路由协议论文(rip路由协议)

虚拟路由器即Virtual Router，是指在软、硬件层实现物理路由器的功能仿真，属于一种逻辑设备。每个VR应该具有逻辑独立的路由表和转发表，这样就使不同VPN间的地址空间可以重用，并保证了VPN内部路由和转发的隔离性。 用以建设骨干IP网络的设备中出现的新进展，尤其是虚拟骨干路由技术的出现，为Internet服务分配中的全面变化创造了条件。虚拟路由器将使与其他网络用户相隔离并提供对网络性能、Internet地址与路由管理以及管理和安全性的新型Internet服务成为可能。虚拟骨干网路由器在逻辑上将一台物理路由器分为多台虚拟路由器。每台虚拟路由器运行路由协议不同的实例并具有专用 的I/O端口、缓冲区内存、地址空间、 路由表以及网络管理软件。基于虚拟骨干路由器的服务无需增加投资，就可使客户机具有运行专用骨干网的控制权和安全性。控制和管理虚拟路由功能的软件是模块化的软件。软件的多个实例（对应于多个虚拟路由器）在真正的多处理器操作系统（如Unix）上执行。每个虚拟路由器进程利用操作系统中固有的进程与内存保护功能与其他进程相隔离，这就保证了高水平的数据安全性，消除了出故障的软件模块损坏其他虚拟路由器上的数据的可能性。当连接到高速SONET/SDH接口时，为获得线速性能，许多运营商级路由器具有的包转发功能是通过硬件实现的。在具有虚拟路由功能的系统中，这类硬件功能可以在逻辑上被划分并被灵活地分配给一个特定的虚拟路由器。接收和发送数据包的物理I/O 端口或标记交换路径被置于组成一台虚拟交换机的软件模块的控制之下。包缓冲内存和转发表受每台虚拟路由器资源的限制，以保证一台虚拟路由器不会影响到另一台虚拟路由器的运行。虚拟路由技术使每台虚拟路由器执行不同的路由协议软件（例如，最短路径优先、边界网关协议、中间系统到中间系统）和网络管理软件（例如，SNMP或命令行界面）的实例。因此，用户可以独立地监视和管理每台虚拟路由器。不同的协议实例赋予每台虚拟路由器完全独立的IP地址域，这些地址域可以独立地进行配置，不会出现造成冲突的危险。管理功能使每台虚拟路由器可以作为一个独立的实体进行配置和管理。基于用户的安全模块还保证所有的网络管理功能和属于某一虚拟路由器的信息只 能供一定的访问特权访问。每台虚拟路由器的包转发路径与其他虚拟路由器的包转发路径相隔离，从而使管理人员可以单独和独立地管理每台虚拟路由器的性能。系统中一台虚拟路由器上出现的传输流激增不会影响其他的虚拟路由器。这就保证了这种服务的最终用户得到持续的网络性能。虚拟路由器还提供独立的策略和Internet工程任务组差别服务（Diff－Serv）功能，使虚拟路由器可以向最终用户提交完全的定制服务。分配给每台虚拟路由器的I/O端口可以进行编程以对输入包进行计数并保证输入包不超过预先规定的合同。然后包根据自己的服务类型分类进入多条队列。随着虚拟路由功能在骨干网中变得更加普及，在动态精确地满足最终用户的带宽需要的同时，它所具有的提供最终用户对带宽的最大限度的控制和管理的功能将带来许多在价格上具有竞争力、高度定制的IP服务。这些服务将大大改变提供商和客户看待购买带宽世界的方式 。虚拟路由器冗余协议（VRRP：Virtual Router Redundancy Protocol）虚拟路由器冗余协议（VRRP）是一种选择协议，它可以把一个虚拟路由器的责任动态分配到局域网上的 VRRP 路由器中的一台。控制虚拟路由器 IP 地址的 VRRP 路由器称为主路由器，它负责转发数据包到这些虚拟 IP 地址。一旦主路由器不可用，这种选择过程就提供了动态的故障转移机制，这就允许虚拟路由器的 IP 地址可以作为终端主机的默认第一跳路由器。使用 VRRP 的好处是有更高的默认路径的可用性而无需在每个终端主机上配置动态路由或路由发现协议。 VRRP 包封装在 IP 包中发送。使用 VRRP ，可以通过手动或 DHCP 设定一个虚拟 IP 地址作为默认路由器。虚拟 IP 地址在路由器间共享，其中一个指定为主路由器而其它的则为备份路由器。如果主路由器不可用，这个虚拟 IP 地址就会映射到一个备份路由器的 IP 地址（这个备份路由器就成为了主路由器）。 VRRP 也可用于负载均衡。 VRRP 是 IPv4 和 IPv6 的一部分。VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议）是一种容错协议。通常，一个网络内的所有主机都设置一条缺省路由（如图3-1所示，10.100.10.1），这样，主机发出的目的地址不在本网段的报文将被通过缺省路由发往路由器RouterA，从而实现了主机与外部网络的通信。当路由器RouterA 坏掉时，本网段内所有以RouterA 为缺省路由下一跳的主机将断掉与外部的通信。VRRP 就是为解决上述问题而提出的，它为具有多播或广播能力的局域网（如：以太网）设计。我们结合下图来看一下VRRP 的实现原理。VRRP 将局域网的一组路由器（包括一个Master 即活动路由器和若干个Backup 即备份路由器）组织成一个虚拟路由器，称之为一个备份组。这个虚拟的路由器拥有自己的IP 地址10.100.10.1（这个IP 地址可以和备份组内的某个路由器的接口地址相同），备份组内的路由器也有自己的IP 地址（如Master的IP 地址为10.100.10.2，Backup 的IP 地址为10.100.10.3）。局域网内的主机仅仅知道这个虚拟路由器的IP 地址10.100.10.1，而并不知道具体的Master 路由器的IP 地址10.100.10.2 以及Backup 路由器的IP 地址10.100.10.3，它们将自己的缺省路由下一跳地址设置为该虚拟路由器的IP 地址10.100.10.1。于是，网络内的主机就通过这个虚拟的路由器来与其它网络进行通信。如果备份组内的Master 路由器坏掉，Backup 路由器将会通过选举策略选出一个新的Master 路由器，继续向网络内的主机提供路由服务。从而实现网络内的主机不间断地与外部网络进行通信。关于VRRP 协议的详细信息，可以参考RFC 2338。一、 应用实例最典型的VRRP应用：RTA、RTB组成一个VRRP路由器组，假设RTB的处理能力高于 RTA，则将RTB配置成IP地址所有者，H1、H2、H3的默认网关设定为RTB。则RTB成为主控路由器，负责ICMP重定向、ARP应答和IP报文的转发；一旦RTB失败，RTA立即启动切换，成为主控，从而保证了对客户透明的安全切换。在VRRP应用中，RTA在线时RTB只是作为后备，不参与转发工作，闲置了路由器RTA和链路L1。通过合理的网络设计，可以到达备份和负载分担双重效果。让RTA、RTB同时属于互为备份的两个VRRP组：在组1中RTA为IP地址所有者；组 2中RTB为IP地址所有者。将H1的默认网关设定为RTA；H2、H3的默认网关设定为RTB。这样，既分担了设备负载和网络流量，又提高了网络可靠性。VRRP协议的工作机理与CISCO公司的HSRP（Hot Standby Routing Protocol）有许多相似之处。但二者主要的区别是在CISCO的HSRP中，需要单独配置一个IP地址作为虚拟路由器对外体现的地址，这个地址不能是组中任何一个成员的接口地址。使用VRRP协议，不用改造目前的网络结构，最大限度保护了当前投资，只需最少的管理费用，却大大提升了网络性能，具有重大的应用价值。二、工作原理一个VRRP路由器有唯一的标识：VRID，范围为0—255。该路由器对外表现为唯一的虚拟 MAC地址，地址的格式为00-00-5E-00-01-[VRID]。主控路由器负责对ARP请求用该MAC地址做应答。这样，无论如何切换，保证给终端设备的是唯一一致的IP和MAC地址，减少了切换对终端设备的影响。VRRP控制报文只有一种：VRRP通告(advertisement)。它使用IP多播数据包进行封装，组地址为224.0.0.18，发布范围只限于同一局域网内。这保证了VRID在不同网络中可以重复使用。为了减少网络带宽消耗只有主控路由器才可以周期性的发送VRRP通告报文。备份路由器在连续三个通告间隔内收不到VRRP或收到优先级为0的通告后启动新的一轮VRRP选举。在VRRP路由器组中，按优先级选举主控路由器，VRRP协议中优先级范围是0—255。若 VRRP路由器的IP地址和虚拟路由器的接口IP地址相同，则称该虚拟路由器作VRRP组中的IP地址所有者；IP地址所有者自动具有最高优先级：255。优先级0一般用在IP地址所有者主动放弃主控者角色时使用。可配置的优先级范围为1—254。优先级的配置原则可以依据链路的速度和成本、路由器性能和可靠性以及其它管理策略设定。主控路由器的选举中，高优先级的虚拟路由器获胜，因此，如果在VRRP组中有IP地址所有者，则它总是作为主控路由的角色出现。对于相同优先级的候选路由器，按照IP地址大小顺序选举。VRRP还提供了优先级抢占策略，如果配置了该策略，高优先级的备份路由器便会剥夺当前低优先级的主控路由器而成为新的主控路由器。 为了保证VRRP协议的安全性，提供了两种安全认证措施：明文认证和IP头认证。明文认证方式要求：在加入一个VRRP路由器组时，必须同时提供相同的VRID和明文密码。适合于避免在局域网内的配置错误，但不能防止通过网络监听方式获得密码。 IP头认证的方式提供了更高的安全性，能够防止报文重放和修改等攻击。
1 绪论 随着互联网的飞速发展，网络安全逐渐成为一个潜在的巨大问题。网络安全性是一个涉及面很广泛的问题，其中也会涉及到是否构成犯罪行为的问题。在其最简单的形式中，它主要关心的是确保无关人员不能读取，更不能修改传送给其他接收者的信息。此时，它关心的对象是那些无权使用，但却试图获得远程服务的人。安全性也处理合法消息被截获和重播的问题，以及发送者是否曾发送过该条消息的问题。大多数安全性问题的出现都是由于有恶意的人试图获得某种好处或损害某些人而故意引起的。可以看出保证网络安全不仅仅是使它没有编程错误。它包括要防范那些聪明的，通常也是狡猾的、专业的，并且在时间和金钱上是很充足、富有的人。同时，必须清楚地认识到，能够制止偶然实施破坏行为的敌人的方法对那些惯于作案的老手来说，收效甚微。网络安全性可以被粗略地分为4个相互交织的部分：保密、鉴别、反拒认以及完整性控制。保密是保护信息不被未授权者访问，这是人们提到的网络安全性时最常想到的内容。鉴别主要指在揭示敏感信息或进行事务处理之前先确认对方的身份。反拒认主要与签名有关。保密和完整性通过使用注册过的邮件和文件锁来实现。2 方案目标本方案主要从网络层次考虑，将网络系统设计成一个支持各级别用户或用户群的安全网络，该网在保证系统内部网络安全的同时，还实现与Internet或国内其它网络的安全互连。本方案在保证网络安全可以满足各种用户的需求，比如：可以满足个人的通话保密性，也可以满足企业客户的计算机系统的安全保障，数据库不被非法访问和破坏，系统不被病毒侵犯，同时也可以防止诸如反动淫秽等有害信息在网上传播等。需要明确的是，安全技术并不能杜绝所有的对网络的侵扰和破坏，它的作用仅在于最大限度地防范，以及在受到侵扰的破坏后将损失尽旦降低。具体地说，网络安全技术主要作用有以下几点：1．采用多层防卫手段，将受到侵扰和破坏的概率降到最低；2．提供迅速检测非法使用和非法初始进入点的手段，核查跟踪侵入者的活动；3．提供恢复被破坏的数据和系统的手段，尽量降低损失；4．提供查获侵入者的手段。网络安全技术是实现安全管理的基础，近年来，网络安全技术得到了迅猛发展，已经产生了十分丰富的理论和实际内容。3 安全需求通过对网络系统的风险分析及需要解决的安全问题，我们需要制定合理的安全策略及安全方案来确保网络系统的机密性、完整性、可用性、可控性与可审查性。即，可用性： 授权实体有权访问数据机密性： 信息不暴露给未授权实体或进程完整性： 保证数据不被未授权修改可控性： 控制授权范围内的信息流向及操作方式可审查性：对出现的安全问题提供依据与手段访问控制：需要由防火墙将内部网络与外部不可信任的网络隔离，对与外部网络交换数据的内部网络及其主机、所交换的数据进行严格的访问控制。同样，对内部网络，由于不同的应用业务以及不同的安全级别，也需要使用防火墙将不同的LAN或网段进行隔离，并实现相互的访问控制。数据加密：数据加密是在数据传输、存储过程中防止非法窃取、篡改信息的有效手段。安全审计： 是识别与防止网络攻击行为、追查网络泄密行为的重要措施之一。具体包括两方面的内容，一是采用网络监控与入侵防范系统，识别网络各种违规操作与攻击行为，即时响应（如报警）并进行阻断；二是对信息内容的审计，可以防止内部机密或敏感信息的非法泄漏4 风险分析网络安全是网络正常运行的前提。网络安全不单是单点的安全，而是整个信息网的安全，需要从物理、网络、系统、应用和管理方面进行立体的防护。要知道如何防护，首先需要了解安全风险来自于何处。网络安全系统必须包括技术和管理两方面，涵盖物理层、系统层、网络层、应用层和管理层各个层面上的诸多风险类。无论哪个层面上的安全措施不到位，都会存在很大的安全隐患，都有可能造成网络的中断。根据国内网络系统的网络结构和应用情况，应当从网络安全、系统安全、应用安全及管理安全等方面进行全面地分析。风险分析是网络安全技术需要提供的一个重要功能。它要连续不断地对网络中的消息和事件进行检测，对系统受到侵扰和破坏的风险进行分析。风险分析必须包括网络中所有有关的成分。5 解决方案5.1 设计原则针对网络系统实际情况，解决网络的安全保密问题是当务之急，考虑技术难度及经费等因素，设计时应遵循如下思想：1．大幅度地提高系统的安全性和保密性；2．保持网络原有的性能特点，即对网络的协议和传输具有很好的透明性；3．易于操作、维护，并便于自动化管理，而不增加或少增加附加操作；4．尽量不影响原网络拓扑结构，同时便于系统及系统功能的扩展；5．安全保密系统具有较好的性能价格比，一次性投资，可以长期使用；6．安全与密码产品具有合法性，及经过国家有关管理部门的认可或认证；7．分步实施原则：分级管理 分步实施。5.2 安全策略针对上述分析，我们采取以下安全策略：1．采用漏洞扫描技术，对重要网络设备进行风险评估，保证信息系统尽量在最优的状况下运行。2．采用各种安全技术，构筑防御系统，主要有：(1) 防火墙技术：在网络的对外接口，采用防火墙技术，在网络层进行访问控制。(2) NAT技术：隐藏内部网络信息。(3) VPN：虚拟专用网(VPN)是企业网在因特网等公共网络上的延伸,通过一个私有的通道在公共网络上创建一个安全的私有连接。它通过安全的数据通道将远程用户、公司分支机构、公司业务伙伴等与公司的企业网连接起来，构成一个扩展的公司企业网。在该网中的主机将不会觉察到公共网络的存在，仿佛所有的机器都处于一个网络之中。公共网络似乎只由本网络在独占使用，而事实上并非如此。(4）网络加密技术(Ipsec) ：采用网络加密技术，对公网中传输的IP包进行加密和封装，实现数据传输的保密性、完整性。它可解决网络在公网的数据传输安全性问题，也可解决远程用户访问内网的安全问题。(5) 认证：提供基于身份的认证，并在各种认证机制中可选择使用。(6) 多层次多级别的企业级的防病毒系统：采用多层次多级别的企业级的防病毒系统，对病毒实现全面的防护。(7）网络的实时监测：采用入侵检测系统，对主机和网络进行监测和预警，进一步提高网络防御外来攻击的能力。3．实时响应与恢复：制定和完善安全管理制度，提高对网络攻击等实时响应与恢复能力。4．建立分层管理和各级安全管理中心。5.3 防御系统我们采用防火墙技术、NAT技术、VPN技术、网络加密技术（Ipsec）、身份认证技术、多层次多级别的防病毒系统、入侵检测技术，构成网络安全的防御系统。5.3.1 物理安全物理安全是保护计算机网络设备、设施以及其它媒体免遭地震、水灾、火灾等环境事故以及人为操作失误或错误及各种计算机犯罪行为导致的破坏过程。为保证信息网络系统的物理安全，还要防止系统信息在空间的扩散。通常是在物理上采取一定的防护措施，来减少或干扰扩散出去的空间信号。这是政府、军队、金融机构在兴建信息中心时首要的设置的条件。为保证网络的正常运行，在物理安全方面应采取如下措施：1．产品保障方面：主要指产品采购、运输、安装等方面的安全措施。2．运行安全方面：网络中的设备，特别是安全类产品在使用过程中，必须能够从生成厂家或供货单位得到迅速的技术支持服务。对一些关键设备和系统，应设置备份系统。3．防电磁辐射方面：所有重要涉密的设备都需安装防电磁辐射产品，如辐射干扰机。4．保安方面：主要是防盗、防火等，还包括网络系统所有网络设备、计算机、安全设备的安全防护。5.3.2 防火墙技术防火墙是一种网络安全保障手段,是网络通信时执行的一种访问控制尺度,其主要目标就是通过控制入、出一个网络的权限,并迫使所有的连接都经过这样的检查,防止一个需要保护的网络遭外界因素的干扰和破坏。在逻辑上，防火墙是一个分离器，一个限制器，也是一个分析器，有效地监视了内部网络和Internet之间地任何活动，保证了内部网络地安全；在物理实现上，防火墙是位于网络特殊位置地以组硬件设备――路由器、计算机或其他特制地硬件设备。防火墙可以是独立地系统，也可以在一个进行网络互连地路由器上实现防火墙。用防火墙来实现网络安全必须考虑防火墙的网络拓扑结构：（1）屏蔽路由器：又称包过滤防火墙。（2）双穴主机：双穴主机是包过滤网关的一种替代。（3）主机过滤结构：这种结构实际上是包过滤和代理的结合。（4）屏蔽子网结构：这种防火墙是双穴主机和被屏蔽主机的变形。根据防火墙所采用的技术不同,我们可以将它分为四种基本类型:包过滤型、网络地址转换—NAT、代理型和监测型。5.3.2.1 包过滤型包过滤型产品是防火墙的初级产品,其技术依据是网络中的分包传输技术。网络上的数据都是以“包”为单位进行传输的,数据被分割成为一定大小的数据包,每一个数据包中都会包含一些特定信息,如数据的源地址、目标地址、TCP/UDP源端口和目标端口等。防火墙通过读取数据包中的地址信息来判断这些“包”是否来自可信任的安全站点 ,一旦发现来自危险站点的数据包,防火墙便会将这些数据拒之门外。系统管理员也可以根据实际情况灵活制订判断规则。 包过滤技术的优点是简单实用,实现成本较低,在应用环境比较简单的情况下,能够以较小的代价在一定程度上保证系统的安全。 但包过滤技术的缺陷也是明显的。包过滤技术是一种完全基于网络层的安全技术,只能根据数据包的来源、目标和端口等网络信息进行判断,无法识别基于应用层的恶意侵入,如恶意的Java小程序以及电子邮件中附带的病毒。有经验的黑客很容易伪造IP地址,骗过包过滤型防火墙。5.3.2.2 网络地址转化—NAT网络地址转换是一种用于把IP地址转换成临时的、外部的、注册的IP地址标准。它允许具有私有IP地址的内部网络访问因特网。它还意味着用户不许要为其网络中每一台机器取得注册的IP地址。在内部网络通过安全网卡访问外部网络时，将产生一个映射记录。系统将外出的源地址和源端口映射为一个伪装的地址和端口，让这个伪装的地址和端口通过非安全网卡与外部网络连接，这样对外就隐藏了真实的内部网络地址。在外部网络通过非安全网卡访问内部网络时，它并不知道内部网络的连接情况，而只是通过一个开放的IP地址和端口来请求访问。OLM防火墙根据预先定义好的映射规则来判断这个访问是否安全。当符合规则时，防火墙认为访问是安全的，可以接受访问请求，也可以将连接请求映射到不同的内部计算机中。当不符合规则时，防火墙认为该访问是不安全的，不能被接受，防火墙将屏蔽外部的连接请求。网络地址转换的过程对于用户来说是透明的，不需要用户进行设置，用户只要进行常规操作即可。5.3.2.3 代理型代理型防火墙也可以被称为代理服务器,它的安全性要高于包过滤型产品,并已经开始向应用层发展。代理服务器位于客户机与服务器之间,完全阻挡了二者间的数据交流。从客户机来看,代理服务器相当于一台真正的服务器;而从服务器来看,代理服务器又是一台真正的客户机。当客户机需要使用服务器上的数据时,首先将数据请求发给代理服务器,代理服务器再根据这一请求向服务器索取数据,然后再由代理服务器将数据传输给客户机。由于外部系统与内部服务器之间没有直接的数据通道,外部的恶意侵害也就很难伤害到企业内部网络系统。 代理型防火墙的优点是安全性较高,可以针对应用层进行侦测和扫描,对付基于应用层的侵入和病毒都十分有效。其缺点是对系统的整体性能有较大的影响,而且代理服务器必须针对客户机可能产生的所有应用类型逐一进行设置,大大增加了系统管理的复杂性。5.3.2.4 监测型监测型防火墙是新一代的产品,这一技术实际已经超越了最初的防火墙定义。监测型防火墙能够对各层的数据进行主动的、实时的监测,在对这些数据加以分析的基础上,监测型防火墙能够有效地判断出各层中的非法侵入。同时,这种检测型防火墙产品一般还带有分布式探测器,这些探测器安置在各种应用服务器和其他网络的节点之中,不仅能够检测来自网络外部的攻击,同时对来自内部的恶意破坏也有极强的防范作用。据权威机构统计,在针对网络系统的攻击中,有相当比例的攻击来自网络内部。因此,监测型防火墙不仅超越了传统防火墙的定义,而且在安全性上也超越了前两代产品,虽然监测型防火墙安全性上已超越了包过滤型和代理服务器型防火墙,但由于监测型防火墙技术的实现成本较高,也不易管理,所以目前在实用中的防火墙产品仍然以第二代代理型产品为主,但在某些方面也已经开始使用监测型防火墙。基于对系统成本与安全技术成本的综合考虑,用户可以选择性地使用某些监测型技术。这样既能够保证网络系统的安全性需求,同时也能有效地控制安全系统的总拥有成本。 实际上,作为当前防火墙产品的主流趋势,大多数代理服务器(也称应用网关)也集成了包过滤技术,这两种技术的混合应用显然比单独使用具有更大的优势。由于这种产品是基于应用的,应用网关能提供对协议的过滤。例如,它可以过滤掉FTP连接中的PUT命令,而且通过代理应用,应用网关能够有效地避免内部网络的信息外泄。正是由于应用网关的这些特点,使得应用过程中的矛盾主要集中在对多种网络应用协议的有效支持和对网络整体性能的影响上。相关性：毕业论文,免费毕业论文,大学毕业论文,毕业论文模板5.3.3 VPN技术VPN的安全保证主要是通过防火墙技术、路由器配以隧道技术、加密协议和安全密钥来实现，可以保证企业员工安全地访问公司网络。VPN有三种解决方案：（1）如果企业的内部人员移动或有远程办公需要，或者商家要提供B2C的安全访问服务，就可以考虑使用远程访问虚拟网（Access VPN）。AccessVPN通过一个拥有专用网络相同策略的共享基础设施，提供对企业内部网或外部网的远程访问。AccessVPN能使用户随时、随地以所需的方式访问企业资源。最适用于公司内部经常有流动人员远程办公的情况。出差员工利用当地ISP提供的VPN服务，就可以和公司的VPN网关建立私有的隧道连接。（2）如果要进行企业内部各分支机构的互连，使用企业内部虚拟网(Intranet VPN)是很好的方式。越来越多的企业需要在全国乃至全世界范围内建立各种办事机构、分公司、研究所等，各个分公司之间传统的网络连接方式一般是租用专线。显然，在分公司增多、业务范围越来越广时，网络结构也趋于复杂，所以花的费用也越来越大。利用VPN特性可以在Internet上组建世界范围内的Intranet VPN。利用Internet的线路保证网络的互联性，利用隧道、加密等VPN特性可以保证信息在整个Internet VPN上安全传输。（3）如果提供B2B之间的安全访问服务，则可以考虑Extranet VPN。利用VPN技术可以组建安全的Exrranet。既可以向客户、合作伙伴提供有效的信息服务，又可以保证自身的内部网络安全。Extranet VPN通过一个使用专用连接的共享基础设施，将客户，供应商、合作伙伴或兴趣群体连接到企业内部网。企业拥有专用网络的相同政策，包括安全、服务质量（QoS）、可管理性和可靠性。5.3.4 网络加密技术（Ipsec）IP层是TCP/IP网络中最关键的一层，IP作为网络层协议，其安全机制可对其上层的各种应用服务提供透明的覆盖式安全保护。因此，IP安全是整个TCP/IP安全的基础，是网络安全的核心。IPSec提供的安全功能或服务主要包括：1．访问控制2．无连接完整性3．数据起源认证4．抗重放攻击5．机密性6．有限的数据流机密性信息交换加密技术分为两类：即对称加密和非对称加密。5.3.4.1 对称加密技术在对称加密技术中，对信息的加密和解密都使用相同的钥，也就是说一把钥匙开一把锁。这种加密方法可简化加密处理过程，信息交换双方都不必彼此研究和交换专用的加密算法。如果在交换阶段私有密钥未曾泄露，那么机密性和报文完整性就可以得以保证。对称加密技术也存在一些不足，如果交换一方有N个交换对象，那么他就要维护N个私有密钥，对称加密存在的另一个问题是双方共享一把私有密钥，交换双方的任何信息都是通过这把密钥加密后传送给对方的。如三重DES是DES（数据加密标准）的一种变形，这种方法使用两个独立的56为密钥对信息进行3次加密，从而使有效密钥长度达到112位。5.3.4.2 非对称加密/公开密钥加密在非对称加密体系中，密钥被分解为一对（即公开密钥和私有密钥）。这对密钥中任何一把都可以作为公开密钥（加密密钥）通过非保密方式向他人公开，而另一把作为私有密钥（解密密钥）加以保存。公开密钥用于加密，私有密钥用于解密，私有密钥只能有生成密钥的交换方掌握，公开密钥可广泛公布，但它只对应于生成密钥的交换方。非对称加密方式可以使通信双方无须事先交换密钥就可以建立安全通信，广泛应用于身份认证、数字签名等信息交换领域。非对称加密体系一般是建立在某些已知的数学难题之上，是计算机复杂性理论发展的必然结果。最具有代表性是RSA公钥密码体制。5.3.4.3 RSA算法RSA算法是Rivest、Shamir和Adleman于1977年提出的第一个完善的公钥密码体制，其安全性是基于分解大整数的困难性。在RSA体制中使用了这样一个基本事实：到目前为止，无法找到一个有效的算法来分解两大素数之积。RSA算法的描述如下： 公开密钥：n=pq(p、q分别为两个互异的大素数，p、q必须保密) 与（p-1）(q-1)互素 私有密钥：d=e-1加密：c=me(mod n),其中m为明文，c为密文。 解密：m=cd(mod n) 利用目前已经掌握的知识和理论，分解2048bit的大整数已经超过了64位计算机的运算能力，因此在目前和预见的将来，它是足够安全的。5.3.5 身份认证在一个更为开放的环境中，支持通过网络与其他系统相连，就需要“调用每项服务时需要用户证明身份，也需要这些服务器向客户证明他们自己的身份。”的策略来保护位于服务器中的用户信息和资源。5.3.5.1 认证机构CA（Certification Authorty）就是这样一个确保信任度的权威实体，它的主要职责是颁发证书、验证用户身份的真实性。由CA签发的网络用户电子身份证明—证书，任何相信该CA的人，按照第三方信任原则，也都应当相信持有证明的该用户。CA也要采取一系列相应的措施来防止电子证书被伪造或篡改。构建一个具有较强安全性的CA是至关重要的，这不仅与密码学有关系，而且与整个PKI系统的构架和模型有关。此外，灵活也是CA能否得到市场认同的一个关键，它不需支持各种通用的国际标准，能够很好地和其他厂家的CA产品兼容。5.3.5.2 注册机构RA（Registration Authorty）是用户和CA的接口，它所获得的用户标识的准确性是CA颁发证书的基础。RA不仅要支持面对面的登记，也必须支持远程登记。要确保整个PKI系统的安全、灵活，就必须设计和实现网络化、安全的且易于操作的RA系统。5.3.5.3策略管理在PKI系统中，制定并实现科学的安全策略管理是非常重要的这些安全策略必须适应不同的需求，并且能通过CA和RA技术融入到CA 和RA的系统实现中。同时，这些策略应该符合密码学和系统安全的要求，科学地应用密码学与网络安全的理论，并且具有良好的扩展性和互用性。5.3.5.4密钥备份和恢复为了保证数据的安全性，应定期更新密钥和恢复意外损坏的密钥是非常重要的，设计和实现健全的密钥管理方案，保证安全的密钥备份、更新、恢复，也是关系到整个PKI系统强健性、安全性、可用性的重要因素。5.3.5.5 证书管理与撤消系统证书是用来证明证书持有者身份的电子介质，它是用来绑定证书持有者身份和其相应公钥的。通常，这种绑定在已颁发证书的整个生命周期里是有效的。但是，有时也会出现一个已颁发证书不再有效的情况这就需要进行证书撤消，证书撤消的理由是各种各样的，可能包括工作变动到对密钥怀疑等一系列原因。证书撤消系统的实现是利用周期性的发布机制撤消证书或采用在线查询机制，随时查询被撤消的证书。5.3.6多层次多级别的防病毒系统防病毒产品可以在每个入口点抵御病毒和恶意小程序的入侵，保护网络中的PC机、服务器和Internet网关。它有一个功能强大的管理工具，可以自动进行文件更新，使管理和服务作业合理化，并可用来从控制中心管理企业范围的反病毒安全机制，优化系统性能、解决及预防问题、保护企业免受病毒的攻击和危害。防病毒系统设计原则1．整个系统的实施过程应保持流畅和平稳，做到尽量不影响既有网络系统的正常工作。2．安装在原有应用系统上的防毒产品必须保证其稳定性，不影响其它应用的功能。在安装过程中应尽量减少关闭和重启整个系统。3．防病毒系统的管理层次与结构应尽量符合机关自身的管理结构。4．防病毒系统的升级和部署功能应做到完全自动化，整个系统应具有每日更新的能力。 5．应做到能够对整个系统进行集中的管理和监控，并能?/cn>

随着internet的迅猛发展，安全性已经成为网络互联技术中最关键的问题。本文——计算机与信息技术论文Internet防火墙技术综述，全面介绍了internet防火墙技术与产品的发展历程；详细剖析了第四代防火墙的功能特色、关键技术、实现方法及抗攻击能力；同时简要描述了internet防火墙技术的发展趋势。 关键词：internet 网路安全 防火墙 过滤 地址转换1． 引言防火墙技术是建立在现代通信网络技术和信息安全技术基础上的应用性安全技术，越来越多地应用于专用网络与公用网络的互连环境之中，尤以internet网络为最甚。internet的迅猛发展，使得防火墙产品在短短的几年内异军突起，很快形成了一个产业：1995年，刚刚面市的防火墙技术产品市场量还不到1万套；到1996年底，就猛增到10万套；据国际权威商业调查机构的预测，防火墙市场将以173%的复合增长率增长，今年底将达到150万套，市场营业额将从1995年的�1.6�亿美元上升到今年的9.8亿美元。�为了更加全面地了解internet防火墙及其发展过程，特别是第四代防火墙的技术特色，我们非常有必要从产品和技术角度对防火墙技术的发展演变做一个详细的考察。�2. internet防火墙技术简介�防火墙原是指建筑物大厦用来防止火灾蔓延的隔断墙。从理论上讲，internet防火墙服务也属于类似的用来防止外界侵入的。它可以防止internet上的各种危险(病毒、资源盗用等)传播到你的网络内部。而事实上，防火墙并不像现实生活中的防火墙，它有点像古代守护城池用的护城河，服务于以下多个目的：�1)限定人们从一个特定的控制点进入；�2)限定人们从一个特定的点离开；�3)防止侵入者接近你的其他防御设施；�4)有效地阻止破坏者对你的计算机系统进行破坏。�在现实生活中，internet防火墙常常被安装在受保护的内部网络上并接入internet。所有来自internet的传输信息或你发出的信息都必须经过防火墙。这样，防火墙就起到了保护诸如电子邮件、文件传输、远程登录、在特定的系统间进行信息交换等安全的作用。从逻辑上讲，防火墙是起分隔、限制、分析的作用，这一点同样可以从图1中体会出来。那么，防火墙究竟是什么呢?实际上，防火墙是加强internet(内部网)之间安全防御的一个或一组系统，它由一组硬件设备(包括路由器、服务器)及相应软件构成。3. 防火墙技术与产品发展的回顾�防火墙是网络安全策略的有机组成部分，它通过控制和监测网络之间的信息交换和访问行为来实现对网络安全的有效管理。从总体上看，防火墙应该具有以下五大基本功能：�●过滤进、出网络的数据；�●管理进、出网络的访问行为；�●封堵某些禁止行为；�●记录通过防火墙的信息内容和活动；�●对网络攻击进行检测和告警。�为实现以上功能，在防火墙产品的开发中，人们广泛地应用了网络拓扑、计算机操作系统、路由、加密、访问控制、安全审计等成熟或先进的技术和手段。纵观防火墙近年来的发展，可以将其划分为如下四个阶段(即四代)。�3.1 基于路由器的防火墙�由于多数路由器本身就包含有分组过滤功能，故网络访问控制可能通过路控制来实现，从而使具有分组过滤功能的路由器成为第一代防火墙产品。第一代防火墙产品的特点是：�1)利用路由器本身对分组的解析，以访问控制表(access list)方式实现对分组的过滤；�2)过滤判断的依据可以是：地址、端口号、ip旗标及其他网络特征；�3)只有分组过滤的功能，且防火墙与路由器是一体的。这样，对安全要求低的网络可以采用路由器附带防火墙功能的方法，而对安全性要求高的网络则需要单独利用一台路由器作为防火墙。�第一代防火墙产品的不足之处十分明显，具体表现为：�●路由协议十分灵活，本身具有安全漏洞，外部网络要探寻内部网络十分容易。例如，在使用Ftp协议时，外部服务器容易从20号端口上与内部网相连，即使在路由器上设置了过滤规则，内部网络的20号端口仍可以由外部探寻。�●路由器上分组过滤规则的设置和配置存在安全隐患。对路由器中过滤规则的设置和配置十分复杂，它涉及到规则的逻辑一致性。作用端口的有效性和规则集的正确性，一般的网络系统管理员难于胜任，加之一旦出现新的协议，管理员就得加上更多的规则去限制，这往往会带来很多错误。�●路由器防火墙的最大隐患是：攻击者可以“假冒”地址。由于信息在网络上是以明文方式传送的，黑客(hacker)可以在网络上伪造假的路由信息欺骗防火墙。�●路由器防火墙的本质缺陷是：由于路由器的主要功能是为网络访问提供动态的、灵活的路由，而防火墙则要对访问行为实施静态的、固态的控制，这是一对难以调和的矛盾，防火墙的规则设置会大大降低路由器的性能。�可以说基于路由器的防火墙技术只是网络安全的一种应急措施，用这种权宜之计去对付黑客的攻击是十分危险的。3.2 用户化的防火墙工具套�为了弥补路由器防火墙的不足，很多大型用户纷纷要求以专门开发的防火墙系统来保护自己的网络，从而推动了用户防火墙工具套的出现。�作为第二代防火墙产品，用户化的防火墙工具套具有以下特征：�1)将过滤功能从路由器中独立出来，并加上审计和告警功能；�2)针对用户需求，提供模块化的软件包；�3)软件可以通过网络发送，用户可以自己动手构造防火墙；�4)与第一代防火墙相比，安全性提高了，价格也降低了。�由于是纯软件产品，第二代防火墙产品无论在实现上还是在维护上都对系统管理员提出了相当复杂的要求，并带来以下问题：�配置和维护过程复杂、费时；�对用户的技术要求高；�全软件实现，使用中出现差错的情况很多。�3.3 建立在通用操作系统上的防火墙�基于软件的防火墙在销售、使用和维护上的问题迫使防火墙开发商很快推出了建立在通用操作系统上的商用防火墙产品。近年来市场上广泛使用的就是这一代产品，它们具有如下一些特点：�1)是批量上市的专用防火墙产品；�2)包括分组过滤或者借用路由器的分组过滤功能；�3)装有专用的代理系统，监控所有协议的数据和指令；�4)保护用户编程空间和用户可配置内核参数的设置；5)安全性和速度大大提高。�第三代防火墙有以纯软件实现的，也有以硬件方式实现的，它们已经得到了广大用户的认同。但随着安全需求的变化和使用时间的推延，仍表现出不少问题，比如：�1)作为基础的操作系统及其内核往往不为防火墙管理者所知，由于源码的保密，其安全性无从保证；�2)由于大多数防火墙厂商并非通用操作系统的厂商，通用操作系统厂商不会对操作系统的安全性负责；�3)从本质上看，第三代防火墙既要防止来自外部网络的攻击，还要防止来自操作系统厂商的攻击；�4)在功能上包括了分组过滤、应用网关、电路级网关且具有加密鉴别功能；�5)透明性好，易于使用。�4. 第四代防火墙的主要技术及功能�第四代防火墙产品将网关与安全系统合二为一，具有以下技术功能。�4.1 双端口或三端口的结构�新一代防火墙产品具有两个或三个独立的网卡，内外两个网卡可不做ip转化而串接于内部与外部之间，另一个网卡可专用于对服务器的安全保护。�4.2 透明的访问方式�以前的防火墙在访问方式上要么要求用户做系统登录，要么需通过socks等库路径修改客户机的应用。第四代防火墙利用了透明的代理系统技术，从而降低了系统登录固有的安全风险和出错概率。�4.3 灵活的代理系统�代理系统是一种将信息从防火墙的一侧传送到另一侧的软件模块，第四代防火墙采用了两种代理机制：一种用于代理从内部网络到外部网络的连接；另一种用于代理从外部网络到内部网络的连接。前者采用网络地址转接(nit)技术来解决，后者采用非保密的用户定制代理或保密的代理系统技术来解决。�4.4 多级过滤技术�为保证系统的安全性和防护水平，第四代防火墙采用了三级过滤措施，并辅以鉴别手段。在分组过滤一级，能过滤掉所有的源路由分组和假冒ip地址；在应用级网关一级，能利用Ftp、smtp等各种网关，控制和监测internet提供的所有通用服务；在电路网关一级，实现内部主机与外部站点的透明连接，并对服务的通行实行严格控制。�4.5 网络地址转换技术�第四代防火墙利用nat技术能透明地对所有内部地址做转换，使得外部网络无法了解内部网络的内部结构，同时允许内部网络使用自己编的ip源地址和专用网络，防火墙能详尽记录每一个主机的通信，确保每个分组送往正确的地址。�4.6 internet网关技术�由于是直接串联在网络之中，第四代防火墙必须支持用户在internet互联的所有服务，同时还要防止与internet服务有关的安全漏洞，故它要能够以多种安全的应用服务器(包括ftp、finger、mail、ident、news、www等)来实现网关功能。为确保服务器的安全性，对所有的文件和命令均要利用“改变根系统调用(chroot)”做物理上的隔离。�在域名服务方面，第四代防火墙采用两种独立的域名服务器：一种是内部dns服务器，主要处理内部网络和dns信息；另一种是外部dns服务器，专门用于处理机构内部向internet提供的部分dns信息。　在匿名ftp方面，服务器只提供对有限的受保护的部分目录的只读访问。在www服务器中，只支持静态的网页，而不允许图形或cgi代码等在防火墙内运行。在finger服务器中，对外部访问，防火墙只提可由内部用户配置的基本的文本信息，而不提供任何与攻击有关的系统信息。smtp与pop邮件服务器要对所有进、出防火墙的邮件做处理，并利用邮件映射与标头剥除的方法隐除内部的邮件环境。ident服务器对用户连接的识别做专门处理，网络新闻服务则为接收来自isp的新闻开设了专门的磁盘空间。4.7 安全服务器网络(ssn)�为了适应越来越多的用户向internet上提供服务时对服务器的需要，第四代防火墙采用分别保护的策略对用户上网的对外服务器实施保护，它利用一张网卡将对外服务器作为一个独立网络处理，对外服务器既是内部网络的一部分，又与内部网关完全隔离，这就是安全服务器网络(ssn)技术。而对ssn上的主机既可单独管理，也可设置成通过Ftp、tnlnet等方式从内部网上管理。�ssn方法提供的安全性要比传统的“隔离区(dmz)”方法好得多，因为ssn与外部网之间有防火墙保护，ssn与风部网之间也有防火墙的保护，而dmz只是一种在内、外部网络网关之间存在的一种防火墙方式。换言之，一旦ssn受破坏，内部网络仍会处于防火墙的保护之下，而一旦dmz受到破坏，内部网络便暴露于攻击之下。�4.8 用户鉴别与加密�为了减低防火墙产品在tnlnet、ftp等服务和远程管理上的安全风险，鉴别功能必不可少。第四代防火墙采用一次性使用的口令系统来作为用户的鉴别手段，并实现了对邮件的加密。�4.9 用户定制服务�为了满足特定用户的特定需求，第四代防火墙在提供众多服务的同时，还为用户定制提供支持，这类选项有：通用tcp、出站udp、ftp、smtp等，如果某一用户需要建立一个数据库的代理，便可以利用这些支持，方便设置。�4.10 审计和告警�第四代防火墙产品采用的审计和告警功能十分健全，日志文件包括：一般信息、内核信息、核心信息、接收邮件、邮件路径、发送邮件、已收消息、已发消息、连接需求、已鉴别的访问、告警条件、管理日志、进站代理、ftp代理、出站代理、邮件服务器、名服务器等。告警功能会守住每一个tcp或udp探寻，并能以发出邮件、声响等多种方式报警。�此外，第四代防火墙还在网络诊断、数据备份保全等方面具有特色。�5． 第四代防火墙技术的实现方法在第四代防火墙产品的设计与开发中，安全内核、代理系统、多级过滤、安全服务器、鉴别与加密是关键所在。�5.1 安全内核的实现�第四代防火墙是建立在安全操作系统之上的，安全操作系统来自对专用操作系统的安全加固和改造，从现在的诸多产品看，对安全操作系统内核的固化与改造主要从以下几个方面进行：�1)取消危险的系统调用；�2)限制命令的执行权限；�3)取消ip的转发功能；�4)检查每个分组的接口；�5)采用随机连接序号；�6)驻留分组过滤模块；�7)取消动态路由功能；�8)采用多个安全内核。�5.2 代理系统的建立�防火墙不允许任何信息直接穿过它，对所有的内外连接均要通过代理系统来实现，为保证整个防火墙的安全，所有的代理都应该采用改变根目录方式存在一个相对独立的区域以安全隔离。�在所有的连接通过防火墙前，所有的代理要检查已定义的访问规则，这些规则控制代理的服务根据以下内容处理分组：�1)源地址；�2)目的地址；�3)时间；�4)同类服务器的最大数量。�所有外部网络到防火墙内部或ssn的连接由进站代理处理，进站代理要保证内部主机能够了解外部主机的所有信息，而外部主机只能看到防火墙之外或ssn的地址。�所有从内部网络ssn通过防火墙与外部网络建立的连接由出站代理处理，出站代理必须确保完全由它代表内部网络与外部地址相连，防止内部网址与外部网址的直接连接，同时还要处理内部网络ssn的连接。�5.3 分组过滤器的设计�作为防火墙的核心部件之一，过滤器的设计要尽量做到减少对防火墙的访问，过滤器在调用时将被下载到内核中执行，服务终止时，过滤规则会从内核中消除，所有的分组过滤功能都在内核中ip堆栈的深层运行，极为安全。分组过滤器包括以下参数。�1)进站接口；�2)出站接口；�3)允许的连接；�4)源端口范围；�5)源地址；�6)目的端口的范围等。�对每一种参数的处理都充分体现设计原则和安全政策。�5.4 安全服务器的设计�安全服务器的设计有两个要点：第一，所有ssn的流量都要隔离处理，即从内部网和外部网而来的路由信息流在机制上是分离的；第二，ssn的作用类似于两个网络，它看上去像是内部网，因为它对外透明，同时又像是外部网络，因为它从内部网络对外访问的方式十分有限。�ssn上的每一个服务器都隐蔽于internet，ssn提供的服务对外部网络而言好像防火墙功能，由于地址已经是透明的，对各种网络应用没有限制。实现ssn的关键在于：�1)解决分组过滤器与ssn的连接；�2)支持通过防火对ssn的访问;3)支持代理服务。5.5鉴别与加密的考虑鉴别与加密是防火墙识别用户、验证访问和保护信息的有效手段，鉴别机制除了提供安全保护之外，还有安全管理功能，目前国外防火墙产品中广泛使用令牌鉴别方式，具体方法有两种：一种是加密卡（cryptocard）;另一种是secure id,这两种都是一次姓口令的生成工具。对信息内容的加密与鉴别测涉及加密算法和数字签名技术，除pem、pgp和kerberos外，目前国外防火墙产品中尚没有更好的机制出现，由于加密算法涉及国家安全和主权，各国有不同的要求。6. 第四代防火墙的抗攻击能力作为一种安全防护设备，防火墙在网络中自然是众多攻击者的目标，故抗攻击能力也是防火墙的必备功能。在internet环境中针对防火墙的攻击很多，下面从几种主要的攻击方法来评估第四代防火墙的抗攻击能力。6.1 抗ip假冒攻击ip假冒是指一个非法的主机假冒内部的主机地址，骗取服务器的“信任”，从而达到对网络的攻击目的。由于第四代防火墙已经将网内的实际地址隐蔽起来，外部用户很难知道内部的ip地址，因而难以攻击。6.2 抗特洛伊木马攻击特洛伊木马能将病毒或破坏性程序传入计算机网络，且通常是将这些恶意程序隐蔽在正常的程序之中，尤其是热门程序或游戏，一些用户下载病执行这一程序，其中的病毒便会发作。第四代防火墙是建立在安全的操作系统之上的，其内核中不能执行下载的程序，故而可以防止特洛伊木马的发生。必须指出的是，防火墙能抗特洛伊木马的攻击并并不表明其保护的某个主机也能防止这类攻击。事实上，内部用户可以通过防火墙下载程序，并执行下载的程序。6.3 抗口令字探寻攻击在网络中探寻口令的方法很多，最常见的是口令嗅探和口令解密。嗅探是通过监测网络通信，截获用户转给服务器的口令字，记录下来，以便使用；解密是指采用强力攻击、猜测或截获含有加密口令的文件，并设法解密。此外，攻击者还常常利用一些常用口令直接登录。第四代防火墙采用了一次性口令字和禁此直接登录防火墙措施，能够有效防止对口令字的攻击。6.4 抗网络安全性分析网络安全性分析工具是提供管理人员分析网络安全性之用，一旦这类工具用作攻击网络的手段，则能够比较方便地探测到内部网络的安全缺陷和弱点所在。目前，sata软件可以从网上免费获得，internet scanner可以从市面上购买，这些分析工具给网路安全构成了直接的威胁。第四代防火墙采用了地主转换技术，将内部网络隐蔽起来，使网路安全分析工具无法从外部对内部网络做分析。6.5 抗邮件诈骗攻击邮件诈骗也是越来越突出的攻击方式，第四代防火墙不接收任何邮件，故难以采用这种方式对它攻击，同样值得一提的是，防火墙不接收邮件，并不表示它不让邮件通过，实际上用户仍可收发邮件，内部用户要防邮件诈骗，最终的解决办法是对邮件加密。7. 防火墙技术展望伴随着internet的飞速发展，防火墙技术产品的更新步伐必然会加强，而要全面展望防火墙技术的发展几乎是不可能的。但是，从产品及功能上，却又可以看出一些动向和趋势。下面诸点可能是下一步的走向和选择：1）防火墙将从目前对子网或内部网管理的方式向远程上网集中管理是方式发展。2）过滤深度会不断加强，从目前的地址、服务过滤，发展到url（页面）过滤、关键字过滤和对activex、java等的过滤，并逐渐有病毒扫描功能。3）利用防火墙建立专用网是较长一段时间用户使用的主流，ip的加密需求越来越强，安全协议的开发是一大热点。�4)单向防火墙(又叫做网络二极管)将作为一种产品门类而出现。�5)对网络攻击的检测和各种告警将成为防火墙的重要功能。6)安全管理工具不断完善，特别是可以活动的日志分析工具等将成为防火墙产品中的一部分。� 另外值得一提的是，伴随着防火墙技术的不断发展，人们选择防火墙的标准将主要集中在易于管理、应用透明性、鉴别与加密功能、操作环境和硬件要求、vpn的功能与ca的功能、接口的数量、成本等几个方面。

前言 Ad hoc网络的前身是分组无线网（Packet Radio Network）。在Ad hoc网络中，结点具有报文转发能力，结点间的通信可能要经过多个中间结点的转发，即经过多跳（MultiHop），这是Ad hoc网络与其他移动网络的最根本区别。结点通过分层的网络协议和分布式算法相互协调，实现了网络的自动组织和运行。目前的移动通信大多需要有线基础设施（如基站）的支持才能实现。为了能够在没有固定基站的地方进行通信，一种新的网络技术——Ad Hoc网络技术应运而生。Ad Hoc网络不需要有线基础设备的支持，通过移动主机自由的组网实现通信。Ad Hoc网络的出现推进了人们实现在任意环境下的自由通信的进程，同时它也为军事通信、灾难救助和临时通信提供了有效的解决方案。一、 Ad Hoc网络的概念Ad hoc网络又称为多跳网络(multi-hop network)、无固定网络设施的网络(infrastructure less network)自组（self organization）网，自愈网或是对等网，它是一种逻辑意义上的组网方式，即强调在不依赖基础网络设施的前提下由一定范围内的移动终端动态的建立可以互联的网络。同时它还将现有的主要网络中广泛应用的中央控制管理的功能进行分布式处理，由网络各个节点同步完成，从而提高了网络抗干扰，抗故障的能力，也使其成为在许多特殊场合进行网络互联应用的主要方案。Ad Hoc网络是一种没有有线基础设施支持的移动网络，网络中的节点均由移动主机构成。在Ad Hoc网络中，当两个移动主机（如图1中的主机A和B）在彼此的通信覆盖范围内时，它们可以直接通信。但是由于移动主机的通信覆盖范围有限，如果两个相距较远的主机（如图1中的主机A和C）要进行通信，则需要通过它们之间的移动主机B的转发才能实现。因此在Ad Hoc网络中，主机同时还是路由器，担负着寻找路由和转发报文的工作。在Ad Hoc网络中，每个主机的通信范围有限，因此路由一般都由多跳组成，数据通过多个主机的转发才能到达目的地。故Ad Hoc网络也被称为多跳无线网络。其结构如图2所示。Ad Hoc网络可以看作是移动通信和计算机网络的交叉。在Ad Hoc网络中，使用计算机网络的分组交换机制，而不是电路交换机制。通信的主机一般是便携式计算机、个人数字助理（PDA）等移动终端设备。Ad Hoc网络不同于目前因特网环境中的移动IP网络。在移动IP网络中，移动主机可以通过固定有线网络、无线链路和拨号线路等方式接入网络，而在Ad Hoc网络中只存在无线链路一种连接方式。在移动IP网络中，移动主机通过相邻的基站等有线设施的支持才能通信，在基站和基站（代理和代理）之间均为有线网络，仍然使用因特网的传统路由协议。而Ad Hoc网络没有这些设施的支持。此外，在移动IP网络中移动主机不具备路由功能，只是一个普通的通信终端。当移动主机从一个区移动到另一个区时并不改变网络拓扑结构，而Ad Hoc网络中移动主机的移动将会导致拓扑结构的改变。二、 网络性能测试体系结构Ad Hoc网络协议主要包括网络接入层协议(MAC)和路由协议。不同层次的协议由于所完成的功能不同，所以具有不同的测试指针。在网络测试中，要合理评价网络性能必须充分考虑不同层次的协议在性能上的差别。同时，对于不同的网络应用来说，各个层次协议性能对网络整体性能的影响也不尽相同。Ad Hoc网络性能测试按照网络功能层次进行区分，主要分为以下三个方面的内容：通信终端物理性能测试，接入层协议测试和路由协议测试。1. 通信终端物理性能测试通信终端种类很多，包括数字电台、PDA、移动笔记本电脑等等。不同的无线终端由于硬件配置不同，其物理性能也不尽相同。物理性能测试内容主要包括：* 数据发送速率：即终端设备可支持的最大传输带宽，对于多信道系统而言，还需要测试最大可用带宽。* 传播距离：即设备的通信范围，主要与终端的发送功率，接收门限(信噪比)有关。多跳网络中，传播距离会对网络的拓扑关系产生重大的影响，也是MAC层协议设计通常需要考虑的问题[2][3]，也是影响网络吞吐量的因素之一。* 差错控制能力：无线信道通常是不可靠信道，所以需要相应的差错控制能力，保证在一定的信道误码率下，可以完成正常数据通信。2. 网络接入层性能测试网络接入层(MAC)解决了隐终端和暴露终端的问题[2][3]。MAC层协议的性能会直接影响网络的整体性能。MAC层协议是Ad Hoc网络组网协议的基础，也是网络结点通信的第一步，只有高效、公平、有序地组织网络中的所有通信结点的链路层通信能力，才能保证上层网络互联协议(路由协议)的正常运行。网络接入层性能测试内容主要有：* 接入时延：结点从有数据需要发送到数据的实际发送的时间间隔。是反映单个结点接入效率的重要参数，但是不能反映网络整体性能。* 网络吞吐量：接入协议的性能还体现在网络吞吐量上，由于无线网络数据帧的碰撞会导致所有的发送方都要退避一段时间，然后重新发送数据，这就必然对系统的吞吐量产生影响。* 优先级：网络中的结点按照优先级排序，优先级高的结点比优先级低的结点有更低的平均接入时延，这一点在同时承载数据业务和话音业务的网络中显得尤为重要。* 公平性：优先级然保证了优先级高的结点有更低的接入时延，但是网络接入协议还必须同时保证优先级低的结点不会“饿死”，同等优先级的结点还要有相同或接近的接入时延参数。3. 路由协议性能测试路由协议的任务是维护网络拓扑，为结点之间的通信提供及时准确的路由信息，保证报文按照协议所提供的路径正确到达目的结点。针对现有Ad Hoc网络路由协议的特点，性能测试主要包括以下几个方面：* 端到端时延与吞吐量：路由协议所处理的是源结点到目的结点之间的路径选择信息，所以源结点到目的结点之间(端到端)的行为最直接的测试内容就是时延和吞吐量。但是，这两个参数都与MAC层协议的效率直接相关。* 路由发现时间(也称为路由重建时间)：直接说明了路由算法的效率，即从无法根? 萋酚杀淼玫铰酚傻降玫娇捎寐酚傻氖奔洹P枰�⒁獾氖牵�飧霾馐圆问�视糜谛枨笄��酚伤惴?span lang="EN-US">(反应式)[1][5]和具有事件触发更新功能的路由表驱动型路由算法(先应式)[1][6]。* 路由表收敛时间：对于路由表驱动型路由算法而言，路由协议在运行期间，路由表从初始状态到路由表稳定状态通常会有一个自动更新的过程，这个时间通常称为路由表收敛时间。* 路由协议的效率：任何路由协议在运行过程中，都要有一定的路由协议开销，用于在结点之间维护网络的拓扑信息。对于无线网络而言，网络带宽非常有限，协议开销直接影响网络带宽的利用率，进而影响网络的扩展性。所以路由协议的效率也是我们重点考虑的测试参数之一。三、 Ad Hoc网络的特点Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络。网络中所有结点的地位平等，无需设置任何的中心控制结点。网络中的结点不仅具有普通移动终端所需的功能，而且具有报文转发能力。与普通的移动网络和固定网络相比，它具有以下特点：1.无中心：Ad hoc网络没有严格的控制中心。所有结点的地位平等，即是一个对等式网络。结点可以随时加入和离开网络。任何结点的故障不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。2.自组织：网络的布设或展开无需依赖于任何预设的网络设施。结点通过分层协议和分布式算法协调各自的行为，结点开机后就可以快速、自动地组成一个独立的网络。3.多跳路由：当结点要与其覆盖范围之外的结点进行通信时，需要中间结点的多跳转发。与固定网络的多跳不同，Ad hoc网络中的多跳路由是由普通的网络结点完成的，而不是由专用的路由设备（如路由器）完成的。4.动态拓扑：Ad hoc网络是一个动态的网络。网络结点可以随处移动，也可以随时开机和关机，这些都会使网络的拓扑结构随时发生变化。这些特点使得Ad hoc网络在体系结构、网络组织、协议设计等方面都与普通的蜂窝移动通信网络和固定通信网络有着显著的区别。Ad Hoc网络作为一种新的组网方式，具有以下特点。3．1 网络的独立性Ad Hoc网络相对常规通信网络而言，最大的区别就是可以在任何时刻、任何地点不需要硬件基础网络设施的支持，快速构建起一个移动通信网络。它的建立不依赖于现有的网络通信设施，具有一定的独立性。Ad Hoc网络的这种特点很适合灾难救助、偏远地区通信等应用。3．2 动态变化的网络拓扑结构在Ad Hoc网络中，移动主机可以在网中随意移动。主机的移动会导致主机之间的

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