1、無線網絡與移動(ydng)計算技術無線自組織網絡攻防原理與實踐哈爾濱工業大學（威海）計算機科學與技術學院(xuyun)教授 遲樂軍 QDCLJ163.COM 2012.03共八十九頁課程學時(xush)與課程安排總學時：30 授 課：22 實 驗：8主要內容涵蓋(hn i)：無線網絡的基本概念、應用、體系結構無線網絡的關鍵技術Ad Hoc網絡路由服務質量和能量意識無線網絡的常見的攻擊形式無線網絡的主要的防護技術共八十九頁課程(kchng)學時與課程(kchng)安排總學時：30 授 課：22 實 驗：8考 核：平時+翻譯論文+讀書體會主要內容涵蓋：無線網絡的基本概念、應用、體系結構無線網絡的關

2、鍵技術Ad Hoc網絡路由服務質量和能量意識無線網絡的常見的攻擊形式(xngsh)無線網絡的主要的防護技術共八十九頁Resource（主要(zhyo)參考文獻）易 平 著，無線網絡攻防原理與實踐，清華(qn hu)出版社，2010年1月易平等著，無線自組織網絡與對等網絡原理與實踐，清華出版社，鄭少仁等著，Ad Hoc網絡技術，人民郵電出版社，2005年1月IETF Mobile Ad-hoc Networks (MANET) Working Group/html.charters/manet-charter.htmlS. Corson, J. Macher, Mobile Ad hoc Net

3、working (MANET): Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations, RFC 2501, January 1999C. Perkins, E. Belding-Royer, et al., Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing, RFC 3561, July 2003David B. Johnson, et al., The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks

4、 (DSR), draft-ietf-manet-dsr-10.txt, July 2004I. Chakeres, C. Perkins, Dynamic MANET On-demand (DYMO) Routing, draft-ietf-manet-dymo-06.txt, October 2006T. Clausen, et al., Optimized Link State Routing Protocol (OLSR), RFC 3626, October 2003R. Ogier, et al., Topology Dissemination Based on Reverse-P

5、ath Forwarding (TBRPF), RFC 3684, February 2004 S. Basagni et al, Mobile Ad Hoc Networking, IEEE Press (John Wiley & Sons), 2004 共八十九頁基礎知識概述(i sh)概述(i sh)體系結構Ad Hoc網絡路由服務質量和能量意識共八十九頁基礎知識概述(i sh)一、引言無線信道的特征廣播型：單機發射，多機接受信道隨空間變化:空間環境不同導致信道特性不同；信道隨時間變化：有快速變化和較慢的變化的區別。傳播距離有限：距離增大，信號衰減。多徑效應：信號可沿不同的途徑(tjng

6、)到達接收機。相互之間形成干擾。共八十九頁基礎知識概述(i sh)無線通訊系統處于通信網的末端，引出(yn ch)接入問題“距離用戶最后一公里”的問題。 具有無需預先架設基礎設施可臨時快速組網可用于特殊的環境，如海洋資源監測、戰場信息收集等Ad hoc、傳感器網絡、穿戴計算機等是無線通信的一個新的技術領域共八十九頁基礎知識概述(i sh)二、無線通信系統的網絡結構有基礎設施的網絡結構必須預先規劃、設計和布設的網絡典型(dinxng)：蜂窩系統、無線局域網、集群移動通訊系統無基礎設施的網絡結構無需預先規劃、設計和布設的網絡。典型：軍用PRNET、IEEE802.11中的AD HOC模式和藍牙技術

7、屬自組網絡技術共八十九頁基于預先(yxin)架設網絡基礎設施的無線網絡蜂窩網絡移動終端(zhn dun)通過基站接入移動通信網絡無線局域網移動終端通過無線接入點接入Internet依賴于基站、無線接入點等現有基礎設施網絡共八十九頁基礎知識概述(i sh)無線通信系統(xtng)的網絡結構共八十九頁基礎知識概述：三類典型的系統(xtng)實例蜂窩移動(ydng)通信系統： 有基礎設施的藍牙技術： 無基礎設施結構無線局域網： 既支持有基礎設施的組網模式也支持無基礎設施的組網模式共八十九頁基礎知識概述：蜂窩移動通信(tng xn)系統1946年出現，以基地臺為中心，覆蓋70-80公里，設備體積較大，

8、主要(zhyo)支持語音系統。已經出現三代：第一代只支持語音業務的模擬通信體系（國際間不兼容）第二代支持語音和低速電路型數據業務（如短信等等，可提供所謂“全球通”話音業務外，已經可以提供低速的數據業務了，也就是收發短消息之類）第三代支持高速率的多媒體和數據業務（手機上網、視頻應用）3代半？第四代？最大的數據傳輸速率超過100Mbit/s（能提供難以想象的服務??？）共八十九頁基礎知識概述：蜂窩移動通信(tng xn)系統主流通訊服務提供商采用蜂窩網絡。蜂窩網絡把移動電話的服務區別分為一個個正六邊形的子區，每個小區設一個基站。形成了形狀酷似(k s)“蜂窩”的結構。蜂窩網絡又可分為模擬蜂窩網絡和數

9、字蜂窩兩種網絡蜂窩網絡被廣泛正六邊形被認為是使用最少個結點可以覆蓋最大面積的圖形，出于節約設備構建成本的考慮，正六邊形是最好的選擇。這樣的網絡形狀非常象蜂窩故被稱作蜂窩網絡共八十九頁基礎知識概述： 蜂窩(fngw)移動通信系統蜂窩網絡主要由：移動站，基站子系統，網絡子系統.三部分組成移動站就是我們的網絡終端設備如手機等網絡終端設備 。基站子系統包括我們日常見到的移動機站（大鐵塔）、無線收發設備、專用網絡（一般(ybn)是光纖）、無數的數字設備等等的。把基站子系統看作是無線網絡與有線網絡之間的轉換器。 共八十九頁基礎知識概述(i sh)：蜂窩移動通信系統結構移動臺作為用戶終端與基站建立全雙工無線

10、通信連接完成通信的無線接入基站通過與骨干網的有線的連接，完成移動臺與骨干網的通信接入移動臺之間不能直接通信，必須通過基站轉接才能達成相互之間通信的目的基站有兩個通信接口：空中(kngzhng)和與骨干網的接口共八十九頁基礎知識概述： 蜂窩系統的基本(jbn)思想用多個小功率發射機代替一個大功率發射機，每個小發射區對應(duyng)的小覆蓋區成為一個小區每個小區分配一組信道，對應于使用一組無線資源相鄰小區使用不同的無線資源，使得相互之間不形成干擾相距較遠的小區可以重復使用相同的無線資源利用無線資源的空間復用，從而使系統的容量大為提高共八十九頁基礎知識概述(i sh)：蜂窩狀的網絡結構的優點采用蜂

11、窩網絡技術最大的好處是頻率可以重復使用。通信時，每個人要占用一個信道（同時通話的人多了，有限的信道可能不夠使用(shyng)會出現通信阻塞的現象。）蜂窩結構就可以使用同一組頻率在若干個相隔一定距離的小區重復使用，從而達到節省頻率資源的目的。例如：將一個城市分成72個小區，每12個小區組成一個小區群。讓他們共同使用300個頻道。那么，我們就可以將300個頻道分成12個頻道組，每個組25個頻道，第一個小區群使用第1組頻道，第二個小區群使用第2組頻道，以此類推。共八十九頁基礎知識概述(i sh)：蜂窩狀的網絡結構的優點不同小區群的相同編號小區的頻道組是可以重復使用的。盡管這些小區基站所使用的無線電頻

12、率相同，但由于他們彼此相隔較遠，而電波作用范圍有限，彼此不會造成干擾。一組頻率就可重復使用6次，原本(yunbn)300個頻道只能供300個用戶同時通話，現在卻可同時供1800個用戶同時通話了。 共八十九頁基礎知識概述(i sh)：蜂窩狀的網絡結構的優點蜂窩移動(ydng)電話系統主要由移動(ydng)臺（汽車電話、手機等），無線基站以及移動(ydng)電話交換中心組成。每個小區基站均與移動電話交換中心連接，形成一個蜂窩移動電話網。移動電話網還與市內公用電話網以及國內、國際長途電話網相連，使移動電話用戶不僅可以與網內的移動電話用戶通電話，還可以與更大范圍內的移動用戶和固定用戶通電話。共八十九頁

13、基礎知識概述(i sh)：小結蜂窩移動通信系統(xtng)屬典型的有基礎設施的網絡。不支持終端之間的直接通信，用戶終端之間必須經過基站轉接才能完成通信。網絡基礎設施起控制中心的作用無線資源的分配、越區切換、呼叫建立等控制功能都采用中心仲裁方式共八十九頁基礎知識概述(i sh)：藍牙技術藍牙技術無基礎設施網絡，自組網的一種開放性的、短距離無線通信技術標準可作為一種微型(wixng)的、廉價的通信模塊嵌入各類信息設備中，使這些數字設備在較小的范圍內通過無線連接的方式實現組網互聯可實現靈活、安全、低成本、小功耗的話音和數字通信共八十九頁基礎知識概述：藍牙的網絡結構及通信(tng xn)過程藍牙的基本

14、網絡拓撲是皮網（PICONET）每個皮網有一個主節點和最多7個激活(j hu)的從節點組成。Master/Slave共八十九頁基礎知識概述：藍牙(ln y)的網絡結構及通信過程共八十九頁基礎知識概述：藍牙的網絡結構及通信(tng xn)過程共八十九頁基礎知識概述(i sh)：兩種類型的鏈路同步 面向(min xin)連接的 鏈路（SCO）異步 無 連 接 鏈路（ACL）共八十九頁基礎知識概述(i sh)：藍牙的網絡結構及通信過程兩個以上皮網可以組成所謂(suwi)的散射網。兩個皮網通過節點S/M連接經過多跳實現相互之間的通信。共八十九頁基礎知識概述：藍牙(ln y)技術小結藍牙數字組網，不需基

15、礎設施，可臨時組網支持小的網絡結構，不涉及路由的問題雖然分主、從節點(ji din)，但都是臨時形成的主/從節點在各個方面都是完全相同的這種結構中主節點起到了控制中心和中繼轉發器的作用共八十九頁基礎知識概述(i sh)：傳感器網絡（WSN）傳感器網絡(Wireless Sensor Networks, WSN)是自組網發展的重要方向之一；它是由密集布設在觀測場所的大量、小型、低成本的傳感器節點組成(z chn)，這些傳感器節點協同工作對觀測對象的多種屬性自動觀測，并將測試結果上報。傳感器網中的傳感器節點一般具有探測能力、無線通信自動組網能力和信號與信息的處理能力。它是一種特殊的自組網。共八十九

16、頁無線傳感器網絡(wnglu)在傳感器網絡中，各個無線節點靜態地隨機分布在某一區域傳感器負責收集區域內的聲音、電磁或地震信號等多種信息，將它們發送到網關節點網關節點具有更大的處理能力，能夠進一步處理信息，或有更大的發送范圍，可以將信息送往某個大型網絡，使遠程用戶(yngh)能夠檢索到該信息。共八十九頁無線傳感器網絡(wnglu)一個傳感器節點由4個基本部分組成，即感應單元、處理單元、收發單元和電源。其中，處理單元通常帶有一個小型存儲器，它的主要功能是與其它傳感器節點協作(xizu)，執行指派的感知任務以及管理內部程序。此外還應該包括與應用相關的其它部分，比如定位系統、動力系統等。共八十九頁無線

17、傳感器網絡(wnglu)傳感器網絡節點的協議棧主要包括電源管理協議移動管理協議任務管理協議涉及的網絡協議層 物理(wl)層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層 共八十九頁2.6 無線傳感器網絡(wnglu)物理層：采用簡單可靠的收發調制技術介質接入控制(MAC，Media Access Control)協議必須是能量感知的同時應該具有盡量降低與相鄰節點的通信碰撞(pn zhun)概率的處理能力網絡層：進行網絡的自組織和數據的路由轉發傳輸層：根據傳感器網絡的需要進行數據流維護應用層：則根據感知任務建立不同類型的應用軟件 共八十九頁無線傳感器網絡(wnglu)功率管理協議：管理傳感器節點如何使用它

18、的能量移動(ydng)管理協議：檢測、記錄傳感器節點的移動，從而可以維護路由，同時傳感器節點可以感知相鄰的傳感器節點，有效均衡它們的能量和任務任務管理協議：可以均衡和規劃一個特定區域傳感器節點的感知任務。比如，一些傳感器節點根據它們的電源能量完成比其它傳感器節點更多的任務，這樣傳感器節點能夠用一種能量高效使用的方式進行任務分發、協同工作，共享它們之間的資源。共八十九頁無線傳感器網絡(wnglu)電源、移動和任務管理協議能夠使傳感器節點協同執行感知任務，并降低網絡的能耗。 傳感器網絡具有廣闊的應用領域和市場價值前景。無線傳感器網絡通過感知、收集、分析、處理各種信息，（例如溫度(wnd)、濕度等）

19、來支持特定應用無線傳感器網絡通過融合處理信息，實現戰場防御、戰場偵察、安全監視、環境監控、醫療診斷、作物監視、珍稀動物監護、貨物跟蹤等在條件惡劣的環境下，傳感器網絡有著獨特的優勢。共八十九頁無線傳感器網絡(wnglu)網絡的快速部署、自組織能力、容錯抗摧毀等特性能夠實現指揮調度、移動計算和通信、監視偵察、目標定位等功能在軍事上的典型應用包括：戰場地面移動傳感器和無人航空器之間的鏈接和協作(xizu)管理戰區內的情報、監控、偵察設備，并對收集的信息進行后續處理、使用和分發建立本土邊防安全防御網及其基礎設施防御網，化學或生物危險的預警對目標進行識別、跟蹤和定位，實現知己知彼，百戰不殆 共八十九頁無

20、線傳感器網絡(wnglu)傳感器網絡與移動ad hoc網絡的主要差別在于：傳感器網絡中的傳感器節點數量眾多傳感器網絡中的傳感器節點分布稠密傳感器網絡中的網絡拓撲經常(jngchng)變化傳感器網絡中節點通信主要采用廣播(Broadcast)或組播(Multicast)兩種方式傳感器網絡中節點的能量、計算能力和存儲空間有限共八十九頁無線分布式傳感器自組網體系結構介質訪問控制技術動態分群算法和路由協議地址自動分配技術基于分布式多傳感器的信息融合(rngh)技術協同信號處理中的信息分發、共享技術功率控制技術傳感器網絡(wnglu)技術研究的關鍵技術：共八十九頁國外的研究主要包括：傳感器設計網絡體系結

21、構研究高效的數據傳送方式數據融合和分發算法分布式協作處理和信息過濾技術異種網絡的互聯等方面目的是為了建立一個可以快速布置的、具有(jyu)自組織能力和容錯能力的低成本、低功耗的多功能傳感器網絡共八十九頁幾個典型項目中的研究重點：SensorNet和PACMAN等項目主要針對傳感器網的傳送層、網絡層、數據層以及(yj)物理層進行整體研究WINS和Dynamic Sensor Network等項目主要針對傳感器網絡互聯、路由協議和功率控制等方面進行研究SPINS和DataSpace等項目主要針對傳感器網絡安全、數據分發等進行研究研究主要集中在美國各高校的研究機構內廣闊的應用前景和巨大使用潛力，正吸

22、引更多的機構和組織加入其開發研究中共八十九頁歐盟的研究(ynji)現狀歐盟IST下設了若干個采用自組網絡研究解決車輛之間通信問題的項目，較重要的有CARTALK2000,FLEETNET等。代表項目：CARTALK2000是一個研究開發(kif)基于車輛之間的通信輔助駕駛系統項目。項目的研究目標開發駕駛員協同輔助系統；作為通信裝置的無線移動自組織網絡，為未來標準化作準備。共八十九頁歐盟的研究(ynji)現狀FLEETNET也是一個基于(jy)自組網的車輛間通信項目。項目的研究目標：開發一個車輛間的通信平臺，這個平臺應該能夠實現示范作用，技術解決方案能夠標準化實現設計的通信協議的主要功能，并將示

23、范系統能夠集成到演示車輛中實現一些合適的演示，以展示這個項目在車輛之間通信方面的優越性開展商務模式和市場推介方案的研究共八十九頁小 結介紹了無線通訊的基本概念無線網絡的特點自組網的特性傳統的技術不能直接使用信道資源的競爭使用帶來新的問題路由的問題必須尋求新的解決方案能源短缺引發(yn f)新的需求安全問題不容忽視共八十九頁基礎知識概述(i sh)：自組織網絡的應用需求臨時會議/緊急情況科學考察/探險/軍事戰場接入網絡服務商所需的時間和成本(chngbn)現有服務和架構的性能或者能力遠離網絡基礎設施而希望保持與網絡的連接無網絡基礎設施可用不想使用網絡設施網絡基礎設施范圍外自組織網絡共八十九頁基礎

24、知識概述：自組織(zzh)網的起源1972年分組無線網（PRNET）戰場環境下的數據通信1983年抗毀自適應網絡（SURAN）支持大規模網絡適應戰場快速變化環境需要的自適應網絡協議1994年全球(qunqi)移動通信系統（GloMo）滿足軍事應用需要的、可快速展開、高抗毀性的移動信息系統DARPA資助Defense Advanced Research Project Agency共八十九頁隨著我國電信市場競爭的加劇，找準和開拓新的業務增長點成了電信運營商和設備提供商在市場中掌握先機的關鍵。采用移動Ad Hoc網絡技術的MESH無線區域網等業務被認為是未來的業務熱點之一。甚至(shnzh)有人稱

25、：就象IP網絡改造傳統電信網絡一樣，移動Ad Hoc網絡技術可能對現有移動通信網絡的結構和運營模式帶來劃時代的影響?；A知識概述： 自組織網絡(wnglu)技術研究的意義共八十九頁基礎知識概述(i sh)： Ad Hoc無線網絡概念一組帶有無線收發裝置的移動終端組成的一個多跳的、臨時性 自創建（Self-Creating)、自組織(Self-Organizing)、自管理（Self-Administering)系統。不依賴(yli)預設的基礎設施而臨時組建。移動終端具有路由功能，可以通過無線連接構成任意的網絡拓撲。可獨立工作，也可與Internet或蜂窩無線網絡連接。一種新的組網技術，可以和其

26、他許多平臺結合使用！共八十九頁基礎知識概述(i sh)：自組織功能Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi共八十九頁基礎知識概述(i sh)：動態變化的網絡拓撲Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi共八十九頁基礎知識概述(i sh)： 自動最佳路由選擇最佳路由備選替換路由有線回傳Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi共八十九頁最佳路由備選替換路由有線回傳

27、Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi支持(zhch)移動IP功能基礎知識概述(i sh)： 無縫漫游共八十九頁基礎知識概述：方便(fngbin)擴展Wi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-FiWi-Fi共八十九頁基礎知識概述：自組織網絡(wnglu)研究1991年IEEE 802.11首次提出“Ad Hoc網絡”自組織、對等式、多跳無線移

28、動通信(tng xn)網絡1997年IETF成立MANET工作組基于IP的無線多跳網絡路由2003年IRTF成立ANS研究組其它研究機構ClosedAd Hoc：For the specific purpose onlyMANET：Mobile Ad-hoc NetworksANS：Ad Hoc Networks Scalability共八十九頁Ad Hoc網絡(wnglu)的定義由一組帶有無線通信收發裝置的(移動)終端節點組成的一個多跳臨時性自治系統每個(移動)終端同時具有路由器和主機兩種功能：作 為 主 機：終端需要運行面向用戶的應用程序；作為路由器：終端需要運行相應的路由協議節點間路由通

29、常由多跳(Hop)組成不需要網絡基礎設施，可以在任何地方、任何地點快速(kui s)構建多跳無線網絡、自組織網絡、無固定設施的網絡或者對等網絡共八十九頁Ad Hoc網絡(wnglu)的特點（1）獨立組網不需要任何預先網絡基礎設施動態拓撲節點移動/開機/關機節點無線發送功率(gngl)變化、無線信道干擾或者地形等因素影響自組織無控制中心節點故障不會影響到整個網絡節點之間通過無線連接形成的網絡拓撲結構隨時可能發生變化，而且變化的方式和速度可能都是無法預測的共八十九頁Ad Hoc網絡(wnglu)的特點（2）多跳路由接收端和發送端可使用比兩者直接通信小得多的功率進行通信，因此節省了能量消耗通過中間節

30、點參與分組轉發，能夠有效(yuxio)降低對無線傳輸設備的設計難度和成本，同時擴大了自組織網絡的覆蓋范圍共八十九頁Ad Hoc網絡(wnglu)的特點（3）特殊的無線信道特征無線信道提供的網絡帶寬比有線信道低得多競爭無線共享信道產生碰撞信號衰落、噪聲干擾以及信道之間的干擾等終端的局限性能量、存儲、計算等資源受限安全性差無線鏈路的開放性移動性導致節點之間信任關系的變化可擴展性不強節點之間的相互干擾造成(zo chn)網絡容量下降各節點吞吐量隨網絡節點總數的增加而下降存在單向無線信道終端發射功率的不同及地形環境的影響共八十九頁Ad Hoc網絡(wnglu)與Sensor網絡Sensor網絡可以看作

31、是一種特殊類型的Ad Hoc網絡各個無線節點靜態地隨機分布在某一區域。傳感器負責收集區域內的傳感信號，將它們發到網關節點網關具有更大的處理(chl)能力，能進一步處理(chl)信息，并且具有更大的發送范圍，可將信息送往某個大型網絡（Internet）并且到達最終的用戶與一般Ad Hoc網絡相比：節點數量多、分布稠密節點的能量、計算、存儲等資源進一步受限共八十九頁Ad Hoc網絡(wnglu)與無線局域網單跳 與 多跳研究重點不同通信(tng xn)模式不同主要研究集中在物理層和數據鏈路層移動終端的所有通信必須經過無線接入點進行自組網絡為多跳網絡，存在路由問題Ad Hoc網絡的研究內容主要以路由

32、協議為核心的網絡層設計Ad Hoc網絡中移動終端的通信是對等的無線局域網為單跳網絡，不存在路由問題共八十九頁移動(ydng)Ad Hoc網絡(MANET)與移動IPMANET移動(ydng)IP共八十九頁Ad Hoc網絡所面臨(minlng)的問題(1)特殊的信道共享方式共享信道隱藏節點問題/暴露節點問題動態變化網絡拓撲傳統路由協議花較高代價獲取的路由信息可能已經陳舊有限的無線傳輸帶寬減少節點之間的交換的消息減少控制消息帶來的額外開銷有限的能量能量管理機制，各層考慮能量控制，包括網絡層路由安全問題無線信道的開放性更容易受到各種攻擊移動性使得節點的信任關系(gun x)不斷變化由于節點資源受限，

33、安全機制應該是分布式的RTS/CTS，CSMA/CA網絡路由時需考慮共八十九頁Ad Hoc網絡所面臨(minlng)的問題(2)網絡管理拓撲管理確定將一組節點組織成網絡的機制移動性管理跟蹤網絡中移動節點的位置(wi zhi)服務質量管理多跳拓撲動態變化的移動Ad Hoc網絡使得服務質量保證更加困難自動配置共八十九頁實現(shxin)Ad Hoc網絡的關鍵技術路由協議服務質量管理功率控制(kngzh)傳輸層性能Ad Hoc網絡互聯安全問題網絡管理感知網絡拓撲結構的變化維護網絡拓撲的連接高度自適應性能量、服務質量等約束信道接入技術節能機制多個Ad Hoc網絡互聯Ad Hoc內部節點訪問Intern

34、et共八十九頁內容(nirng)概述(i sh)體系結構Ad Hoc網絡路由服務質量和能量意識共八十九頁基礎知識概述：自組網的節點(ji din)結構主機+路由器+無線收發裝置=網絡節點主機：運行應用程序,完成(wn chng)數據處理等功能路由器：運行路由協議，完成路由選擇、轉發分組等功能無線收發裝置：完成數據傳輸功能共八十九頁網絡結構平面結構所有節點(ji din)地位平等層次結構網絡被劃分為簇（Cluster）每個簇由簇首節點(Cluster Head)和簇成員節點(Cluster Member)構成簇首節點可形成更高一級的網絡平面(pngmin)結構層次結構共八十九頁平面(pngmin

35、)結構和層次結構比較平面結構層次結構完全分布式的網絡多個簇組成的網絡所有節點的地位是平等的節點被分為簇首和簇成員簇首預先指定或者由選擇算法產生不存在網絡瓶頸可存在多條路徑網絡健壯性好簇首節點可能成為網絡瓶頸到簇外的通信都須通過簇首節點進行可擴展性差每個節點都需要知道到達所有其它節點的路由適用于中小規模的網絡可擴展性好簇內路由信息局部化適用于大規模網絡共八十九頁網絡協議?；赥CP/IP體系結構與Internet互聯傳統路由協議需要修改，以適應(shyng)網絡拓撲結構動態變化傳輸層實現適應于無線網絡的端到端可靠服務Ad Hoc網絡多用于能量受限的環境，能量管理尤為重要，因此各層都定義相應的節能

36、機制可選功能(gngnng)共八十九頁Ad Hoc網絡(wnglu)中的跨層設計嚴格分層的體系結構(OSI參考模型，TCP/IP模型) 協議的設計缺乏足夠的適應性，不能滿足Ad Hoc網絡動態變化的需求，特別是在能量或者QoS等約束條件下跨層體系結構任意層之間能夠進行信息(xnx)交互協作在動態環境下，根據能量或者QoS等約束條件自適應調節避免重復的功能，減少開銷減少反應時間，快速適應網絡動態變化共八十九頁自組網絡(wnglu)涉及的關鍵技術路由協議(xiy)MAC協議（媒介訪問控制協議）自組網絡中網絡與信息的安全性QOS保證框架與技術功率控制與管理技術等共八十九頁 QOS保證(bozhng)

37、QOS就是網絡為用戶傳送端到端數據時必須滿足(mnz)的一套可測量的預先定義的基于端到端性能的服務屬性。無線網絡主要面臨以下問題：鏈路質量難以預測鏈路帶寬難以預測分布式控制難度較大網絡拓撲變化難以預測共八十九頁 QOS保證(bozhng)QOSMAC的工作應該包括：支持有優先級的介質(jizh)在競爭中優先接入支持較高的網絡的吞吐量支持可靠的單播傳輸提供可靠的資源預留提供及時的限時接入共八十九頁 功率(gngl)控制與管理功率(gngl)控制與管理主要包括:控制發送功率的大小管理節點的工作狀態必要性：發送功率的大小影響節點的能耗和傳輸距離的遠近，也影響無線資源的空間復用性節點有兩種狀態：激活狀

38、態和非激活狀態激活 狀態：節點正在發送或接收數據的狀態非激活狀態：節點空閑但有可能在偵聽信道的使用狀況，監聽時節點接收機的部分功能模塊還在工作共八十九頁功率(gngl)控制與管理功率(gngl)控制和管理需主要考慮的問題：降低能耗，盡量延長節點和網絡的壽命在保證網絡聯通性的前提下，降低發射功率，使無線資源的空間復用性增大，達到使網絡累計吞吐量最大的目的移動節點的能耗=與通信相關的能耗+與通信無關的能耗與通信無關的能耗占大約總消耗量的一半。電池有限，使節能成為自組網絡的設計的最為重要的目標之一，它影響整個網絡的壽命。研究熱點：狀態控制、MAC層功率控制、功率意識路由協議和拓撲控制。共八十九頁節點

39、狀態控制的基本思想： 盡量讓節點處于休眠狀態以降低能耗MAC層功率控制的基本思想： 通過功率探測過程來獲得發送數據所需的最小功率，然后以最小功率發送。 效果： 節能且增大信道資源的空間(kngjin)復用率。(？)功率控制(kngzh)與管理共八十九頁 自組網絡(wnglu)中網絡(wnglu)與信息安全自組網的脆弱性：無線鏈路（廣播式傳播信息）無基礎設施的分布式網絡（處理(chl)能力低下）動態變化的網絡（身份識別？）節點的特性（資源等匱乏）共八十九頁自組網絡(wnglu)中網絡(wnglu)與信息安全傳統安全機制已經不適應自組網絡：傳統的加密及認證機制無法實現（缺乏足夠的物理保護、沒有中心

40、節點、節點計算能力低下等原因造成）傳統的基于數據庫、文件系統等靜態配置的網絡安全方案不再適用（由于拓撲結構、成員數量、信任關系、網絡中產生和傳輸的數據都是動態的）傳統的防火墻無從部署（網絡邊界模糊）其它，如機密性、完整性、有效性、身份(shn fen)認證和不可否認性等問題共八十九頁無線網絡典型(dinxng)應用 軍事應用災后緊急救援無線傳感器網絡(wnglu)無線局域網絡車輛之間的通信移動辦公家庭局域網絡共八十九頁 1. 軍事(jnsh)應用領域案例1.戰術互聯網可以實行軍車之間、士兵之間、士兵與軍車之間的信息通訊，以保證集中統一指揮、協調作戰（如穿戴計算機系統）美軍的近期數字電臺和互聯網控制器等主要通信設備都使用了ad hoc網絡(wngl