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无线Mesh网络包含哪些关键技术?
来源: 时间:2022-03-03

无线Mesh网络的实施中,涉及的关键技术主要包括:多信道协商、信道分布、网络发现、路由转发和Mesh安全。那么,无线Mesh网络包含哪些关键技术?

一,多信道协商。

当无线Mesh网络进行多通道访问时,网络中的MP节点只能一次听到一个通道。为了使用多通道,节点必须在可用通道之间动态切换,以确保两个通信节点在同一通道上工作。解决方案是将时间轴分为信标间隔,在每个信标间隔开始时建立一个叫做ATIM的时间窗口,并要求网络中的所有节点在ATIM时间窗口开始时被迫切换到相同的通道。在ATIM窗口中,使用控制要发送的节点使用控制信息和接收端协商信道。

二,信道分配。

多信道无线Mesh网络中的使用和管理主要采用信道分配技术,降低了Mesh无线网络中信道冲突的概率,提高了网络效率。与多信道协商技术不同,信道分配技术从信道频率资源划分的角度分配了Mesh网络中多个信道的使用,如为MP之间的互连定义一组信道,为MAP和MeshSTA之间的互连定义另一组信道。组划分是一种常用的无线Mesh网络信道分配方案,它分组每个MP节点的所有邻居节点,然后统一指定每个组;每个组分配的信道选择节点冲突中使用最少的信道,以确保组之间的连接。

三,无线网络发现。

网络发现技术主要用于发现Mesh网络中的新节点和邻居节点,并建立相应的信息列表。网络发现主要通过网络扫描和列表维护进行。网络扫描是指无线Mesh网络中的MP节点通过主动发送或监控Beacon信号监控其周围的邻居节点,而列表维护则将通过网络扫描发现的邻居节点信息添加到列表中。如果发现的邻居节点是新节点,则可以通过整个网络通过路由表找到。

四,无线路由转发。

无线Mesh网络的许多技术特点和优点来自于其Mesh网络连接和寻路,而路由转发的设计直接决定了Mesh网络对其网络连接的利用效率,影响网络的性能。
在设计无线Mesh网络路由协议时,首先不仅要根据最小跳数选择路由,还要综合考虑各种性能测量指标,综合评价后选择路由;其次,提供网络容错和强有力的支持,在无线链路故障时快速选择替代链路,避免业务中断;第三,能够利用流量工程技术平衡多条路径之间的负载,尽可能多地利用系统资源;第四,同时支持MP和MeshSTA。常用的无线Mesh路由协议可以参考ADHOC网络的路由协议,包括动态源路由协议(DSR)、目的序列距离矢量路由协议(DSDV)、临时序列路由算法(TORA)、ADHOC按需距离矢量路由协议(AODV)等。DSR是基于拓扑的反应性自组织路由协议中最常见的对等。其特点是通过比较,采用积极的缓存策略,从源路由中提取拓扑信息,实现路由创建。

五,Mesh无线网络安全。

Mesh无线网络独特的多跳自组织特性导致其独特的安全目标,如Mesh节点之间的双向认证;数据流的机密性和完整性保护;Mesh节点的访问控制和管理。为了解决这些安全问题,提出了Mesh安全技术。

Mesh安全关联(MSA、MeshSecurityAsssociation)是一种常用的Mesh安全架构。密钥系统是MSA安全架构的核心。只有通过身份认证,MP才能在网络中建立密钥系统。MSA架构将MP节点分为三个角色:MKD、MA和CandidateMP。

CandidateMP是指希望加入Mesh网络的节点。MA是一个有资格为Candidate节点提供认证服务的节点。它可以建立和维护通往MKD的安全链接,以确保转发的CandidateMP证书信息的安全。MKD与外部认证服务器AS之间有一个安全的物理链接,主要负责主密钥的生成、分发和MA资格的确认。

初始MSA认证用于安全建立MP对之间的链接。在网络中传输数据之前,每个CandidateMP至少经过一次成功的初始MSA认证。MSA认证的完整过程可分为以下三个阶段:PLM协议交互阶段;EAP认证阶段;MSA4握手阶段。

PLM用于协商后续阶段所需的各种安全参数,并定义了密钥选择过程和角色选择过程,允许MP通信在EAP认证阶段选择存储密钥的协商和角色。在EAP认证阶段,使用EAP框架实现客户身份认证,最终将MKD生成的PMK-MA和随机数分发给相应的MA。MSA4握手阶段将通过双方共享的PMK-MA和交换的两个随机数生成最终会话密钥,并使用会话密钥保护传输数据的机密性和完整性,从而建立密钥系统链路安全分支。

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