异构网络

一异构网络的融合技术发展现状

近年来，人们已就异构网络融合问题相继提出了不同的解决方案BRAIN提出了WLAN与通用移动通信系统(UMTS)融合的开放体系结构；DRiVE项目研究了蜂窝网和广播网的融合问题；WINEGLASS则从用户的角度研究了WLAN与UMTS的融合；MOBYDICK重点探讨了在IPv6网络体系下的移动网络和WLAN的融合问题；MONASIDRE首次定义了用于异构网络管理的模块。虽然这些项目提出了不同网络融合的思路和方法，但与多种异构网络的融合的目标仍相距甚远。最近提出的环境感知网络和无线网状网络，为多种异构网络融合的实现提供了更为广阔的研究空间。

通信技术近些年来得到了迅猛发展，层出不穷的无线通信系统为用户提供了异构的网络环境，包括无线个域网(如Bluetooth)、无线局域网(如Wi-Fi)、无线城域网(如WiMAX)、公众移动通信网(如2G、3G)、卫星网络，以及Ad Hoc网络、无线传感器网络等。尽管这些无线网络为用户提供了多种多样的通信方式、接入手段和无处不在的接入服务，但是，要实现真正意义的自组织、自适应，并且实现具有端到端服务质量(QoS)保证的服务，还需要充分利用不同网络间的互补特性，实现异构无线网络技术的有机融合。

异构网络融合是下一代网络发展的必然趋势。在异构网络融合架构下，一个必须要考虑并解决的关键问题是：如何使任何用户在任何时间任何地点都能获得具有QoS保证的服务。异构环境下具备QoS保证的关键技术研究无论是对于最优化异构网络的资源，还是对于接入网络之间协同工作方式的设计，都是非常必要的，已成为异构网络融合的一个重要研究方面。目前的研究主要集中在呼叫接入控制(CAC)、垂直切换、异构资源分配和网络选择等资源管理算法方面。传统移动通信网络的资源管理算法已经被广泛地研究并取得了丰硕的成果，但是在异构网络融合系统中的资源管理由于各网络的异构性、用户的移动性、资源和用户需求的多样性和不确定性，给该课题的研究带来了极大的挑战。

二异构网络融合中的信息安全问题

如同所有的通信网络和计算机网络，信息安全问题同样是无线异构网络发展过程中所必须关注的一个重要问题。异构网络融合了各自网络的优点，也必然会将相应缺点带进融合网络中。异构网络除存在原有各自网络所固有的安全需求外，还将面临一系列新的安全问题，如网间安全、安全协议的无缝衔接、以及提供多样化的新业务带来的新的安全需求等。构建高柔性免受攻击的无线异构网络安全防护的新型模型、关键安全技术和方法，是无线异构网络发展过程中所必须关注的一个重要问题。

虽然传统的GSM网络、无线局域网(WLAN)以及Adhoc网络的安全已获得了极大的关注，并在实践中得到应用，然而异构网络安全问题的研究目前则刚刚起步。下一代公众移动网络环境下，研究无线异构网络中的安全路由协议、接入认证技术、入侵检测技术、加解密技术、节点间协作通信等安全技术等，以提高无线异构网络的安全保障能力。

1 Adhoc网络的安全解决方案

众所周知，由于Ad hoc网络本身固有的特性，如开放性介质、动态拓扑、分布式合作

以及有限的能量等，无论是合法的网络用户还是恶意的入侵节点都可以接入无线信道，因而使其很容易遭受到各种攻击，安全形势也较一般无线网络严峻的多。目前关于Ad hoc网络的安全问题已有很多相关阐述[7-11]。Ad hoc网络中的攻击主要可分为两种类型，即被动型攻击和主动型攻击。

目前Ad hoc网络的安全防护主要有二类技术：一是先验式防护方式：阻止网络受到攻击。涉及技术主要包括鉴权、加密算法和密钥分发。二是反应式防护方式：检测恶意节点或入侵者，从而排除或阻止入侵者进入网络。这方面的技术主要包括入侵检测技术(监测体系结构、信息采集、以及对于攻击采取的适当响应)。

在Ad hoc网络中，路由安全问题是个重要的问题。在目前已提出的安全路由方案中，如果采用先验式防护方案，可使用数字签名来认证消息中信息不变的部分，使用Hash链加密跳数信息，以防止中间恶意节点增加虚假的路由信息，或者把IP地址与媒体接入控制(MAC)地址捆绑起来，在链路层进行认证以增加安全性。采用反应式方案，则可使用入侵检测法。每个节点都有自己的入侵检测系统以监视该节点的周围情况，与此同时，相邻节点间可相互交换入侵信息。当然，一个成功的入侵检测系统是非常复杂的，而且还取决于相邻节点的彼此信任程度。看门狗方案也可以保护分组数据在转发过程中不被丢弃、篡改、或插入错误的路由信息。另外，如何增强AODV、DSR等路由协议的安全性也正被研究。总之，Ad hoc网络安全性差完全由于其自身的无中心结构，分布式安全机制可以改善Ad hoc网络的安全性，然而，增加的网络开销和决策时间、不精确的安全判断仍然困扰着Ad hoc网络。

2 异构网络的安全解决方案

2.1安全体系结构

对于异构网络的安全性来说，现阶段对异构网络安全性的研究一方面是针对GSM/GPRS 和WLAN融合网络，另一方面是针对3G(特别是UMTS)和WLAN的融合网络。在GSM/GPRS和WLAN融合支持移动用户的结构中，把WLAN作为3G的接入网络并直接与3G网络的组成部分(如蜂窝运营中心)相连。这两个网络都是集中控制式的，可以方便地共享相同的资源，如计费、信令和传输等，解决安全管理问题。然而，这个安全措施没有考虑双模(GSM/GPRS和WLAN)终端问题。文献将3G和WLAN相融合为企业提供Internet漫游解决方案，在合适的地方安放许多服务器和网关，来提供安全方面的管理。还可以采用虚拟专用网(VPN)的结构，为企业提供与3G、公共WLAN和专用WLAN之间的安全连接。3GPP TS 23.234描述了3G和WLAN 的互联结构，增加了如分组数据网关和WLAN接入网关的互联成分。3GPP TS 33.234在此基础上对3G和WLAN融合网络的安全做出了规定，其安全结构基于现有的UMTS AKA方式。

因此，构建一个完善的无线异构网络的安全体系，一般应遵循下列3个基本原则：(1)无线异构网络协议结构符合开放系统互联(OSI)协议体系，因而其安全问题应从每个层次入手，完善的安全系统应该是层层安全的。(2)各个无线接入子网提供了MAC层的安全解决方案，整个安全体系应以此为基础，构建统一的安全框架，实现安全协议的无缝连接。(3)构建的安全体系应该符合无线异构网络的业务特点、技术特点和发展趋势，实现安全解决方案的无缝过渡。

可采用中心控制式和分布代理相结合的安全管理体系，设置安全代理，对分布式网络在接入认证、密钥分发与更新、保障路由安全、入侵检测等方面进行集中控制。

2.2安全路由协议

路由安全在整个异构网络的安全中占有首要地位。在异构网络中，路由协议既要发现移