《Adhoc网络概述》课件

网络概述Adhoc网络是一种临时性、自组织的无线网络不需要事先建立基础设施Adhoc,广泛应用于紧急救援、军事作战等场景了解网络的特点和工作原Adhoc理至关重要网络简介Adhoc动态互联互联自主网络由移动节点即时自网络不需要管理中心节Adhoc Adhoc,组织形成没有固定的基础设施点自主加入退出网络动态变化,,/,节点之间直接通信并动态路的拓扑结构能适应复杂环境由能量有限安全隐患网络节点通常供电有限网络缺乏中心管理容易Adhoc,Adhoc,需要合理分配功耗提高能量效受到各种攻击如恶意节点、,,率是重点问题之一攻击等安全是关键挑战DOS,网络的特点Adhoc动态拓扑分布式控制多跳通信有限带宽网络节点是移动的网络没有集中的控制节点之间可能无法直接通网络受限于节点的无Adhoc,Adhoc Adhoc网络拓扑结构不断变化需中心各节点自主地参与网信需要中间节点转发形成线通信能力带宽较低需要,,,,,,要动态地发现和维护路由络管理和数据传输多跳路径高效的资源利用网络的拓扑结构Adhoc无中心结构动态变化多跳路由网络没有固定的拓扑结构每个节网络的拓扑会随着节点的移动和由于网络没有固定的拓扑数据需要通过Adhoc,Adhoc,点都是平等的彼此之间相互连接节点加入退出而不断变化网络中的连接关系多跳转发的方式在节点之间传输这给路,,,可以自由加入或退出网络也在动态调整由算法的设计带来了挑战节点发现与路由节点发现1通过广播方式发现邻居节点路由建立2从邻居节点中选择最佳路径路由维护3动态调整路径以应对网络变化路由重建4当路径失效时重新建立新路径在自组织的移动网络中节点发现是至关重要的第一步节点通过广播方式发现邻居节点并根据一定的策略从中选择最佳路径建立通信连接Adhoc,,随着网络拓扑的动态变化路由需要不断维护和重建以确保数据能够可靠地传输,,路由协议DSDV路由表更新通过周期性广播路由表信息来维护路由表的更新DSDV序列号机制使用序列号区分新旧路由信息确保路由表的一致性,快速收敛通过触发更新机制实现了快速的路由收敛DSDV路由协议AODV按需寻路路由信息保存12协议采用按需寻路的每个节点仅保存到其他节点AODV方式仅在需要时才建立并维的下一跳信息而不需要保存,,护路由完整的路由表提高效率链路断裂处理34通过减少路由信息的维护可当链路断裂时可以快,,AODV以提高网络性能和减少开速检测并通知相关节点进行销重新发现路由协议DSR动态源路由按需发现路由路由缓存路由维护（与不同仅在需要节点会缓存从其他节点当链路断开时可以快DSR DynamicSource DSDV,DSR DSR,DSR）是一种基于源路时发现路由减轻了网络的获得的路由信息以便后续速地修复路由避免重新发Routing,,,由的协议它通过在数据包路由开销使用提高路由发现效率现路由的开销,,中携带完整的路由信息来实现路由路由协议TORA动态多源路由协议基于链路反转的路由发现提高网络连通性（使用链路反转的机制来建立和协议可以有效降低网络重组时TORA TemporallyOrdered TORATORA）是一种动态、维护路由当发生网络分区时能够及的路由开销提高网络的连通Routing Algorithm,,Adhoc分布式的多源路由协议它能够在拓时调整路由性,扑变化时快速重新发现路由网络的物理层Adhoc网络的物理层是网络的基础它决定了通信链路的特性包括频率选Adhoc,,择、调制、信号发射和接收等在网络中物理层需要适应频繁的拓Adhoc,扑变化和限制的能源供给设计高效、可靠的物理层是实现网络的Adhoc关键频率选择需要考虑覆盖范围、干扰等因素调制技术需要低复杂度、抗干扰能力强信号发射和接收要能适应节点移动导致的快速信号衰落和功耗限制物理层的创新是网络发展的基础Adhoc网络的层Adhoc MAC网络的层负责实现多个节点共享同一无线信道Adhoc MAC由于缺乏集中控制网络层面临着拥塞控制、公平,Adhoc MAC访问调度等挑战常用的协议包括基于的MAC CSMA/CA IEEE协议以及基于的协议等它们在解决节点

802.11MAC,TDMA隐藏终端问题、提高吞吐量和公平性等方面各有优劣网络的网络层Adhoc网络的网络层负责节点间的寻路和数据转发它需要设计出高效的Adhoc路由协议以适应网络动态变化的拓扑结构和资源受限的特点路由,Adhoc协议包括主动式和反应式两种类型能够快速发现相邻节点和建立合适的路,径同时网络层还需处理节点的位置信息服务、多播路由等功能为上层应用提,供支持此外安全性也是网络层需要解决的关键问题包括身份认证、加密,,传输等措施网络的传输层Adhoc可靠传输拥塞控制流量控制网络传输层需要实现可靠传输协网络的动态特性要求传输层实现传输层需要针对网络的多跳转发Adhoc Adhoc Adhoc议以确保数据包在动态拓扑网络中的有有效的拥塞控制机制避免网络资源过度特点提供细粒度的流量控制避免发送端,,,序、无差错传输占用和数据包丢失数据过载接收端网络的应用层Adhoc网络的应用层支持各种移动应用程序如远程视频监Adhoc,控、紧急救援和户外运动导航等其灵活的网络拓扑和自组织特性使其非常适用于临时部署和快速响应需求应用层协议如、和即时通讯等都可在网络上HTTP FTPAdhoc运行但需要考虑网络的动态特性和资源限制进行相应的优化,和扩展网络的安全问题Adhoc身份认证抗攻击能力12在无基础设施的网络中如何确保节点的身份安全是网络易受各种攻击如攻击、路由攻击等需要增Adhoc,Adhoc,DOS,一大挑战强抗攻击能力数据保密性节点信任管理34开放的通信环境使得网络的数据容易被窃听需要加合作与信任是网络安全的基础如何建立节点之间的Adhoc,Adhoc,强加密保护互信机制很重要身份认证密码验证使用用户名和密码进行身份认证是最基础的方式需要确保密码的复杂性和安全性生物认证指纹、虹膜扫描等生物特征可以提供更强的安全保障这种方式可靠性高但成本较大数字证书基于公钥基础设施的数字证书可以确保通信双方的身份需要有可靠的第三方机构CA密钥管理公钥基础设施（）自组织密钥管理漂移密钥管理能量效率PKI系统提供了一种安全可在无基础设施的网络网络中节点的动态加网络中节点的资源受PKI Adhoc Adhoc Adhoc靠的密钥管理方式包括密中节点需要采用分布式的入和离开要求密钥管理方限密钥管理方案需要尽量,,,,钥生成、分发和验证等功密钥管理方式通过节点之案具有漂移性能够动态调降低能量消耗提高能量效,,,能确保网络通信的机密性间的协作实现密钥的生成和整密钥以应对网络环境的变率,和完整性管理化防御攻击身份验证访问控制12通过严格的身份验证机制确限制用户访问权限减少攻击,,保只有合法用户才能访问网者获取关键信息的机会络资源入侵检测安全加固34部署入侵检测系统实时监控对系统软硬件进行安全加固,,异常行为及时发现并应对攻提高抗风险能力降低受到攻,,击击的风险网络的能量效率Adhoc设备电量消耗能量优化设计可再生能源支持网络中各节点都是移动设备高电通过优化物理层、层和网络层的协将太阳能等可再生能源集成到网Adhoc,MAC Adhoc量消耗是一大挑战高频通信、路由转议设计可大幅降低网络中节点的络节点中可有效延长设备续航时间提高,Adhoc,,发等操作会快速耗光电池能量消耗能量效率能量模型能量消耗移动节点在传输、接收、处理和存储数据时会消耗能量能量模型可以准确预测和评估能量消耗情况能量供给网络节点通常依靠电池供电能量供给有限能量模型可以分析不同供电方案的能耗特Ad-hoc,点能量效率能量模型有助于选择最优的路由、协议和其他技术以提高整个网络的能量效率MAC,能量保护策略功率控制睡眠模式动态调整发射功率以减少能量消耗延长节点使用时间在空闲时期进入低功耗睡眠状态仅维持最基本的监听功能,,,负载均衡能量感知路由合理分配任务避免个别节点过度消耗电量保证网络整体能量效选择剩余电量较高的节点作为中继减少频繁节点更换带来的能,,,率量浪费位置服务地理位置定位位置信息管理通过、等技术获取建立位置信息数据库管理节GPS WiFi,节点的地理位置信息为网络点的位置变化为路由、资源,,服务提供定位支持分配等提供依据位置服务应用位置隐私保护基于位置信息提供导航、附需要制定针对性的隐私保护近资源查找等位置相关的网机制保障用户位置信息的安,络服务全性组播路由组播优化特点Ad Hoc组播路由优化了网络资源利用在无基础设施的网络Ad Hoc率减少了冗余数据包的传输中组播路由需要特别考虑节点,,的移动性和网络拓扑的动态变化广播与组播路由协议相比广播组播能够有效地将数、等协议针对,MAODV ADMR据传输给特定的接收节点群网络的特点设计了高效Ad Hoc的组播路由算法与其他网络的互联网桥和路由器安全性考虑功耗管理服务质量保证网络需要与其他类型由于网络的动态拓扑将网络与有线网络互确保网络与其他网络AdhocAdhocAdhocAdhoc的网络如互联网进行互连和无线特性需要额外的安联时需要考虑节点的要求一致提供端到,,Adhoc QoS,这需要使用网桥和路由器来全措施来防范来自其他网络的有限电池电量制定相应端的高质量服务是关键需,实现数据包转发和网络地址的攻击和数据泄露的功耗管理策略要跨网络协调资源分配转换网关的设计链路层网关网络层网关应用层网关负责连接不同物理层技术的上下层协议实现数据包的路由转发在异构网络之间为特定应用程序提供接入控制、隐私保,转换和信息转发确保不同设备之间的提供透明互联支持多种路由协议和机护、内容过滤等服务确保网络安全和兼容性制应用可靠性功率控制技术功率调整通过动态调整发射功率可以有效地控制能量消耗并提高系统的整体性能,,自适应天线利用智能天线技术自动调节天线的方向和增益以优化无线信号传输,,能量管理合理分配和调度节点的电池电量从而最大限度地延长整个网络的使用时间,载波感知技术频谱检测通过实时检测无线频谱使用情况动态感知信道状态,功率控制根据信道环境调整发射功率提高能效和频谱利用率,网络管理通过感知网络状态实现动态的网络资源分配和流量调度,频谱复用技术频谱利用效率动态频谱访问频谱复用技术可以提高有限用户可以动态调整频率、带的无线频谱资源的利用效率宽和发射功率以适应不同的,,让多个用户共享相同的频通信环境带复杂信号处理协作共享频谱复用需要复杂的信号处频谱复用要求用户之间进行理算法如编码调制、信道估协作以避免相互干扰并提高,,计、干扰抑制等整体效率网络的未来发展Adhoc网络整合5G网络有望与即将普及的网络进行深度融合利用其高带宽、低时延的Adhoc5G,特性提升网络性能,物联网应用网络的自组网能力非常适合用于物联网场景可广泛应用于智慧城市、Adhoc,工业物联网等领域人工智能支持结合人工智能技术网络可实现自适应路由、负载均衡等智能调度提高,Adhoc,网络效率和可靠性能量效率提升未来在能量模型、电源管理等方面的创新将进一步提高网络节点的能,Adhoc量效率。