AdHoc網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)沒有有線基礎(chǔ)設(shè)施支持的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。在AdHoc網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點(diǎn)都是由移動(dòng)主機(jī)構(gòu)成的。

Adhoc網(wǎng)絡(luò)是一種獨(dú)具特色的網(wǎng)絡(luò)，作為一種新型的無線、多跳、無中心分布式控制網(wǎng)絡(luò)，它無需網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，具有很強(qiáng)的自組織性、魯棒性、抗毀性和容易構(gòu)建的特點(diǎn)，其關(guān)鍵技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。文章主要對Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議、服務(wù)質(zhì)量、功率控制、安全問題和互聯(lián)問題進(jìn)行分析和探討，最后展望了Adhoc網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景。

1、Adhoc網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，人們對移動(dòng)通信的需求越來越強(qiáng)烈，涌現(xiàn)出了眾多的移動(dòng)通信技術(shù)，Adhoc就是其中之一。Adhoc網(wǎng)絡(luò)是一種無線多跳網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)相比，它不依賴于任何固定的基礎(chǔ)設(shè)施和管理中心，而是由一組自主的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)臨時(shí)組成，通過移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的相互協(xié)作和自我組織，保持網(wǎng)絡(luò)連接和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞，主要應(yīng)用于軍事戰(zhàn)場、醫(yī)療搶險(xiǎn)以及抗洪救災(zāi)等特殊緊急環(huán)境。

Adhoc網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)靈活、快速，使用非常方便，但必須為Adhoc設(shè)計(jì)專門的協(xié)議和技術(shù)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)固定網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)和協(xié)議無法直接復(fù)制到Adhoc網(wǎng)絡(luò)，這是由Adhoc網(wǎng)絡(luò)自身特性決定的。因此有必要對Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議、服務(wù)質(zhì)量和功率控制等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

2、關(guān)鍵技術(shù)探討

2.1路由協(xié)議

路由協(xié)議是Adhoc網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，開發(fā)良好的路由協(xié)議是建立Adhoc網(wǎng)絡(luò)的首要問題。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議相比，Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的開發(fā)更具挑戰(zhàn)性，這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由方案都假設(shè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是相對穩(wěn)定的，而Adhoc網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是不斷變化的。另外，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由方案主要依靠大量的分布式數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫保存在某些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和特定的管理節(jié)點(diǎn)中，而Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)不會(huì)長期存儲(chǔ)路由信息，并且這些存儲(chǔ)的路由信息也不總是可靠的。大量的研究表明，理想的Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議必須具備以下功能：a）維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪B接。b）及時(shí)感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化。c）高度的自適應(yīng)性。

根據(jù)路由表的維護(hù)特點(diǎn)，Adhoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議大致可分為：a）表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議。b）按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議。c）混合路由協(xié)議。表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議又稱先應(yīng)式路由協(xié)議，是指網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通過周期性的廣播交換路由信息，獲取其他節(jié)點(diǎn)的路由。由于這種方式需要不斷在節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行路由信息的交換和更新，占用了大量的網(wǎng)絡(luò)資源，而事實(shí)上有很多的路由信息并不是必須的，這就造成了網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，所以這種路由方式一般只用在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，不大適用于Adhoc網(wǎng)絡(luò)。按需路由協(xié)議又稱反應(yīng)式路由協(xié)議，是指節(jié)點(diǎn)只對自己需要使用的路由進(jìn)行維護(hù)和查找，也就是說，節(jié)點(diǎn)之間不必周期性的交互路由信息，解決了因交互無用的路由信息引起的網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)。混合路由協(xié)議是對表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議和按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議的綜合，它先在局部范圍內(nèi)使用表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議，縮小路由控制消息傳播的范圍，當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，再通過按需驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議查找發(fā)現(xiàn)路由，這樣就均衡了路由協(xié)議的控制開銷和時(shí)延兩個(gè)性能指標(biāo)。

目前，大多數(shù)Adhoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議采用的是按需驅(qū)動(dòng)路由方式，其中，具有代表性的有動(dòng)態(tài)資源路由協(xié)議（DSR）、Adhoc請求距離向量協(xié)議（AODV）和定位輔助路由協(xié)議（LAR）等，而目的序列距離矢量路由協(xié)議（DSDV）則是表驅(qū)動(dòng)路由協(xié)議的代表。

2.2服務(wù)質(zhì)量

服務(wù)質(zhì)量（QoS）指網(wǎng)絡(luò)在傳輸數(shù)據(jù)流時(shí)必須滿足的一系列性能指標(biāo)，主要包括時(shí)延、可用帶寬、丟包率和抖動(dòng)等。目前，很多業(yè)務(wù)（如實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)、交互式業(yè)務(wù)等）都要求網(wǎng)絡(luò)提供QoS保障，雖然人們對QoS保障問題的研究取得了許多進(jìn)展，但大多數(shù)方案都是針對固定網(wǎng)絡(luò)特性而設(shè)計(jì)的，無法直接用到Adhoc網(wǎng)絡(luò)中。Adhoc網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量差、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化、信道訪問存在競爭的特點(diǎn)使得QoS保障問題變得更加復(fù)雜。Adhoc網(wǎng)絡(luò)的QoS支持主要面臨以下問題：a）無線信道的時(shí)變性。b）無線信道的帶寬受限。c）路由機(jī)制。d）有限的電池能量。

為了更加合理地利用Adhoc網(wǎng)絡(luò)資源，獲取更好的數(shù)據(jù)傳輸性能，為多媒體業(yè)務(wù)的QoS提供保障，研究人員提出了3種QoS模型，所提出的模型不但要求能適應(yīng)Adhoc網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭?dòng)態(tài)變化和無線信道的時(shí)變性，同時(shí)還能保證與其他網(wǎng)絡(luò)互連。

1）集成服務(wù)模型

集成服務(wù)模型是從Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中發(fā)展起來的，借鑒了電話網(wǎng)絡(luò)和ATM中的虛連接機(jī)制。該模型的特點(diǎn)是在路由器中不能高速處理大量的數(shù)據(jù)流，否則會(huì)導(dǎo)致主干路由器成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，但可采用資源預(yù)留協(xié)議為每個(gè)流預(yù)留端到端的網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)中的路由器也采用相應(yīng)的資源管理機(jī)制，從而提供定量的QoS。

2）區(qū)分服務(wù)模型

區(qū)分服務(wù)模型將網(wǎng)絡(luò)分為邊緣和核心兩部分，它們的分工各有不同，前者主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的分類、標(biāo)記等，后者主要利用IP數(shù)據(jù)包頭中的服務(wù)類型字段（ToS），把服務(wù)模型對資源預(yù)留協(xié)議的使用限制在用戶網(wǎng)絡(luò)側(cè)。主干路由器只需檢查數(shù)據(jù)包中的ToS字段來判斷其業(yè)務(wù)類型，然后為不同的業(yè)務(wù)提供不同的QoS保障策略。

3）集成區(qū)分服務(wù)模型

雖然集成服務(wù)和區(qū)分服務(wù)有著各自不同的特點(diǎn)，但同時(shí)也存在相應(yīng)的缺陷，特別是將它們應(yīng)用到Adhoc網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，問題就越發(fā)明顯。集成區(qū)分服務(wù)模型是對集成服務(wù)和區(qū)分服務(wù)的綜合，融合了兩者的特點(diǎn)，它既可以控制每流服務(wù)的細(xì)粒度，又可以根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型提供相應(yīng)的服務(wù)，是一種更優(yōu)化的服務(wù)模型。FQMM模型就是一種典型的集成區(qū)分模型，該模型是專門針對Adhoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的，可以很好地優(yōu)化Adhoc網(wǎng)絡(luò)的性能。

2.3功率控制

功率控制是指通過調(diào)整信號(hào)的發(fā)射功率，在保證一定通信質(zhì)量的前提下盡量降低信號(hào)發(fā)射功率。由于Adhoc網(wǎng)絡(luò)的特殊性，如果對它進(jìn)行功率控制，不但可以降低網(wǎng)絡(luò)的能量消耗，還可以減少對鄰近節(jié)點(diǎn)的干擾，提高信道的空間復(fù)用度，從而提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的容量。目前，功率控制已成為提高Adhoc網(wǎng)絡(luò)性能的常用機(jī)制，并逐漸成為Adhoc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中不可缺少的重要手段。

由于Adhoc網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無任何基礎(chǔ)設(shè)施和集中管理機(jī)構(gòu)的無線多跳網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功率控制必須根據(jù)局部的信息做出決定。通常，一種理想的Adhoc網(wǎng)絡(luò)功率控制方法需滿足以下要求：a）簡單、高效、靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)。b）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)的度要盡量小，從而減小節(jié)點(diǎn)間的相互干擾，增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量。c）能實(shí)現(xiàn)功率路徑的最優(yōu)化，從而節(jié)約能量，延長網(wǎng)絡(luò)壽命。d）網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需使用局部的信息就可以決定自己的傳輸半徑和傳輸功率。

實(shí)際上，功率控制問題與Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層以及傳輸層都密切相關(guān)，它們都可以采取相應(yīng)措施進(jìn)行功率控制。目前，對Adhoc網(wǎng)絡(luò)功率控制機(jī)制的研究主要集中在鏈路層功率控制、網(wǎng)絡(luò)層功率控制和混合功率控制三個(gè)方面。

1）鏈路層功率控制

主要通過介質(zhì)控制（MAC）層上的協(xié)議來完成，發(fā)送節(jié)點(diǎn)根據(jù)每個(gè)報(bào)文的目的節(jié)點(diǎn)距離、信道狀況等動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)射功率，以便提高網(wǎng)絡(luò)容量和降低節(jié)點(diǎn)的能量消耗。一般來講，鏈路層功率控制要經(jīng)常調(diào)整，有可能每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文都得進(jìn)行功率控制。

2）網(wǎng)絡(luò)層功率控制

主要通過改變發(fā)射功率動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和選路，最終使全網(wǎng)性能達(dá)到最優(yōu)化。與鏈路層功率控制相比，網(wǎng)絡(luò)層功率控制調(diào)整頻率較低，較長時(shí)間才進(jìn)行一次調(diào)整。

3）混合功率控制

隨著研究的深入，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種更優(yōu)的功率控制，即混合功率控制，它可以進(jìn)一步提高網(wǎng)絡(luò)性能?；旌瞎β士刂剖菍︽溌穼庸β士刂坪途W(wǎng)絡(luò)層功率控制的綜合，用網(wǎng)絡(luò)層的功率控制調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和選路，而在發(fā)送報(bào)文時(shí)，鏈路層功率控制根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)近調(diào)整發(fā)送功率。

2.4安全問題

由于在Adhoc網(wǎng)絡(luò)中沒有可信任的中心節(jié)點(diǎn)和通信基礎(chǔ)設(shè)施，并且所有的節(jié)點(diǎn)都是移動(dòng)的，節(jié)點(diǎn)本身要充當(dāng)主機(jī)和路由器，節(jié)點(diǎn)間的通信完全通過無線信道來完成，它的這些固有特性使網(wǎng)絡(luò)安全面臨巨大的挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相比，Adhoc網(wǎng)絡(luò)更容易遭受各種安全威脅，如竊聽、篡改數(shù)據(jù)、拒絕服務(wù)和偽造身份等。

在安全目標(biāo)上，Adhoc網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)是一致的，主要包括機(jī)密性、完整性、認(rèn)證性、不可否認(rèn)性、可用性和訪問控制等方面，但要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)相當(dāng)困難。傳統(tǒng)公鑰密碼體制中的數(shù)字簽名、加密、報(bào)文鑒別碼等技術(shù)本來可以實(shí)現(xiàn)信息的機(jī)密性、完整性、不可抵賴性等安全服務(wù)，但是它需要一個(gè)可信任的密鑰管理中心進(jìn)行密鑰分配，而在Adhoc網(wǎng)絡(luò)中不允許存在這樣的認(rèn)證中心節(jié)點(diǎn)。因?yàn)閱我坏恼J(rèn)證中心節(jié)點(diǎn)極易成為網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，一旦崩潰將造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，更為嚴(yán)重的是，單個(gè)認(rèn)證中心節(jié)點(diǎn)是攻擊者的首選攻擊目標(biāo)，一旦被攻破將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)完全失去安全性。雖然可以通過備份認(rèn)證中心來提高抗毀性，但同時(shí)也增加了被攻擊的目標(biāo)，任何一個(gè)認(rèn)證中心被攻破，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)失去安全性。因此，Adhoc網(wǎng)絡(luò)的密鑰管理非常關(guān)鍵。

目前，Adhoc網(wǎng)絡(luò)密鑰管理的研究主要集中在四個(gè)方面：a）局部分布式CA證書。b）基于多項(xiàng)式的秘密共享。c）基于PGP的自組織公鑰管理。d）基于身份的密鑰管理方案。前三者都是建立在傳統(tǒng)公鑰系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，盡管可以考慮使用對資源占用較小的公鑰加密算法（如橢圓曲線加密算法），但無論采用什么方法來實(shí)現(xiàn)分布性，Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的通信量和節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)量都比較大。因此，在Adhoc網(wǎng)絡(luò)中，使用對資源占用較小的基于身份的加密系統(tǒng)來進(jìn)行密鑰管理，應(yīng)該是提高網(wǎng)絡(luò)性能的有效途徑。

縱觀網(wǎng)絡(luò)安全的發(fā)展歷史，我們可以得知任何一個(gè)方案都不可能是完全安全的，總是存在這樣和那樣的漏洞，因而入侵檢測就順理成章地的成為安全方案之后的第二道防線。目前，Adhoc網(wǎng)絡(luò)的入侵檢測系統(tǒng)主要有四種：a）分布式入侵檢測系統(tǒng)。b）基于AODV協(xié)議的入侵檢測系統(tǒng)。c）基于移動(dòng)代理的分布式入侵檢測系統(tǒng)。d）本地入侵檢測系統(tǒng)。前三種入侵檢測系統(tǒng)在節(jié)點(diǎn)開銷、互操作性和檢測新入侵模式方面存在一定缺陷，只有本地入侵檢測系統(tǒng)比較理想，基本上符合Adhoc網(wǎng)絡(luò)入侵檢測系統(tǒng)的要求，但仍需要改進(jìn)和加強(qiáng)。

2.5互聯(lián)問題

通常，Adhoc網(wǎng)絡(luò)是以獨(dú)立的通信網(wǎng)絡(luò)形式存在，它不與其他任何網(wǎng)絡(luò)連接，所有節(jié)點(diǎn)之間通信都在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進(jìn)行。但是在實(shí)際應(yīng)用中，Adhoc網(wǎng)絡(luò)不可避免要與其他網(wǎng)絡(luò)互連，特別是與Internet互連。由于Adhoc網(wǎng)絡(luò)與Internet的路由方式不一樣，如果要在它們之間實(shí)現(xiàn)無縫互連，就必須存在一種特殊的網(wǎng)關(guān)，它既能適應(yīng)Internet網(wǎng)絡(luò)的層次性路由機(jī)制，也能適應(yīng)Adhoc網(wǎng)絡(luò)中的特定路由機(jī)制，并且能實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的通信。國內(nèi)外眾多學(xué)者正在研究Adhoc網(wǎng)絡(luò)與Internet的互連，提出了幾種最具代表性的方案：a）基于移動(dòng)子網(wǎng)的Adhoc接入方法。b）基于中心代理的Adhoc接入方法。c）基于移動(dòng)IP的Adhoc接入方法。由于研究還處于初級(jí)階段，所以無論采用何種接入方案都存在問題，這些問題也只有隨著研究的深入才能解決。

3、展望

盡管Adhoc網(wǎng)絡(luò)還存在許多問題，但隨著通信技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)算法的日趨成熟，這些問題肯定會(huì)隨之化解?？梢灶A(yù)見，Adhoc網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍將逐步擴(kuò)大，無論是在軍用領(lǐng)域還是在民用領(lǐng)域，其應(yīng)用前景都是非常廣闊的，在未來移動(dòng)通信的市場上必將扮演非常重要的角色。

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