn)發(fā)給Radius服務(wù)器。802.1x除提供端口訪問控制之外,還提供基于用戶的認(rèn)證系統(tǒng)及計(jì)費(fèi),特別適合于公共無線接入解決方案。
無線網(wǎng)絡(luò)以其便利的安裝、使用,高速的接入速度,可移動(dòng)的接入方式贏得了用戶的青睞。但無線網(wǎng)絡(luò)的安全及防范無線網(wǎng)絡(luò)的入侵仍是我們現(xiàn)在和將來要時(shí)刻關(guān)注的重要問題。
1、3G信號(hào)測(cè)試
測(cè)試工作分三段進(jìn)行,對(duì)應(yīng)于長江航道上/中/下游的劃分和船舶行駛習(xí)慣。為了直觀描述信號(hào)覆蓋情況,筆者根據(jù)通信信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試實(shí)際情況,定義了信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)(表1)。同時(shí),為了直觀地理解信號(hào)覆蓋測(cè)試結(jié)果,測(cè)試結(jié)果均以航道里程表上的記數(shù)(km)來記錄。
2、信號(hào)測(cè)試結(jié)果
2.1長江上游段長江上游段宜賓—宜昌(上游航道里程數(shù)47~1045km),表2為中國電信和中國聯(lián)通實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)應(yīng)圖1的餅圖數(shù)據(jù)。
2.2長江中游段長江中游段宜昌—武漢(中游航道里程數(shù)0~626km),表3為中國電信和中國聯(lián)通實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)應(yīng)圖2的餅圖數(shù)據(jù)。2.3長江下游段長江下游段武漢—上海(下游航道里程數(shù)30~1043km),表4為中國電信和中國聯(lián)通實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)應(yīng)圖3的餅圖數(shù)據(jù)。
3、數(shù)據(jù)測(cè)試分析
無線電信號(hào)測(cè)試結(jié)果受很多因素影響:一方面,無線信號(hào)在空間分布不均勻會(huì)受到空間物體的影響,因此,測(cè)試船舶的航線、船舶高度會(huì)影響信號(hào)的測(cè)試結(jié)果;另一方面,測(cè)試設(shè)備、天線架設(shè)高度、天線架設(shè)位置、天線饋線長度等,均會(huì)影響信號(hào)的測(cè)試結(jié)果。因此,不同的測(cè)試會(huì)得到不同的數(shù)據(jù),這些差異一般只會(huì)是量上的差異,不會(huì)產(chǎn)生質(zhì)的變化,對(duì)總體情況不會(huì)有很大影響。因此,針對(duì)上述實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),可以對(duì)長江航道3G無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋情況進(jìn)行一定的分析。
3.1長江上游段
上游航道里程數(shù)47~1045km,共計(jì)999km范圍。中國電信公司有611km信號(hào)覆蓋強(qiáng),占比61.16%;105km信號(hào)覆蓋中,占比10.51%;113km弱,占比11.31%;179km信號(hào)覆蓋情況不明或無覆蓋,占比17.02%。中國電信公司在上游的整體覆蓋率為82.98%;可進(jìn)行正常通信的區(qū)域(中強(qiáng)信號(hào))占比為71.67%;雖有覆蓋,但通信不可靠區(qū)域(弱信號(hào))占比11.31%,主要集中在瀘州航道局轄區(qū)和三峽地區(qū),其中巴東航道管理處至巫山航道管理處航段弱區(qū)長達(dá)27km,為上游最長弱覆蓋區(qū);無信號(hào)或覆蓋不明的區(qū)域占比17.02%,主要集中在瀘州、江陽、合江一帶。中國聯(lián)通公司有713km信號(hào)覆蓋強(qiáng),占到71.37%;124km信號(hào)覆蓋中,占比12.41%;57km弱,占比5.71%;97km信號(hào)覆蓋情況不明或無覆蓋,占比9.71%;8km未測(cè)量,占比0.8%。中國聯(lián)通公司在上游地區(qū)整體信號(hào)覆蓋率為89.49%;其中可進(jìn)行正常通信的信號(hào)(中強(qiáng)信號(hào))覆蓋率為83.78%;雖有覆蓋,但通信不可靠區(qū)域(弱信號(hào))覆蓋率為6.11%,主要集中在三峽地區(qū)(奉節(jié)、巫山一帶),此外在瀘州、白沙、江津航道處轄區(qū)的部分航段以及渝北航道處部分航段存在小片弱區(qū),其中江津地區(qū)有較長連續(xù)弱區(qū),長度為11km。無覆蓋或不明區(qū)域占7.31%,主要集中在三峽地區(qū)和上游瀘州航道局轄區(qū),多與覆蓋弱區(qū)相鄰;未檢測(cè)區(qū)域主要是上游里程47km以下,屬三峽通航管理局轄區(qū)。
3.2長江中游段
中游里程數(shù)0~626km,共計(jì)627km范圍。中國電信公司有572km信號(hào)覆蓋信號(hào)強(qiáng),占比91.23%;27km信號(hào)覆蓋中,占比4.31%;23km信號(hào)覆蓋弱,占比3.67%;5km信號(hào)覆蓋情況不明或無覆蓋,占比0.8%。中國電信公司在中游地區(qū)信號(hào)覆蓋率為99.2%;可進(jìn)行正常通信區(qū)域(中強(qiáng)信號(hào))占比95.54%;雖有覆蓋但不可靠通信的區(qū)域(弱信號(hào))占4.31%,其中大沙航道管理處轄區(qū)內(nèi)弱區(qū)連續(xù)長度8km,為中游最長;無信號(hào)或情況不明的區(qū)域占比3.67%,共有5km,其中宜昌航道處轄區(qū)為連續(xù)3km的盲區(qū),另外2km分布在岳陽航道管理處轄區(qū)。中國聯(lián)通公司有380km信號(hào)覆蓋信號(hào)強(qiáng),占比60.61%;39km信號(hào)覆蓋中,占比6.22%;186km信號(hào)覆蓋弱,占比29.67;22km信號(hào)覆蓋情況不明或無覆蓋,占比3.51%。中國聯(lián)通公司在中游地區(qū)信號(hào)覆蓋率為96.49%;有覆蓋但通信不可靠區(qū)域占29.67%,其中江陵,石首至大沙地區(qū)有連續(xù)超過20km的覆蓋弱區(qū);無信號(hào)或覆蓋不明地區(qū)占比3.51%,主要分布在監(jiān)利航道處轄區(qū)。
3.3長江下游段
下游里程數(shù)30~1043km,共計(jì)1014km范圍。中國電信公司有981km信號(hào)覆蓋強(qiáng),占比96.27%;24km信號(hào)覆蓋中,占比2.36%;7km信號(hào)覆蓋弱,占比0.69%;7km未檢測(cè),占比0.69%。中國電信公司在上游信號(hào)覆蓋率為99.31%;可進(jìn)行正常通信的區(qū)域占比98.62%;有覆蓋但通信不可靠的區(qū)域占比0.69%,其中陽邏航道管理處的3km轄區(qū)為最長弱覆蓋區(qū);未測(cè)試區(qū)域7km,在武漢航道管理處轄區(qū)內(nèi)。中國聯(lián)通公司有786km信號(hào)覆蓋強(qiáng),占比77.13%;64km信號(hào)覆蓋中,占比6.28%;121km信號(hào)覆蓋弱,占比11.87%;48km未檢測(cè),占比4.71%。中國聯(lián)通公司在下游信號(hào)覆蓋率為95.29%;可進(jìn)行正常通信的區(qū)域占比83.42%;雖有覆蓋但通信不可靠的區(qū)域占11.87%,其中黃岡航道管理處、華陽航道管理處弱覆蓋區(qū)連續(xù)長度超過15km;無覆蓋或情況不明的區(qū)域占比4.71%,其中太子磯航道管理處盲區(qū)長度超過12km,為最長盲區(qū)。
4、提高通信保障能力的建議方案
無線電通信的可靠性受諸多因素影響,主要包括9個(gè)因素:發(fā)射機(jī)的射頻輸出功率、信號(hào)有效覆蓋率、地理環(huán)境、電磁環(huán)境、氣候條件、接收機(jī)的接受靈敏度、系統(tǒng)的抗干擾能力、發(fā)射/接受天線的類型及增益、天線有效高度。
4.1電子航道圖
終端電子航道圖終端可以從接收靈敏度、系統(tǒng)的抗干擾能力、發(fā)射接收天線的類型及增益、天線有效高度4個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),在現(xiàn)有信號(hào)有效覆蓋率不變的情況下,最大限度地提高通信可靠性。
4.2通信服務(wù)
供應(yīng)商通信提供商方面可以從發(fā)射機(jī)的射頻輸出功率、信號(hào)有效覆蓋率、地理環(huán)境、電磁環(huán)境、氣候條件、接收機(jī)的接受靈敏度、系統(tǒng)的抗干擾能力、發(fā)射/接受天線的類型及增益、天線有效高度9個(gè)方面入手,優(yōu)化基站布局、增加基站數(shù)量、優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能,提高信號(hào)的有效覆蓋率和傳輸質(zhì)量。
4.3相關(guān)建議方案
1)終端采用雙卡通信模式,同時(shí)參考中國電信和中國聯(lián)通兩者的覆蓋情況,選擇合適的通信服務(wù)商;2)對(duì)有條件的區(qū)域,可采用中國電信、中國聯(lián)通雙卡互備通信,最大限度地提高可通信區(qū)域;3)根據(jù)信號(hào)實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)分析,當(dāng)前中國電信和中國聯(lián)通在長江航道的信號(hào)覆蓋均存在一定的盲區(qū)和弱區(qū),沒有明顯的優(yōu)勢(shì),用戶可根據(jù)所在區(qū)域的實(shí)際信號(hào)覆蓋情況選擇使用;4)根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)和實(shí)際通信情況,建立長江航道的3G無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋狀態(tài)數(shù)據(jù)庫,針對(duì)性地選擇信號(hào)強(qiáng)的區(qū)域進(jìn)行通信,完成電子航道圖的信息交互和更新,避免在盲區(qū)或信號(hào)弱的區(qū)域通信。
5結(jié)論
IEEE組織頒布的802.16標(biāo)準(zhǔn),其頻段主要針對(duì)2—66GHz,無線覆蓋范圍可達(dá)50公里以上,因此IEEE802.16系統(tǒng)主要應(yīng)用于長距離無線網(wǎng)絡(luò)(LRWN),快速地提供一種在長距離無線網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的環(huán)境下有效進(jìn)行互操作的寬帶無線接入手段,比固定的DSL更靈活。與所有的無線網(wǎng)絡(luò)一樣,消費(fèi)者與企業(yè)所關(guān)注的層面必然首先就是無線網(wǎng)絡(luò)安全性問題。IEEE802.16對(duì)于安全性進(jìn)行了充分的考慮,其中位于媒體訪問控制(MAC,MediaAccessControl)層的安全子層用來實(shí)現(xiàn)空中接口的安全功能。但是,由于IEEE802.16的安全體系設(shè)計(jì)時(shí)主要參考的是有線電纜數(shù)據(jù)服務(wù)接口規(guī)范(DOCSIS,DataOverCableServiceInterfaceSpecifications)和無線局域網(wǎng)IEEE802.11i的安全機(jī)制,給IEEE802.16帶來了一些安全隱患。
2長距離無線網(wǎng)絡(luò)安全問題
目前IEEE802.16的安全協(xié)議設(shè)計(jì)了兩個(gè)版本:一個(gè)是為固定無線場(chǎng)景設(shè)計(jì)的PKMv1[2];另一個(gè)是為移動(dòng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的PKMv2。而后者又是在PKMv1版本的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)后規(guī)定的安全機(jī)制。PKMv1的安全機(jī)制優(yōu)點(diǎn)是:攜帶的消息報(bào)文較少、效率較高、安全算法比較易于工程實(shí)現(xiàn)。PKMv1的安全機(jī)制主要缺陷[3]如下:(1)只提供了單向認(rèn)證,沒有實(shí)現(xiàn)真正的雙向認(rèn)證:協(xié)議提供了基站(BS,BaseStation)對(duì)用戶站(SS,SubscriberStation)的單向認(rèn)證,并沒有提供SS對(duì)BS的認(rèn)證,導(dǎo)致的后果是SS無法確認(rèn)其連接的BS是否為預(yù)定的BS,從而仿冒合法的BS欺瞞SS就變得相對(duì)容易。(2)密鑰質(zhì)量相對(duì)較低:授權(quán)密鑰(AK,AuthorizationKey)和會(huì)話密鑰(TEK,TrafficEncryptionKey)都是由BS一側(cè)產(chǎn)生,在單向認(rèn)證的場(chǎng)景下,SS難以信任TEK的質(zhì)量。PKMv2對(duì)在PKMv1存在的不足進(jìn)行了部分完善,但仍存在以下安全方面的問題:(1)引入了EAP認(rèn)證:EAP認(rèn)證要求由可信任的第三方提供支持;另外,授權(quán)密鑰由可信任的第三方和SS共同產(chǎn)生后傳遞給BS,這就需要可信任的第三方和BS之間預(yù)先建立一個(gè)安全通道;EAP認(rèn)證其實(shí)只實(shí)現(xiàn)了SS和可信任第三方之間的直接雙向認(rèn)證,而不是SS和BS之間的直接雙向認(rèn)證,這樣導(dǎo)致的后果就是假冒BS可以發(fā)動(dòng)攻擊。(2)RSA認(rèn)證密鑰質(zhì)量不高:預(yù)授權(quán)密鑰(PAK)是由BS一方產(chǎn)生的,且在PKMv2中也沒有對(duì)密鑰進(jìn)行明確規(guī)定,沒有說明密鑰須由較高質(zhì)量的偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生,假如密鑰的生成不隨機(jī),將面臨非常嚴(yán)重的安全問題。
3長距離無線網(wǎng)絡(luò)安全接入技術(shù)
3.1基于TePA(三元對(duì)等鑒別)的訪問控制方法
國內(nèi)目前解決網(wǎng)絡(luò)安全接入問題主要采用擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虎符TePA(三元對(duì)等鑒別)技術(shù)[4]。TePA機(jī)制提供了一種安全接入方法,用來阻止接入請(qǐng)求者對(duì)鑒別訪問控制器系統(tǒng)的資源進(jìn)行未授權(quán)的訪問,也阻止請(qǐng)求者誤訪問未授權(quán)的鑒別訪問控制器系統(tǒng)。例如,基于三元結(jié)構(gòu)和對(duì)等鑒別的訪問控制可以用來限制用戶只能訪問公共端口,或者在一個(gè)組織內(nèi),限制組織內(nèi)資源只能被組織內(nèi)用戶訪問。它還提供了一種方法,接入請(qǐng)求者可以用來阻止來自未授權(quán)鑒別訪問控制器系統(tǒng)的連接。訪問控制是通過對(duì)連接在受控端口上的系統(tǒng)進(jìn)行鑒別來實(shí)現(xiàn)的,根據(jù)鑒別的結(jié)果,接入請(qǐng)求者系統(tǒng)或鑒別訪問控制器系統(tǒng)決定是否給予對(duì)方授權(quán),允許對(duì)方通過受控端口訪問自己的資源。如果對(duì)方?jīng)]有獲得授權(quán),根據(jù)受控端口的狀態(tài)控制參數(shù)限制在請(qǐng)求者系統(tǒng)和鑒別訪問控制器系統(tǒng)間未授權(quán)的數(shù)據(jù)流動(dòng)?;谌獙?duì)等鑒別的訪問控制可以被一個(gè)系統(tǒng)用來鑒別其他任何連接在它受控端口上的系統(tǒng),系統(tǒng)可以是路由器、終端設(shè)備、交換機(jī)、無線接入節(jié)點(diǎn)、無線基站、網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用程序等。
3.2長距離無線網(wǎng)絡(luò)安全接入?yún)f(xié)議
借鑒TePA機(jī)制的解決思路,本文設(shè)計(jì)了適用于長距離無線網(wǎng)絡(luò)安全接入?yún)f(xié)議(以下簡稱LRWM-SA),由以下2部分協(xié)議組成:(1)接入認(rèn)證,提供了從BS到SS上密鑰數(shù)據(jù)的安全分發(fā),BS還利用該協(xié)議加強(qiáng)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的有條件訪問。(2)將網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌鼣?shù)據(jù)進(jìn)行安全加密的封裝方法和協(xié)議,定義[5]:密碼組件,即認(rèn)證算法和數(shù)據(jù)加密方法;密碼組件應(yīng)用于報(bào)文數(shù)據(jù)載荷的規(guī)則。LRWM-SA協(xié)議出現(xiàn)的實(shí)體包括SS、BS和AS,其中AS(AuthenticaionServer)為認(rèn)證服務(wù)器。從設(shè)備的表現(xiàn)形式看,AS可以是一臺(tái)服務(wù)器,也可以是一臺(tái)專用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,甚至可以是一個(gè)邏輯的單元駐留于BS的內(nèi)部,用于實(shí)現(xiàn)安全子層的認(rèn)證、證書管理和密鑰管理等功能。接入認(rèn)證過程完成SS和BS之間的雙向身份鑒別,身份鑒別成功后,在BS和SS之間協(xié)商授權(quán)密鑰(AK);同時(shí),BS為SS授權(quán)一系列SA。隨后緊接著進(jìn)行會(huì)話密鑰(TEK)協(xié)商過程。在進(jìn)行接入過程前,AS需要為BS和SS分別頒發(fā)AS使用自己證書私鑰簽名的證書,BS和SS端均需安裝AS證書,具體可以參考相關(guān)PKI(公鑰基礎(chǔ)設(shè)施)的文獻(xiàn)和技術(shù)規(guī)范。具體步驟如下:(1)BS向SS發(fā)送接入鑒別激活消息,消息內(nèi)容包含:安全接入標(biāo)志、BS支持的密碼算法組件、BS信任的AS身份和BS證書。(2)SS收到接入鑒別激活消息,檢查是否兼容BS支持的密碼算法組件,如相容則驗(yàn)證BS證書簽名的有效性,根據(jù)接入鑒別激活消息中的BS信任的AS身份選擇證書,構(gòu)造接入鑒別請(qǐng)求消息并發(fā)送至BS,消息內(nèi)容包含:安全接入標(biāo)志、BS和SS均支持的密碼算法組件、SS挑戰(zhàn)、SS第一證書、SS第二證書、SS信任的AS列表、BS身份和SS的消息簽名。(3)BS收到接入鑒別請(qǐng)求消息,利用SS簽名證書的公鑰驗(yàn)證SS的消息簽名,檢查BS身份字段是否與本地的身份一致,若一致則構(gòu)造證書鑒別請(qǐng)求消息,消息內(nèi)容包含:安全接入標(biāo)志、BS的MAC地址、SS的MAC地址、BS挑戰(zhàn)、SS挑戰(zhàn)、SS第一證書、SS第二證書、BS證書、SS信任的AS列表和BS的消息簽名。(4)AS收到證書鑒別請(qǐng)求消息,利用BS證書的公鑰驗(yàn)證BS的消息簽名,則驗(yàn)證BS證書、SS第一證書和SS第二證書,然后構(gòu)造證書鑒別響應(yīng)消息發(fā)送至BS,消息內(nèi)容包含:安全接入標(biāo)志、BS的MAC地址、SS的MAC地址、BS挑戰(zhàn)、SS挑戰(zhàn)、BS證書驗(yàn)證結(jié)果、SS第一證書驗(yàn)證結(jié)果、SS第二證書驗(yàn)證結(jié)果、BS身份、SS身份和AS的消息簽名。(5)BS收到證書鑒別響應(yīng)消息,根據(jù)BS的MAC地址、SS的MAC地址查找對(duì)應(yīng)的證書鑒別請(qǐng)求消息,確定證書鑒別響應(yīng)消息中的BS挑戰(zhàn)字段的值與本地證書鑒別請(qǐng)求消息中對(duì)應(yīng)的BS挑戰(zhàn)字段是否相同,如果相同則使用AS證書公鑰來驗(yàn)證證書鑒別響應(yīng)消息簽名;驗(yàn)證后,根據(jù)證書鑒別響應(yīng)消息判斷SS的合法性,若SS合法則生成授權(quán)密鑰材料,利用授權(quán)密鑰材料、BS挑戰(zhàn)和SS挑戰(zhàn)推導(dǎo)出新的授權(quán)密鑰,使用SS第二證書的公鑰加密授權(quán)密鑰材料,然后構(gòu)造接入鑒別響應(yīng)消息發(fā)送至SS,消息內(nèi)容包含:安全接入標(biāo)志、BS的MAC地址、SS的MAC地址、BS挑戰(zhàn)、SS挑戰(zhàn)、BS證書驗(yàn)證結(jié)果、SS第一證書驗(yàn)證結(jié)果、SS第二證書驗(yàn)證結(jié)果、BS身份、SS身份、AS對(duì)消息進(jìn)行的簽名、更新后的授權(quán)密鑰安全關(guān)聯(lián)、加密后的授權(quán)密鑰材料和BS對(duì)消息進(jìn)行的簽名。(6)SS收到接入鑒別響應(yīng)消息后,比較SS挑戰(zhàn)與本地先前在接入鑒別請(qǐng)求消息中包含的SS挑戰(zhàn)是否相同,利用BS證書公鑰驗(yàn)證BS的消息簽名,利用AS證書公鑰驗(yàn)證接入鑒別響應(yīng)消息簽名;驗(yàn)證后,根據(jù)接入鑒別響應(yīng)消息判斷BS的合法性,使用SS第二證書的私鑰解密授權(quán)密鑰材料,利用授權(quán)密鑰材料、BS挑戰(zhàn)和SS挑戰(zhàn)推導(dǎo)出新的授權(quán)密鑰,啟用新的鑒別密鑰,將接收到的更新的授權(quán)密鑰安全關(guān)聯(lián)和此授權(quán)密鑰相關(guān)聯(lián),并使用鑒別密鑰推導(dǎo)出密鑰加密密鑰和消息鑒別密鑰,然后構(gòu)造接入鑒別確認(rèn)消息發(fā)送至BS,消息內(nèi)容包含:安全接入標(biāo)志、BS挑戰(zhàn)、BS身份、更新的授權(quán)密鑰安全關(guān)聯(lián)和消息鑒別碼。(7)BS收到接入鑒別確認(rèn)消息,比較BS挑戰(zhàn)與本地在證書鑒別請(qǐng)求消息中發(fā)送的BS挑戰(zhàn)是否相同,檢查BS身份,比較更新的授權(quán)密鑰安全關(guān)聯(lián)與接入鑒別響應(yīng)消息中授權(quán)密鑰安全關(guān)聯(lián)的標(biāo)識(shí)、密鑰索引、安全組件是否一致,密鑰有效期是否較短,使用本地推導(dǎo)出的授權(quán)密鑰進(jìn)一步推導(dǎo)出密鑰加密密鑰和消息鑒別密鑰,根據(jù)消息鑒別碼校驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性后,使更新的授權(quán)密鑰材料生效,否則解除BS與SS的連接。在會(huì)話密鑰協(xié)商過程完成后,可以進(jìn)行會(huì)話業(yè)務(wù)的保密通信。這里需要注意的是,所有密碼(包括AK和TEK)都需要進(jìn)行周期性的更新,以保證不被窮盡法破解。LRWM-SA協(xié)議與PKMv1和PKMv2協(xié)議相比,具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)對(duì)長距離無線網(wǎng)絡(luò)中的認(rèn)證和會(huì)話密鑰協(xié)商過程做了替換性的更改,其他內(nèi)容保留了原長距離無線網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議定義。因此,更改后的安全協(xié)議也可以符合原長距離無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)于無線接入的功能和性能要求。(2)在接入認(rèn)證過程中,采用SS和BS的直接雙向認(rèn)證替代原有的單向認(rèn)證,使得BS和SS都能確認(rèn)與預(yù)先確定的對(duì)方進(jìn)行通信,入侵者無法冒充合法BS來騙取SS的信任,從而降低了中間人攻擊所帶來的安全威脅。(3)密鑰協(xié)商過程中,授權(quán)密鑰由BS和SS共同產(chǎn)生,避免了由BS單方面產(chǎn)生和分配,提高了密鑰的質(zhì)量,進(jìn)一步增強(qiáng)長距離無線網(wǎng)絡(luò)的安全性。
3.3安全性分析
安全協(xié)議的形式化分析方法分為兩類:一類是基于數(shù)學(xué)分析的方法,建立數(shù)學(xué)模型,然后逐步通過定理證明來推論協(xié)議的有效性,通常用于學(xué)術(shù)界;另一類是基于符號(hào)變換的方法,把協(xié)議執(zhí)行看作符號(hào)重寫,分析協(xié)議的可達(dá)狀態(tài),匹配協(xié)議的安全目標(biāo),一般有自動(dòng)化工具支持,適用于工業(yè)界。本文采用AVISPA工具中的OFMC方法對(duì)LRWM-SA協(xié)議的安全性進(jìn)行分析。OFMC使用狀態(tài)、規(guī)則和攻擊規(guī)則來描述協(xié)議,AVISPA通過HLPSL來明確地描述協(xié)議和協(xié)議希望達(dá)到的安全目標(biāo),然后使用OFMC等分析工具給出分析結(jié)果。通過對(duì)眾多已存在的協(xié)議和IETF正在標(biāo)準(zhǔn)化的一些協(xié)議進(jìn)行安全分析,AVISPA找出了以前沒有發(fā)現(xiàn)的缺陷,顯示了其優(yōu)越性。通過協(xié)議安全性分析,驗(yàn)證了LRWM-SA協(xié)議可滿足認(rèn)證性和秘密性的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
4結(jié)束語
1.1無線網(wǎng)絡(luò)
利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),可以建立遠(yuǎn)距離無線連接全球數(shù)據(jù)與語音網(wǎng)絡(luò),以及近距離無線連接紅外與射頻技術(shù)。相比有線網(wǎng)絡(luò)來說其在數(shù)據(jù)的傳輸上對(duì)電纜傳輸方式進(jìn)行了改善,以無線電代替?zhèn)鹘y(tǒng)網(wǎng)線,實(shí)現(xiàn)了無線通信,解放了地理位置對(duì)的限制,同時(shí)還與有線網(wǎng)絡(luò)形成互為備份的關(guān)系。
1.2無線局域網(wǎng)
無線局域網(wǎng)即通過無線數(shù)據(jù)傳送的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),與無線通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合,對(duì)有線局域網(wǎng)進(jìn)行了延伸,實(shí)現(xiàn)了利用無線局域網(wǎng)完成數(shù)據(jù)傳輸與接收,達(dá)到了不需連線傳輸?shù)哪康摹?/p>
2無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇中應(yīng)用概述
所謂智能樓宇其建設(shè)核心即多種系統(tǒng)的集成,想要滿足集成系統(tǒng)的有效運(yùn)行,必須要建立一個(gè)可靠性高的通信網(wǎng)絡(luò)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,一個(gè)現(xiàn)代化的智能樓宇基本上具備了安防、消防等系統(tǒng)外,還具有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò),只有當(dāng)建筑滿足各項(xiàng)基礎(chǔ)通信設(shè)備的運(yùn)行需求,才可以更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電子郵件、電子數(shù)據(jù)傳輸、視頻電視以及多年媒體通信等功能。而所有系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)必須要以無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ),將其作為連接各分項(xiàng)系統(tǒng)的橋梁。無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)在智能樓宇中的應(yīng)用,可以節(jié)省有線網(wǎng)絡(luò)通信所需的電纜線,以更低的建設(shè)成本來獲得相應(yīng)的功能。并且還可以避免電纜線連接可靠性不高帶來的網(wǎng)絡(luò)故障問題,滿足了計(jì)算機(jī)在一定范圍不受位置限制的要求,為整個(gè)智能樓宇建立一個(gè)重要的技術(shù)平臺(tái)。以某工程無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用為例,主要由ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)接入部分、以太網(wǎng)TCP/IP傳輸以及電力線載傳輸部分組成,其中ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以將整個(gè)智能樓宇內(nèi)有用數(shù)據(jù)收集匯總到ZigBee協(xié)議中規(guī)定中心節(jié)點(diǎn)上,基于此建立的最底層混合網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)方式相比不需要布線處理,并且具有較高的保密性能,整個(gè)施工周期也比較短,在建設(shè)完成后傳輸效果高。另外,通過電力線接入處理后,可以將樓層中原本一體的ZigBee網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)功能子網(wǎng),受ZigBee協(xié)議規(guī)定信道頻率影響,可以選擇用頻率復(fù)用的方式,將各子網(wǎng)設(shè)置為相同頻率,利用本工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)天然干擾屏蔽作用避免相同頻率之間的相互干擾,可以更好的發(fā)揮出樓宇內(nèi)各個(gè)子網(wǎng)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)。一、三樓確定頻率為1,二、四樓確定頻率為2,可以在保證ZigBee信道數(shù)目的情況下,避免了各樓層之間信道的相互干擾。
3無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能樓宇中應(yīng)用要點(diǎn)分析
將無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到智能樓宇建設(shè)中時(shí),為保證無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)效果,需要結(jié)合建筑工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及無線網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)來確定管理要點(diǎn),避免各類因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的影響。第一,以智能樓宇本身結(jié)構(gòu)類型為依據(jù)來選擇相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)類型,尤其是對(duì)于應(yīng)用對(duì)象為移動(dòng)狀態(tài)時(shí),為避免電纜線傳輸對(duì)位置的影響,應(yīng)選擇用無線網(wǎng)絡(luò)。第二,在選擇無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立通信網(wǎng)絡(luò)時(shí),應(yīng)配置相應(yīng)的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)保護(hù)措施,采取有效的措施來做好無線網(wǎng)絡(luò)密碼的修改與保護(hù),并且為避免通信網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用過程中出現(xiàn)故障,應(yīng)建立專責(zé)管理小組,隨時(shí)進(jìn)行檢測(cè)調(diào)整。第三,結(jié)合建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定設(shè)計(jì)方案的合理性,避免無線信號(hào)的流失。
4無線網(wǎng)路技術(shù)在智能樓宇中應(yīng)用措施分析
4.1無線局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用
第一,IP地址規(guī)劃。如果為AC的IP地址應(yīng)選擇用靜態(tài)手工配置,如果為AP的IP地址分配如果選擇用靜態(tài)分配方式,因?yàn)锳P數(shù)量比較多,配置工作量大,在設(shè)計(jì)與應(yīng)用過程中容易發(fā)生沖突,因此應(yīng)盡量選擇用DHCP動(dòng)態(tài)分配。第二,SSID/VLAN規(guī)劃。在智能樓宇建設(shè)中,業(yè)務(wù)VLAN主要來區(qū)分不同業(yè)務(wù)類型以及用戶群體,SSID在WLAN中也可以起到相同的作用。因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),在業(yè)務(wù)VLAN規(guī)劃中需要綜合考慮將VLAN與SSID的映射關(guān)系,WLAN管理VLAN與業(yè)務(wù)將VLAN分離,并且業(yè)務(wù)VLAN根據(jù)實(shí)際需求與SSID實(shí)現(xiàn)1:1、1:N/N:1/N:N多種匹配映射,AC終結(jié)VLAN部署。第三,射頻管理規(guī)劃。無線局域網(wǎng)信道比較少,為提高其應(yīng)用效果,需要做好對(duì)信號(hào)的分配,并且通過對(duì)信道的調(diào)整,確保每個(gè)AP都能夠分配到最優(yōu)的信道,避免不同信道之間的相互干擾,提高網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>
4.2現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用
在智能樓宇系統(tǒng)中,為了滿足其應(yīng)用特性以及信息準(zhǔn)確快速的傳輸,以及盡可能的與智能樓宇網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相結(jié)合,故Infrastructure組網(wǎng)模式在智能樓宇中的應(yīng)用非常高,智能樓宇中存在很多的數(shù)據(jù)信息需要交換和傳遞,并按照某種通信協(xié)議來完成。BACnet作為智能樓宇中應(yīng)為最為廣泛的通信協(xié)議,其定義了整個(gè)智能樓宇實(shí)現(xiàn)設(shè)備相互操作、抽象的數(shù)據(jù)共享的對(duì)象模型以及信息服務(wù)原語。BAC-net通信協(xié)議可以通過網(wǎng)絡(luò)映射方式將不同底層協(xié)議映射成BAC-net子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的傳輸,并支持了多種鏈路層以及物理層的通信模式。故現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行層中選取BACnet為基站無線傳感器網(wǎng)模式。
5結(jié)束語
該組網(wǎng)方法支持基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)狀網(wǎng)和終端用戶網(wǎng)狀網(wǎng)兩種實(shí)現(xiàn)模式。(1)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)狀網(wǎng)模式。該模式在接入點(diǎn)與終端用戶之間形成無線回路。移動(dòng)終端通過WR的路由選擇與AP形成無線鏈路,AP通過路由選擇及管理控制等功能,為移動(dòng)終端選擇與目的節(jié)點(diǎn)通信的最佳路徑,從而形成無線回路。同時(shí),移動(dòng)終端通過AP可與其他網(wǎng)絡(luò)相連,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)連接。采用該結(jié)構(gòu)可以降低系統(tǒng)成本,提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率和可靠性。(2)終端用戶網(wǎng)狀網(wǎng)模式。終端用戶自身配置無線收發(fā)裝置,通過無線信道的連接形成一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò),這是一種任意網(wǎng)狀網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),節(jié)點(diǎn)可以任意移動(dòng),可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化。在這種環(huán)境中,由于終端的無線通信覆蓋范圍有限,兩個(gè)無法直接通信的用戶終端可以借助其它終端的分組轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在任意時(shí)刻,終端設(shè)備在不需要其他基礎(chǔ)設(shè)施的條件下可獨(dú)立運(yùn)行,可支持移動(dòng)終端較高速率的移動(dòng),快速形成寬帶網(wǎng)絡(luò)。終端用戶模式實(shí)際上是一個(gè)Adhoc網(wǎng)絡(luò)[15],可以在沒有或不便利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下提供一種通信支撐。兩種模式具有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)性,既可以在不具備基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的條件下與其他用戶進(jìn)行直接通信,也可以作為中間路由器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給其它節(jié)點(diǎn),然后送往目的節(jié)點(diǎn),又能在一個(gè)較為廣闊的區(qū)域內(nèi)快速實(shí)現(xiàn)多跳的無線通信,從而與其他網(wǎng)絡(luò)相連,實(shí)現(xiàn)無線寬帶接入。由于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)處于不斷變化之中,故而可借鑒摩托羅拉Mesh網(wǎng)絡(luò)采用一種專有的距離矢量路由算法MSR(文獻(xiàn)[4]),即提供多種已知路由,但不維持關(guān)于某個(gè)地區(qū)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)的信息。
2組網(wǎng)測(cè)試
為了驗(yàn)證該組網(wǎng)方法的可行性和有效性,組建一個(gè)小型無線局域網(wǎng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試。
2.1組網(wǎng)設(shè)備
(1)無線接入點(diǎn)(AP):NETGEARWG602v4(1臺(tái))。(2)無線路由器(WR):①TP-LINKTL-WR2041N(1臺(tái));②TP-LINKTL-WR842N(1臺(tái));③TP-LINKTL-MR13U(2臺(tái))。(3)無線終端:筆記本。
2.2網(wǎng)絡(luò)組建
網(wǎng)絡(luò)組建方法(圖2):首先,將無線子網(wǎng)1、無線子網(wǎng)2、無線子網(wǎng)3和有線網(wǎng)絡(luò)利用組網(wǎng)技術(shù)分別與無線接入點(diǎn)(WG602v4)進(jìn)行橋接;其次,在有線網(wǎng)絡(luò)中,通過對(duì)無線路由器的配置使FTP服務(wù)器(IP地址:192.168.1.200)具有類似無線網(wǎng)卡的功能,從而易于接入無線網(wǎng)絡(luò)中;然后,利用無線移動(dòng)終端(智能手機(jī)、筆記本等)在無線子網(wǎng)1、無線子網(wǎng)2和無線子網(wǎng)3所覆蓋的范圍內(nèi)任意接入,向有線網(wǎng)絡(luò)中的FTP服務(wù)器上傳數(shù)據(jù),從而測(cè)試整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率。無線子網(wǎng)1中的WR具有3根高規(guī)格的MiMo架構(gòu)的可同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的天線和高達(dá)450Mbps的無線傳輸速率;無線子網(wǎng)2中的WR具有2根高規(guī)格的MiMo架構(gòu)的可同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的天線和高達(dá)300Mbps的無線傳輸速率;無線子網(wǎng)3中的WR具有內(nèi)置天線和高達(dá)150Mbps的無線傳輸速率,且內(nèi)置10400mAh電池,大流量傳輸下可連續(xù)使用24~26小時(shí)。
2.3設(shè)備配置
2.3.1AP配置該AP可設(shè)定多種工作模式:一般的無線接入點(diǎn)模式(AccessPoint);點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的橋接模式(Point-to-PointBridge),同時(shí)能提供無線覆蓋;點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的橋接模式(Point-to-MultipointBridge),同時(shí)能提供無線覆蓋;轉(zhuǎn)發(fā)模式(Repeater);無線客戶端模式(Wirelessclient)。V4版本更是支持Macclone,其具體配置方法如下:①將計(jì)算機(jī)IP設(shè)為192.168.0.200、子網(wǎng)掩碼設(shè)為255.255.255.0后與AP相連;②登錄AP管理界面,在“SetupWirelessSet-tings”中配置AP的無線參數(shù):“Country/Region”設(shè)為“Asia”,“Channel/Frequency”選擇信道6;③在“SetupSecuritySettings”中配置AP的安全加密策略,即“SecurityType”選擇“WPA-PSK/WPA2-PSK”,“EncryptionType”選擇“TKIPandAES”,“UseWPAwithpre-sharedkeyPasswordPhrase”中輸入長度介于8~63個(gè)字符的密碼;④在“Ad-vancedWirelessBridging”中配置AP點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無線橋接:點(diǎn)擊“WirelessMulti-PointBridging”,在“RemoteMACAddress”中填寫WR的MAC地址,點(diǎn)擊“Add”,添加到“WirelessRemoteAccessPointList”中;⑤在“SetupIPSettings”中配置AP的IP地址:“IPAddressDHCPClient”設(shè)為“Dis-able”,“IPAddressIPAddress”設(shè)為192.168.1.100,“IPAddressIPSubnetMask”設(shè)為255.255.255.0,“IPAddressDefaultGateway”設(shè)為192.168.1.1;⑥保存各配置后重新啟動(dòng)AP,完成配置。
2.3.2無線子網(wǎng)中WR配置在無線子網(wǎng)中,各WR的配置基本相同。具體配置方法如下:①將計(jì)算機(jī)IP設(shè)為192.168.1.101、子網(wǎng)掩碼設(shè)為255.255.255.0后與WR相連;②登錄WR管理界面,設(shè)置WR的LAN口地址:“網(wǎng)絡(luò)參數(shù)LAN口設(shè)置”,設(shè)置WR的IP,需要注意的是,防止2.3.1節(jié)中AP及各WR間IP地址沖突,保存后重啟WR;③重新登陸WR,開啟并設(shè)置WDS:“無線設(shè)置基本設(shè)置”中勾選“開啟WDS”,點(diǎn)擊“掃描”搜索周圍無線信號(hào),選擇2.3.1節(jié)中配置的AP的SSID號(hào),點(diǎn)擊“連接”,信道、模式及加密信息(密鑰類型和密鑰)設(shè)置成與AP相同;同時(shí),為了實(shí)現(xiàn)終端用戶在此網(wǎng)絡(luò)中無線漫游,設(shè)置WR的SSID與2.3.1節(jié)中AP相同,然后“保存”;④關(guān)閉WR的DHCP服務(wù)器:在“DHCP服務(wù)器”中,選擇“不啟用”;⑤設(shè)置WR無線安全:在“無線網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)置”中設(shè)置WR的無線安全,選用和2.3.1節(jié)中AP一樣的“WPA-PSK/WPA2-PSK”加密方法;⑥保存各配置后重新啟動(dòng)WR,完成配置。
2.3.3有線網(wǎng)絡(luò)中WR配置通過對(duì)該子網(wǎng)中WR進(jìn)行配置,使FTP服務(wù)器具有類似無線網(wǎng)卡的功能,從而易于接入無線網(wǎng)絡(luò)中。配置方法如下:①將WR模式選擇開關(guān)撥到AP模式;②將計(jì)算機(jī)IP設(shè)為192.168.1.101、子網(wǎng)掩碼設(shè)為255.255.255.0后與WR相連;③登錄WR管理界面,設(shè)置WR的LAN口地址:“網(wǎng)絡(luò)參數(shù)LAN口設(shè)置”,設(shè)置WR的IP,注意避免與前面配置的IP地址沖突,保存后重啟WR;④配置WR工作模式:進(jìn)入管理界面,選“設(shè)置向?qū)А?,點(diǎn)“下一步”,選擇“客戶端模式”;⑤設(shè)置SSID:在④中繼續(xù)點(diǎn)“下一步”,在“設(shè)置向?qū)o線設(shè)置”的“無線網(wǎng)絡(luò)名稱”中,選擇2.3.1節(jié)中配置的AP的SSID號(hào);⑥設(shè)置無線安全:在“設(shè)置向?qū)o線設(shè)置”的“無線安全選項(xiàng)”中,將WR的加密方式和密鑰設(shè)置成與2.3.1節(jié)中的AP一樣;⑦保存各配置后重新啟動(dòng)WR;⑧WR重啟完成后,用網(wǎng)線將FTP服務(wù)器與WR連接,將FTP服務(wù)器“本地連接”的IP地址設(shè)為192.168.1.200,子網(wǎng)掩碼設(shè)為255.255.255.0。
2.4測(cè)試結(jié)果
在無線子網(wǎng)1、2、3覆蓋范圍內(nèi),先將筆記本通過無線網(wǎng)卡任意接入各無線子網(wǎng),再通過AP接入整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)中;然后在筆記本上登陸有線網(wǎng)絡(luò)中的FTP服務(wù)器,并向其傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果如圖3所示,具體為:(1)無線子網(wǎng)3內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率為176.6kB/s;(2)無線子網(wǎng)2內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率為318.4kB/s;(3)無線子網(wǎng)1內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸速率為441.8kB/s。根據(jù)測(cè)試結(jié)果,可以得出如下結(jié)論:(1)整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)具有較好的傳輸速率(>100kB/s)。(2)無線子網(wǎng)1路由器性能最好,傳輸速率也最高,無線子網(wǎng)3路由器性能最差,傳輸速率也最差,所以路由器性能越好,傳輸速率越高。(3)因?yàn)槭窃诟鳠o線子網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)隨意接入,所以整個(gè)網(wǎng)絡(luò)延展性好,覆蓋能力強(qiáng)。
3擴(kuò)展應(yīng)用
3.1組建廣域網(wǎng)該無線Mesh網(wǎng)絡(luò)既可以作為獨(dú)立的局域網(wǎng)使用,實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)高速通信,也可以通過通信衛(wèi)星組成災(zāi)區(qū)廣域網(wǎng),實(shí)現(xiàn)整個(gè)災(zāi)區(qū)內(nèi)通信,還可將災(zāi)區(qū)各無線Mesh網(wǎng)絡(luò)組成的廣域網(wǎng)通過衛(wèi)星鏈路接入非災(zāi)區(qū)地面互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)災(zāi)區(qū)與非災(zāi)區(qū)的通信。應(yīng)急通信鏈路如圖4所示。由圖4可見,當(dāng)處于一個(gè)無線Mesh網(wǎng)中的終端a要與處在另一個(gè)無線Mesh網(wǎng)中的終端b通信時(shí),終端a首先向本地通信基站A發(fā)送通信請(qǐng)求,請(qǐng)求信息沿最佳路由經(jīng)過各節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)基站A;基站A收到通信請(qǐng)求后,通過下行鏈路(基站到控制中心為下行鏈路,反之為上行鏈路)向控制中心發(fā)送信息,提出通信申請(qǐng);控制中心收到信息后,向基站A發(fā)送確認(rèn)信息并通知基站B,控制中心收到基站B的確認(rèn)信息后分配信道;通信信道建立后,終端a向基站A發(fā)送通信信息,基站A再將通信信息通過衛(wèi)星鏈路傳送給基站B,基站B將收到的信息經(jīng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)傳給終端b。通信完成后,任何一個(gè)基站都可發(fā)起通信鏈路拆除信號(hào),控制中心收到拆除信號(hào)后,進(jìn)行通信完成確認(rèn),收到確認(rèn)信息后,網(wǎng)控中心拆除基站A和B之間的通信鏈路,將信道收回。
3.2現(xiàn)場(chǎng)集群通信不通過衛(wèi)星,利用集群技術(shù),將各Mesh網(wǎng)連接,建立現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急救援網(wǎng)絡(luò),協(xié)調(diào)各救援群體,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D5所示。由圖5可見,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急移動(dòng)指揮車可以作為中心利用無線Mesh技術(shù)把下面所屬的設(shè)備互聯(lián);同時(shí),還可利用集群技術(shù),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)指揮車數(shù)量完成不同的組網(wǎng)方案:單車單中心、多車單中心和多車多中心。
4結(jié)語
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