电力通信城域网（通用7篇）
电力通信城域网 篇1
0引言
随着智能电网的快速发展,电力通信SDH传输网不仅承载着传统电网的生产管理、调度自动化、继电保护、信息等业务,还承担起了其他大颗粒大容量的数据业务,例如:软交换、高清会议、视频监控等。这些对传输网络的安全可靠、性能结构、带宽利用以及新业务的技术支持提出了更高的要求。因此,在日常运行维护过程中,如何优化和调整网络已成为人们特别关注的问题。
1 网络现状
目前,衢州地区城域网主要由2个重要生产单位,3个220k V通信站、13个110k V通信站以及8个35k V通信站组成,形成1个2.5Gbit/s骨干环、1个622Mbit/s子环及若干条链,环网均采用SNCP保护方式,如图1所示。2个重要生产单位局大楼和老大楼作为城网与西环、东环上下业务的核心站点,3个220k V通信站(衢州变、航埠变及崇文变)各自作为其所辖范围内110k V或35k V通信站业务的汇聚点。
图1 2013年衢州地区光传输城域网络拓扑(参见右栏)
2 优化需求评估
2.1 网络结构安全性低
随着电网规模的不断扩大,城网环网内的通信节点逐渐增多,网络管理复杂且难度加大。城网是采用SNCP保护方式,虽然没有技术上的限制,但是在实际工程中,环网站点总数一般不超过16个,而城网的站点数量已近20个,另外,城网中有1个自环,7个无保护链,过于庞大的网络带来安全隐患。主要体现在以下几点:
(1)环网上任意站点发生故障均可能影响整网安全,环网越大风险越高。
(2)通道保护环存在误码累积问题,环网越大误码率越高。
(3)大环存在收发时延问题,由于通道保护环收发路径不一致,环网越大时延越大。
(4)无保护链过多,存在安全隐患。
2.2 带宽瓶颈
通道保护环的环网总带宽为STM-N,单站的平均带宽为STM-N/K(K代表站点数量),城网总带宽为2.5G,K值为41,平均带宽不到50M。
2.3 重要站点交叉能力低
由于电网业务的特殊性,业务均汇聚于局大楼、220k V通信站这些重要站点,这就对设备的交叉能力提出了很高的要求,目前高阶交叉容量一般为40G或80G,也存在着瓶颈。
2.4部分设备老化严重
城区范围内的1个直属单位电力园区,2个110k V通信站及8个35k V通信站的设备投运时间在2000年前后,运行年限较长,且专为传统的TDM业务设计,对数据业务的部分特性支持不足,无法满足业务需求,一旦光缆中断或设备发生故障,势必导致通信业务中断,给电网运行带来极大的安全隐患。
3 组网优化原则
3.1 网络安全性与可靠性
对于影响网络安全的重大问题,必须要彻底解决,通过组网优化,全面提升网络的安全性。同时在优化过程中应确保已运行电路的安全,通过合理的组织和科学的方案使优化调整将影响降到最低,来完成网络优化。
3.2 网络扩展性与连续性
要充分考虑现有主要业务的流量、流向,完善优化网络结构[1],并且能满足未来新业务接入的需求,确保网络的扩展性与连续性,为将来从2.5G平滑过渡到10打好基础。
3.3 网络光路由选择
由于电网的特殊性,通信光缆建设必须跟随着一次网架,然而光缆资源是传输网络的基础,决定着光路由的方向。因此,组网前应先评估光缆的健康状况[2],选择最短路径或最小衰耗路径。
4 优化方案
根据现状和优化需求评估,结合组网优化的原则,我们将从以下三方面进行调整:
4.1 升级主控交叉
将核心站点局大楼和老大楼的交叉容量从原来的80G升级到200G,并升级相应的主控软件,满足未来更多西环和东环跨环以及城网自身上下交叉业务的需求。
4.2 更新部分设备
将城区范围内的电力园区、110k V高新变、110k V湖南镇变及8个35k V通信站的622M或155M传输设备升级更新至10G平台2.5G设备,与原网络保持统一性和可维护性。
4.3 网络结构调整
(1)拆分大环。从提高优化实施过程中通信网运行的可靠性、减少施工维护量以及业务割接时间、充分发挥现有设备的经济效益和满足业务发展需求的角度出发,考虑到目前大部分调度生产业务及数据业务都以局大楼和老大楼为中心上下交叉业务,因此以这两个节点进行拆分,开通局大楼105#与老大楼2、局大楼105#与局大楼102#、局大楼102#与老大楼1、老大楼1与老大楼2之间的STM-16光路,分为城网一和城网二。为保证直属单位电力园区的业务将其环入城网二,如图2所示。
(2)链改环。8个35k V通信站是否以局大楼和老大楼为核心进行组网,需要考虑以下几点:1)衢州变2链上的35k V站点与航埠622M环上的35k V站点光缆路径较远,需经过多处光纤跳接才能联网且又是利用城网一和城网二上的站点的光缆资源,一处光缆中断,很可能造成两个环开环运行。2)城区的光缆资源目前就较为紧张问题。3)从35k V站点的业务流向看,几乎没有至局大楼和老大楼的业务,一般都是汇聚于220k V通信站,因此无需经过局大楼、老大楼进行环网,也有利于局大楼和老大楼节点槽位的管控。
综合以上考虑,将35k V石梁变纳入航埠子环,并将航埠子环从622M升级为2.5G容量;35k V荆溪变、大洲变、闹桥变分别组成衢州变2.5G子环;最终组网优化后的城域网拓扑如图2所示。
5 结束语
在衢州地区现有的光缆资源条件下,通过对衢州地区光传输城域网现状的分析,优化需求的评估,提出了优化方案,解决了网络安全性低、带宽瓶颈以及设备老化等问题,进一步提高了网络的扩展性和可靠性,为日后衢州地区光传输城域网的运维管理带来了便捷。
摘要：文章阐述了衢州地区光传输城域网自身的问题,并提出符合需求及发展的网络结构优化方案,通过拆分大环,改变业务流向等方式,重新分配环路节点,相互备份业务,以提高全网带宽和整网的可靠性。
关键词：电力通信,传输网,优化,业务
电力通信城域网 篇2
人们早在上世纪90年代初就一直对电力线路通信的理论及技术不断地进行研究, 但是受到带宽影响, 早期利用电力线路进行通信仅能够实现流量不大的数据传输, 如语音通信, 远传仪表数据等。近几年, 随着一系列的技术突破, 利用电力线路进行局域网络数据传输的技术, 终于逐步由试验研究走向实用, 该项技术一经发布, 因其技术实现成本低廉, 仅利用原有电力线路即可进行上网通信而迅速被市场所接受, 市面上的电力通信调制解调器 (俗称电力猫) 产品种类繁多, 用户单独在家庭利用电力线路上网非常方便。但是, 作为一项新兴网络通信技术, 大规模运用电力线路构建的局域网工程实例少之又少, 本文旨在对电力线局域网络技术进行介绍, 并探讨其在弱电工程中的实际应用。
1 电力线路网络通信技术
电力网络通信, 属于电力载波通信 (Power Line Communication简称 PLC) 的一种, 网络PLC技术使用既有低频 (50/60Hz) 的电力线路传送宽带的网络信号, 国外研究这个技术数十年, 近年来终于突破。2010年, 美国电气和电子工程师协会 (IEEE) 正式发布了有关电力网络通信的协议标准, 即IEEE 1901, 该标准是针对电力线通信和解决多媒体家庭联网、视频和音频传输以及智能电网/智能能源等多种应用推出的第一项全球标准。与之前PLC相关标准不同的是, IEEE 1901定义为高速网络通信标准协议, 它规定了利用电力线路进行宽带上网的标准, 满足其通信标准的设备传输速率理论上最高可以达到500Mbps, 该标准包含了之前的所有与电力网络通信相关的协议标准。
从2005年负责推进IEEE 1901标准的小组成立开始, 该小组就不断地对IEEE 1901标准进行发展以及完善, 短短几年间, 应用于此标准的通信设备, 已由原来的仅能够实现收发邮件以及最基本的网页浏览, 发展到了可以利用电力线路传输高清视频流媒体信息, 可见其发展之快, 应用之广。目前为止, 在国外已有许多公司或组织正在积极发展利用该技术。在日本, 松下、索尼等公司组成了电力线路上网联盟 (HD-PLC) , 致力于发展通过电力线路进行高清视频传播。在美国, 联邦通讯委员会 (FCC) 也在大力推广电力上网。而在我国, 也有相应机构在积极发展和推广相应的电力上网技术。
电力线路网络通信技术的基本原理, 是利用电线传送高频信号。电力网络调制器把载有信息的高频信号加载在电流上, 然后利用电线传输, 接收信息的解调器再把高频信号从电流中“分解”出来, 并传送到计算机或其它终端设备上, 从而在不需要重新布线的基础上实现上网、打电话和收看IPTV、使用视频监控设备等多种应用。
当电力线路用来作为连接网络的数据传输媒介时, 对于家庭用户来说, 会遇到许多干扰:电力线上有许多不可预料的噪声和干扰源, 如电视、空调、电冰箱、洗衣机等, 接入电网中的电器都会引起局部电网内电压变化, 这些外部信号噪声的影响, 使得利用电力线路上网具有时间上不可控、不恒定的特点。与信号洁净、特性恒定的传统以太网电缆相比, 由于电力线上接入了很多电器设备, 这些设备任意时候接入电网或者从电网中断开都会导致电力线的特性不断地变化, 从而影响加载在电力线路上的宽带数据。为了克服各种干扰, 电力线通信系统采用的调制技术主要是OFDM (正交频分复用) 、DMT (多载波调制) 、扩频及常规的QPSK (四相相移键控信号) , FSK (频移键控) 等。为适应高速率的传输要求, 多载波正交频分复用是解决传输频带利用的有效方法。 OFDM (正交频分复用) 技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道, 在每个单独的子信道上使用一个子载波进行调制, 并且各子载波并行传输, 这样, 尽管总的信道是非平坦的, 也就是具有频率选择性, 但是每个子信道是相对平坦的, 并且在每个子信道上进行的是窄带传输, 信号带宽小于信道的相应带宽, 因此就可以大大消除信号波形间的干扰。电力线局域网通信设备主要包含以下几部分。
1.1 电力网桥设备
它作为PLC局域网端设备, 负责电力线路网络信号的覆盖。它的主要功能是以太网设备与电力网络设备之间的协议转换, 通过将普通的网络数据信号转换为在民用电力线上传输的高频信号, 采用耦合器, 将信号耦合在电力线路中, 实现信号加载和传输。
1.2 网络调制解调设备
它为最终用户PC或其它终端设备提供适当的接口, 如以太网或是USB。网络终端调制解调设备负责将传输在电力线路上的网络数据信号分解出来, 从而使得用户可以通过电力线路与以太网络连接。
1.3 终端用户
利用电力线进行局域网通信的终端用户可以是一台电脑, 也可以是电视机顶盒, 或者是其他智能家电设备, 总之, 电力线局域网络可以轻松方便的将各台设备统一在一个局域网络之中, 只要是房间内有电源插座的地方, 都可以随意增加网络连接, 无需另外敷设网线, 大大的方便了人们的使用。
2 电力线局域网网络通信技术的应用
电力线路上网技术在早在十几年前就有国外公司开始发展, 当时研发出来的产品由于带宽的问题, 导致其只能进行基本的网络通信, 远远不能满足用户的网络需求, 直至最近几年, 电力上网技术才有了长足的进步, 在电力线路上的网络数据传输理论上可以提供最大500Mbps的带宽, 这基本满足了大多数现代人对网络通信的要求, 也使得这项技术与以往的以太网络相比, 变得更加有竞争力。
电力线局域网络的构建, 网络交换设备的组成基本上与传统的以太网络相同, 不同的地方是, 网络数据信号传输的载体为电力线路, 同时, 需要增加电力网络桥接设备, 将网络信号转换加载在电力线路上。利用电力线路传输网络信号, 其信号传输的距离最大为200 m, 信号传输覆盖距离较以往以太网更远, 对于普通的高层住宅来说, 只需要在底层设置一套网络交换设备即可满足整栋的网络通信。利用电力线路的局域网网络构架如图1所示。
图1为一个典型的高层住宅电力局域网构架图, 由图可看出, 由网络交换设备至各个楼层房间的网络干线均为普通电力线路。由于电力线局域网在同一电力线路中最大能支持16个用户同时使用网络, 并且, 电力线局域网信号不能跨越电表, 因此, 设计时考虑将每一户的电力局域网线路单独接入该户电表之后, 这样, 除了可以保证每户家庭通过电力线路同时连接局域网络的最大数量多达16个之外, 整栋楼的各个家庭之间在网络使用上是相对独立的, 同一家庭的不同房间用户上网不会影响其他家庭的使用。最终, 通过这种布线方式, 用户在自己的房间内就可以随时随地通过电源插座进行上网。
在网络安全性方面, 电力线局域网设备均采用56位加密方式保证信息安全, 同时每一台设备都有自己独特的机器密码, 可以据此使用驱动软件来设置不同的工作组来阻隔非法用户。
在使用的电气安全性方面, 电力线上网技术实际上是一种宽频的电力线载波新技术, 它利用线圈的耦合原理将高频信号耦合到电力线中, 设备中数据信号的传输线路并不与电力传输线直接连接, 因此, 不存在触电的问题。另外, 电力线局域网设备的电路设计, 与计算机中的主板一样, 强、弱电路分开隔离, 保证弱电信号线路中不会出现220V电压。电路中还设置了过压保护装置, 避免由于感应或短路造成对计算机和用户的伤害。
综上所述, 电力线的局域网技术利用了传统以太网络的技术, 并在此之上改进了传统以太网的诸如信号传输距离, 需要单独敷设网络线缆, 单独预留网络插座等缺点, 因此, 在无线网络还没有完全取代有线网络之前, 这项新兴技术是有其发展空间的。
电力线局域网通信带来的便利之处就是可以利用现有的电力线路以及以太网设备, 整合所有接入的各方信号, 在真正实现光纤到户之前, 作为实现三网统一 (即数据网络、语音网, 及有线电视统一) 的一种低成本的过渡性手段, 使得用户房间实现智能化, 如图2所示。
如上图所示, 室外的数据网、语音网以及有线电视网均通过电力线路接入用户, 而在房间内的用户则不需像以往一样, 为每一台家用电器设备配置不同线路, 所有设备的连接均通过普通的电力线路, 只要有电力插座的地方, 就能连接网络设备, 这样, 可以极方便地满足用户在各个房间内对接入网络设备的需求, 同时, 用户也可以通过电力局域网对全房间内的设备进行统一的监控管理, 实现智能化控制。
3 总 结
从一项新兴的技术角度来看, 电力线局域网技术从其行业标准被发布到被实用化、市场化, 它所经历的时间是很短的, 从另一方面来看, 这也说明了在国家完全实现光纤到户之前, 市场上确实需要这样一种产品来作为过渡, 而依靠电力线路来组建局域网络, 相较于传统的以太网络, 也确实有它的优势。电力线局域网络无需重新敷设以太网线, 其数据传输完全使用房间内已敷设好的电力线路, 因而, 对于新建房屋, 可以节约敷设以太网线路的花销, 对于已建房屋, 可以减少因破坏墙体敷设网络线所带来的花销;电力线路作为网络数据的载体, 其信号传输距离大于传统网络线缆, 最大传输距离为200 m, 是以往数据线缆无法达到的;其理论最大传输速率为500Mbps, 基本满足用户平时上网所需;接入网络便利, 只要有插座的地方, 都可以很方便的接入上网, 其移动便利性仅次于无线网络。当然, 因为其传输数据的载体为电力线路, 也有一定的缺点。其最大的问题就是同一电网内电压波动对其造成的信号干扰的问题, 目前来看, 在普通家庭使用上, 电力线路不会产生大的波动, 因此对在上面传输的网络数据不会有太大干扰。但是, 如果是在大型建筑, 如商场、办公楼、机场或者工厂架构电力线局域网时, 是否还能够保持其稳定性, 还有待实践测试;另外, 在同一电力线路下, 最多只能保证16台设备同时上网, 也限制了它在公众网络中的发展, 如何能更大限度的利用电力线路, 加大带宽、提高接入数量, 也是电力线局域网技术未来发展的重点。
尽管还有不少缺点, 但是电力线局域网技术的出现, 无疑给我们在弱电工程设计中提供了除传统以太网以及无线网络之外的另一种选择。据了解, 国内已有部分小区的网络构建采用了电力线局域网技术, 同时, 还有机构与国外合作发展国内电力线局域网技术, 或许, 在不久的将来, 利用电力线的局域网络将会成为弱电工程设计的主流选择。
参考文献
[1]IEEE 1901, Wikipedia.
局域网通信协议配置 篇3
关键词：局域网,通信协议,网络互联
在企业或公司内部为了实现资源共享, 一般都需要搭建局域网, 而局域网通信协议如果配置不当会引起网络不能访问的现象, 也就无法实现资源共享, 如何全面理解局域网中的通信协议, 并选择恰当的网络协议是本文主要解决的问题。
通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定, 通信双方必须共同遵守, 它是网络中的计算机实现通信的必备条件, 两台连接到局域网中的计算机要想实现通信, 则必须使用相同的通信协议。局域网中常用的通信协议主要包括TCP/IP、NETBEUI和NWLink三种协议, 每种协议都有其适用的应用环境。
1 局域网中常用的通信协议
1.1 TCP/IP协议
TCP/IP是Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写, 即传输控制协议/因特网互联协议, 又叫网络通讯协议, 可提供因特网的连接同时也可用于局域网内的连接。
TCP/IP具有很高的灵活性, 支持任意规模的网络, 几乎可连接所有的服务器和工作站。相比较其它网络协议而言, 该协议需要配置的选项较多, 主要有IP地址, 子网掩码, 网关, 域名服务器地址等, 要求配置者具有一定的专业知识。为了简化配置, 在Windows XP及Windows Server 2003当中提供了DHCP服务, 可以大大减少组建网络人员的工作量。
TCP/IP也是一种可路由的协议。由于TCP/IP的地址是分级的, 这使得它很容易确定并找到网上的用户, 同时也提高了网络带宽的利用率。所以该协议是组建局域网时最为常用的一种。
1.2 NETBEU协议
NetBEUI即NetBios Enhanced User Interface, 或NetBios增强用户接口。NETBEUI协议在许多情形下很有用, 是WINDOWS98之前的操作系统的缺省协议。NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议, 安装后不需要进行设置, 所以适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境, 特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外, 局域网的计算机最好也安上NetBEUI协议。
但NETBEUI缺乏路由和网络层寻址功能, 这是其最大的缺点, 所以NetBEUI协议主要用于本地局域网中, 一般不能用于与其他网络的计算机进行沟通。
1.3 NWLink协议
在谈NWLink协议之前, 首先来看IPX/SPX协议, 即Internet分组交换/顺序分组交换, 它是Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange的缩写, 是Novell公司的通信协议集。IPX/SPX比较庞大, 在复杂环境下具有很强的适应性。这是因为IPX SPX在设计一开始就考虑了网段的问题, 因此它具有强大的路由功能, 适合于大型网络使用。当用户端接入NetWare服务器时, IPX SPX及其兼容协议是最好的选择。但在非Novel网络环境中, 一般不使用IPX/SPX。
在微软的Windows XP以及Windows Server 2003操作系统中, 一般使用NWLink IPX/SPX兼容协议和NWLink NetBIOS两种IPX/SPX的兼容协议, 即NWLink协议, 该兼容协议继承了IPX/SPX协议的优点, 更适应Windows的网络环境。IPX/SPX协议一般可以应用于大型网络和局域网游戏环境中。它支持将Windows Server 2003服务器连接到Novell NetWare服务器上。通过使用NWLink协议, Windows和NetWare客户可以访问在对方服务器上运行的客户或服务器应用程序。在使用NWLink协议时, 它只能作为客户端的协议实现对NetWare服务器的访问, 离开了NetWare服务器, 此兼容协议将失去作用。
2 在局域网中通信协议的安装
1) TCP/IP通信协议的安装。在Windows XP或Windows Server 2003中, 如果未安装有TCP/IP通信协议, 可选择“开始/设置/控制面板/网络连接/本地连接”, 右键选择“属性”, 将出现“本地连接属性”对话框, 选择对话框中的“安装/协议”, 选取其中的TCP/IP协议, 然后单击“确定”按钮, 系统开始从安装盘中复制所需的文件并完成安装。
TCP/IP通信协议的设置。在“网络”对话框中选择已安装的TCP/IP协议, 打开其“属性”。在指定的位置输入已分配好的“IP地址”和“子网掩码”。如果该用户还要访问其它Windows XP网络的资源, 还可以在“默认网关”处输入网关的地址。
2) NETBEU协议的安装, 首先要准备好安装盘或安装文件, 在Windows XP中, 将安装光盘中的“VALUEADDMSFTNETNET-BEUI”目录下的“nbf.sys”文件拷贝到%SYSTEMROOT%SYSTEM32DRIVERS目录中, 再将“netnbf.inf”文件拷贝到%SYSTEM-ROOT%INF目录中;这样在安装“协议”的时候, 在选择窗口中就可以看到“NetBEUI协议”了。安装完成之后, 该协议不需要配置, 可以直接使用。
3) NWLink协议的安装方法与TCP/IP协议的安装相似, 只不过在选取协议时要注意选取NWLink IPX/SPX/NetBIOS Compatible Transport Protocol进行安装, NWLink协议安装完后即可使用。
3 总结
我们在今后局域网的组建过程当中, 应当根据网络的规模, 主要用途, 来选择合适的网络通信协议。如果你想提高网络带宽的利用率、增加局域网的可互联性, TCP/IP则将是理想的选择。如果正在组建一个小型的, 只包含一个网段的网络, 要求反应速度快, 并且对外没有连接的需要, 这时最好选择NetBEUI通信协议。如果你要实现NetWare与Windows Server 2003相互通信, 此时NWLink协议可以满足需要。
参考文献
[1]王艳芳.谈局域网中的通信协议及其配置方法[J].辽宁行政学院学报, 2007 (2) .
无线局域网通信安全问题探讨 篇4
1.1静态密钥的缺陷
一般来说, 无线局域网静态分配的WEP密钥往往是在其适配卡的非易失性存储器中保存的, 正常情况下静态密钥能够基本上保证通信的安全性。但是一旦出现适配卡被盗或者遗失的情况, 如果用户没有及时的告知管理员, 那么偷取或者捡取适配卡的恶意用户便可以以适配卡为跳板对用户的网络信息进行非法访问, 从而造成严重的通信安全威胁。目前在实践中主要是通过对共同使用的静态密钥或者更新静态密钥的方式来减少上述问题带来的损失, 然而这种方法仅仅适合用户较少的无线局域网, 当用户的数量达到一定程度时, 管理员所需要进行的密钥更新工作量毫无疑问是较大的, 也难以兼顾所有的用户, 容易出现遗漏状况。
1.2访问控制机制缺陷
访问控制机制的安全缺陷主要体现在以下几个方面:首先是封闭网络防卫控制机制的缺陷。正常情况下封闭网络的消息管理中基本上都包含有网络名称或者SSID, 以此来确保消息被接入点和用于能够在网络中实现顺畅的通信, 但同时也为恶意用户窥探网络名称, 取得共享密钥, 对封闭网络进行非法访问, 获得通信信息提供了途径;其次是以太网MAC地址访问控制缺陷。
在实践中以太网MAC地址经常被恶意用户获取, 原因就在于当WEP被激活时MAC的地址也会显露出来, 再加上无线网卡的MAC地址并不是始终不变的, 而是可以通过相关软件进行变更, 因此恶意用户可以在获取MAC地址的情况下通过编程在无线网卡中写入有效地址, 并进行伪装, 从而实现非法访问, 获取通信信息的目的。
1.3电磁波共享缺陷
无线局域网的本质是通过电磁波 (电磁频率) 实现资源共享, 但是也为无线局域网的通信安全埋下了隐患。例如当前无线路由器在出厂设置中是没有进行加密的, 密码和终端处理设备中的操作需要用户自己完成, 虽然说无线在使用扩频技术之后对宽带的占用以及受到的干扰都在一定程度上减少, 但是其通过电磁波 (电磁频率) 实现传播的特性决定了其在条件允许的情况下还是会受到干扰的, 也为恶意用户盗取信息提供了可乘之机, 更为重要的是这种通信信息被盗取往往很难被用户发现。
二、增强无线局域网安全性能的有效措施
2.1升级密钥管理机制
根据上述内容我们可以发现静态密钥的丢失或者被盗取是导致通信存在安全隐患的一个重要因素, 因此省级密钥管理机制是防治通信写了和保证无线局域网络安全的一个重要且简单的方法。
当然, 静态密钥的特殊性决定了当无线局域网用户量比较大时难以通过更新静态密钥的方式来保证通信安全, 因此升级密钥管理机制来保护通信安全仅仅适合小部分无线局域网络。
当然, 更新无线局域网静态密钥并不需要定期或者多次更新, 只需要在推测出密钥已被盗取的情况下更新即可, 操作简单是其最大优势所在。
2.2绑定静态IP和MAC地址
一般来说, AP或者无线路由器在构建无线局域网, 分配IP地址时往往使用的是动态IP地址, 如此一来通过相关技术在知道用户IP地址的情况下就能够对动态IP地址进行修改, 进而被无线局域网分配得到一个“合法”的新的可以使用的IP地址, 导致通信信息被窃取。对此在终端设备上关闭DHCP服务, 为每个用户端分配一个固定的静态IP地址, 并且限制IP地址的自动分配功能, 再把这个静态IP地址和用户客户端上的MAC地址进行绑定, 从而使得恶意用户哪怕咋得到IP地址的情况下也会因MAC地址不符合而无法连接上无线局域网络, 可以说是对无线局域网通信安全的双重保护。
2.3通过虚拟专用通信 (VPN) 实现通信安全
所谓的虚拟专用通信指的就是:在一个公共局域网通信平台上通过隧道以及加密技术保证专用数据的通信安全性。事实上, 从本质上来说, 虚拟专用通信是对用户认证、加密以及数据认证等多种安全防护技术的综合性应用。
和其它技术相比, 虚拟专用通信的最大优势在于具有很强的可扩充性和可升级性, 即无论哪种安全防护技术都可以成为虚拟专用通信的一部分, 通过综合应用这些技术实现对无线局域网络的多重保护, 确保外来网络无法进入“内网”进行攻击性操作。
摘要：近年来随着网络技术的发展, 无线局域网迅速普及, 以其灵活性、移动性、易扩展性等优点成为当代人们工作生活不可或缺的重要组成部分。但随之而来的是其通信安全问题也成为社会关注的焦点, 有鉴于此, 文章重点探讨了当前无线局域网存在的主要那些缺陷, 并针对性的提出相关改进措施, 旨在增强无线局域网的安全性能。
关键词：无线局域网,通信安全,安全措施
参考文献
[1]彭州.无线局域网的安全威胁分析及防范措施[J].金融科技时代.2014.03
[2]闫国星.面向安全保密应用的无线局域网管控技术研究[D].北京交通大学.2014.03
无线局域网通信安全机制研究 篇5
近年来,无线局域网(WLAN)的市场、应用和服务快速发展,规模不断扩大,但是由于WLAN无线信号的开放性和IEEE 802.11协议自身固有的脆弱性,出现了大量针对WLAN的攻击手段,非法用户在能够接收到无线信号的任何地方都可以发起对WLAN的攻击,基于WLAN的安全漏洞进行网络攻击事件不断增多,导致WLAN的安全无法得到保障,禁止使用WLAN的企业和组织也在逐渐增多,WLAN的安全问题也正变得越来越突出。
1 WLAN安全机制
WLAN是利用射频技术进行数据通信的开放式系统,其安全性与有线网络相比主要体现在物理层、数据链路层和网络层,其他层次安全性和有线网络类似。
1.1 物理层安全
目前各种WLAN物理层安全主要围绕无线信号的抗干扰、抗衰落和抗窃听三个方面展开。
WLAN主要标准有IEEE 802.11,IEEE 802.11b,IEEE 802.11a和IEEE 802.11g,为提高无线信号干扰、传输速率的性能,射频技术从直接序列扩频技术(DSSS)和跳频扩频(FHSS),发展到IEEE 802.11b的使用补码键控(CCK)到IEEE 802.11a使用的正交频分复用(OFDM),去年通过的IEEE 802.11n利用MIMO和OFDM相结合,在高速数据传输、安全性和QoS等方面进行了新的改进。
1.2 数据链路层安全
数据链路层安全主要围绕数据加密展开。
IEEE 802.11b采用有线等价保密协议(WEP)的加密方案[1]。WEP利用对称流密码技术的RC4算法进行加密,在当时情况下,WEP对于无线通信信号的保密性和完整性,防止非授权访问方面为WLAN提供一定程度安全措施,通过WEP提供与有线网络同级别的安全防护。
WLAN高速发展后,WEP的安全问题不断显现,IEEE 802.11i通过增加IV和密码长度等方法推出了WEP2加密方案,通过增加消息完整性代码(MIC)和包密钥混合函数推出了临时密钥完整性协议(TKIP)[2],最终提出了基于AES算法的WPA2。
1.3 网络层安全
网络层安全主要围绕WLAN访问控制和数据保密传输两方面展开。
IEEE 802.11b标准通过服务配置标识符SSID、身份认证和虚拟专用网VPN在网络提供网络层安全保障。
IEEE 802.11x认证协议通过对接入端口定义实现了访问控制。该协议将访问端口定义为非授权和授权端口控制用户数据传输,借助EAP认证协议为WLAN设备提供认证和授权[3]。
2 WLAN安全机制缺陷
随着WLAN应用范围不断扩大和对WLAN技术研究的深入,WLAN安全机制缺陷不断显现出来,主要集中在访问控制和数据加密两个方面。
2.1 访问控制
2.1.1 非法获取服务集标示(SSID)
为对网络资源访问的权限进行限制,无线客户端需要拥有正确的SSID才能访问无线接入点(AP)。AP初始化配置为广播SSID,恶意客户端只要在AP通信范围之内,就可以收到SSID,对于部分更改为不广播SSID的AP,恶意客户端通过扫描工具获得部分数据进行分析就可以得到SSID。
所以对于利用SSID进行权限限制只能提供低级别的安全防护。
2.1.2 恶意修改MAC地址
AP保存一张允许访问的MAC地址表,实现基于MAC地址过滤,对于较多的MAC可以利用集中的RADIUS认证。恶意客户端可以利用软件修改自己MAC和合法MAC一致,达到欺骗AP的目的。
所以对于利用MAC过滤进行权限限制也只能提供低级别的安全防护。
2.1.3 利用IEEE 802. 11x认证缺陷
IEEE 802.11x认证是单向认证,即只有对认证申请者进行可信认证,而对认证服务器不进行认证。所以出现了恶意客户端假冒认证服务器向认证申请者发出确认报文挟持合法客户端的攻击。
IEEE 802.11x规定认证模式是可以协商的。所以恶意客户端利用该弱点协商一种最简单、最容易攻击的认证模式进行认证,利用协商认证模式弱点进行攻击。
IEEE 802.11x规定当客户端断开连接时,向服务器发送EAP-LOGOFF报文。恶意客户端通过伪造正常通信客户端的MAC等方法假冒客户端发送EAP-LOGOFF报文,造成合法客户端被迫断开连接,从而实现拒绝服务攻击。
2.2 数据加密
IEEE 802.11b使用的WEP加密方案中的IV由于长度过短和初始化复位的特点,在实际使用的时候容易出现重用现象,从而被攻击者破解密钥。
WEP使用循环冗余校验进行信息完整性验证,但是这种线性运行在不改变数据位数的情况下,篡改部分数据不会被发现。恶意客户端利用这一特点,修改部分数据,如IP地址,实现IP地址欺骗等攻击。
3 应对措施
由于WLAN传输介质的开放性为攻击者提供了有利条件,而且利用SSID限制、MAC地址过滤和WEP加密方案进行安全防护,目前都已经被验证有不少漏洞,但是由于技术研究与网络产品之间的传递滞后性,导致目前存在的大量支持旧标准的无线设备在很长一段时间内仍然处于主导地位,比如实际应用中WEP算法等仍然广泛应用于各种无线网络设备中,给攻击者打开方便之门,最近出现的“蹭网”现象就利用暴力破解加密算法原理的无线网卡实现,所以必需在现有的条件下对WLAN加强各级别安全防护。
3.1 运用WLAN用户隔离技术,建立初级防护体系
用户隔离技术就是将静态IP地址、MAC地址绑定和虚拟局域网(VLAN)端口三种措施结合起来进行防护。
对于IP地址分配,为管理和使用简单,管理员一般配置使用DHCP进行动态地址分配,IP地址范围是固定的地址池。对于恶意攻击来说,获知一个IP地址就可以简单推算出连续的IP地址,可以实施较大规模的集中攻击,实施数据修改、地址欺骗和会话拦截等行为。
所以对于小规模WLAN来说,关闭DHCP,通过为每个客户端提供固定、离散的IP地址,然后将IP地址与客户端网卡MAC进行绑定,最后在局域网交换机实施居于IP地址的WLAN规划,对客户端进行集中管理,这样增加无线网络攻击难度,建立初级防护体系,提高无线通信的安全性。
3.2 升级加密方案,加强密钥管理,防止恶意入侵
WEP加密体系在攻击技术不断进步的同时已经全面瓦解,为保障无线通信安全,在网络设备允许的情况下,建议使用WPA2进行加密,WPA2采用对称加密系统(AES),安全性相对WEP大大加强,其破解难度在使用杂乱字符下至少也要24 h以上,极大提供了攻击门槛。
对于密钥管理,建议用户定期进行更换,有必要时可以启用独立的认证服务器实施密钥的分配和管理。
3.3 引入虚拟专用网(VPN)技术,确保无线通信安全
在小型WALN中可以运用WLAN用户隔离技术建立起初级防护体系,但是对于大型的WALN中由于节点众多,维护IP地址、MAC地址列表和AP的WEP加密密钥都是难以实行的管理任务,可见大型的、安全性要求高的WALN利用隔离技术已经不符合要求,必须引入新的无线通信安全体系。
VPN是一种在公用网络上建立私有网的技术,主要采用隧道、认证、加密和访问控制技术在公网上建立一个临时、安全的连接。实施VPN的目的就是要在不安全的公网上进行安全的通信,同样可以在开放的WALN中实施VPN,实现无线客户端同安全网关保护的局域网之间进行数据的安全传输。因此在WLAN中引入该技术将极大提高无线通信安全性。
在WALN中引入VPN技术后,WLAN利用VPN的用户认证机制确保只有己被授权的无线客户端才能够进行无线通信连接、发送和接收数据。VPN的加密体系采用MD5等加密算法确保即使恶意节点拦截窃听到传输数据,没有充足的时间和精力它也不能将这些信息解密。VPN的数据认证体系确保在WLAN传输的数据的完整性,保证所有业务流都是来自WLAN认证的设备。
4 结语
随着国内无线城市、三网融合等应用即将进入实际运行,WLAN的应用范围还将不断扩大,因此WALN的安全问题也将越来越受到重视。加强WLAN安全管理,根据WALN规模,适当运用用户隔离技术、升级加密方案和VPN技术等措施,在一定程度上可以确保无线通信的安全性。相信随着WLAN安全技术研究的不断完善,合理构建多层次的安全体系,制定规范和有效的管理措施,相信在将来,无线局域网将以它的灵活性在新的应用领域发挥更加重要的作用。
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浅析无线局域网通信安全机制 篇6
1 无线局域网及其安全隐患
1.1 无线局域网概述
无线局域网主要是由计算机及其相关设备配置无线接口跟无线网卡所组成, 它是一种单元式结构, 即网络中的每个单元为一个基本服务集——Basic Service Set, 其中两个或两个以上的单元 (基本服务集) 通过分布式系统进行互联便形成一个扩展服务集——Extended Service Set。这些扩展服务集进行无线延伸便形成了无线局域网, 其实无线局域网也是一种拓扑网络结构。这种拓扑网络结构在无线局域网中又存在两种, 即结构化网络和对等网络。结构化网络主要是由分布式系统、无线工作站、无线接入点所构成的能覆盖基本服务区和扩展服务区的网络;而对等网络主要覆盖范围在基本服务区, 一般应用于一台及以上无线工作站和其他无线工作站或计算机进行直接的通讯, 在对等网络中, 任何一个节点在同一时间都必须能“看”到其它的网络节点, 不然的电话将会被看做是网络中断。所以, 对等网络往往只在少数用户的网络环境中得以应用。
1.2 无线局域网存在的安全隐患
尽管无线局域网是随着计算机网络技术和现代通信技术的发展而产生的新兴技术, 但是其在应用中还是存在着一定的安全隐患, 主要表现在以下几个方面:第一, 无线局域网传输介质比较脆弱。在过去的有线局域网中, 一般采取的是无源集线器和铜线作为传输媒介, 它们在安全上玩玩收到一定的安全设备或者安全人员的保护, 很难遭受到攻击者的攻击, 在数据传输上具有较强的安全性, 而无线局域网所使用的传输媒介是空气, 受大气等物理条件的干扰较大, 同时也比较容易收到攻击者的攻击, 如电磁干扰等等, 使其数据传输安全性得不到保障。第二, 有线等效保密协议 (WEP) 并不能有效保护无线局域网加密传输的进行, 其并不存在完整的全面的访问控制盒认证校验功能。可是, 无线局域网都是在WEP的基础上建立起来的, 如果WEP受到了严重影响甚至发生了破坏, 那么无线局域网的安全性将无法得到保障。第三, IPSec在安全上比较脆弱。IPSec是IETF IPSec工作组所设计的, 在IP Security的基础上发展起来的, 其主要目标就是利用一定安全机制, 为网络提供身份认证、访问控制、数据完整性和机密性等安全服务, 以实现IP数据传播的可靠性和安全性。但是, IPSec并不是专门为无线局域网所设计的, 其将至对网络层及以上层次的协议提供保护, 而对无线局域网中数据链路层却并不提供。总之, 无线局域网拥有一定的有点的同时还存在着一定的安全隐患, 因此, 必须加强无线局域网通信安全机制的建立, 促使无线局域网安全可靠的运行。
2 无线局域网的安全机制
无线局域网安全机制主要包括三个方面的内容, 即:数据加密机制、数据认证机制和访问控制机制。现在对这三个部分进行具体的分析。
2.1 数据加密技术
在无线局域网中, 数据加密主要是对数据的完整新和机密性进行保护, 以防数据在无线局域网中传播时被非法的篡改或者窃听。数据加密技术主要有以下几种方法:第一, WEP协议。在无线局域网中, WEP协议主要是用在链路层中通过对称加密技术 (RC4) 来防止非法用户对无线局域网的访问和监听。其中此加密技术的密钥长达四十多位, 和AP的钥匙保持一致, 使得某一区域内的所有用户都能共享此密钥。第二, IPSec协议。前面已经讲过, IPSec在传统的有线网络中也发挥着一定的作用, 其实它在无线局域网中同样能提供一种比较容易扩展和通用的安全机制。通过IPSec能将网络中使用的实际密码算法跟协议的功能相分离, 对用户更新密码有着很大的帮助。同时, IPSec也支持许多种认真算法和加密方法, 比如SHA、MDS等认证算法和3DES、DES等加密方法。第三, 虚拟专用网技术, 即VPN技术。它主要是通过隧道传输技术和数据加密技术之间的架构形成一个跟物理网络分离的独立的虚拟传输路径, 在隧道中进行数据的传输, 也只能限制在VPN用户范围之内, 以保证信息数据的安全交换和传输。
2.2 数据认证技术
认证技术主要是对用户身份的一种认证或者是验证, 以保证访问主体是授权的、合法的。认证是无线局域网最重要的安全机制之一, 其包括了以下几种安全保障方式:第一, 开放式认证。在无线局域网中, 开放式认证主要是指允许任何无线站在遵守MAC地址过滤规则的前提下对无线局域网进行随意访问。并且在认证前后所有的通信都必须通过明文的方式进行传输。这中数据认证方式没用通过任何的加密技术进行保护。第二, 密钥共享式认证。秘要共享式认证主要是在WEP算法的基础上, 设置无线站和AP都知道的密码。这种认证方式简单, 其安全性并不强, 但也在一定程度上提升了无线局域网的可靠性和吸引力。
2.3 访问控制技术
无线局域网中进行访问控制机制的建设对于其安全性有着重要的作用。访问控制技术主要是对无线局域网进行访问的用户进行身份认证和鉴别, 从而防止那些通过欺骗或者假冒手段侵入无线局域网的人。现在, 无线局域网的访问控制技术主要有以下两种:第一, 基于服务组标识符的访问认证。基于服务组标识符的访问认证在本质上其实是对一个无线网单元设置了访问策略, 使得用户在任何时间、任何节点、任何方式进行访问时, 都必须获得服务组标识符访问认证的许可, 一旦别发现是非法的或者非授权的, 其将被终止, 或者被举报。第二, 在MAC地址的基础上进行列表 (ACL) 的访问控制。系统管理员可以在接入设备上设置一个基于MAC地址的ACL, 通过ACL对请求访问固定网络的终端进行认证和控制, 只有MAC地址包含在ACL中的终端才允许访问固定网络。
3 结束语
综上所述, 随着计算机技术和互联网技术的发展, 无线局域网也得到了蓬勃发展和广泛应用。但是在无线局域网快速发展的同时, 其还存在的一定的安全问题。因此必须加强无线局域网安全机制的建立, 提升其数据加密技术、数据认证技术和访问控制技术。促使无线局域网能安全稳定可靠的发展下去, 使数据传输环境和谐可靠。总之, 加强无线局域网通信安全机制的建设已经迫在眉睫, 无线局域网安全机制的建设也就等于现代社会互联网社区的安全秩序建设。
参考文献
[1]吴越, 曹秀英, 胡爱群.无线局域网安全技术研究[J].电信科学, 2012 (6) .
局域网无线通信系统的应用研究 篇7
近年来无线通信技术得到了蓬勃发展。在网络逐步壮大的今天,基于无线传输的网络系统其性能指标的系统应用具有相当大的影响。因此,研究局域网无线通信系统的应用论证非常有必要。要知道,随着时代的发展,高新科技技术在各个方面都有了很大的提高。而在网络互连中,将无线通信技术应用于网络控制系统,可以说是最为伟大的设计。笔者将会就局域网无线通信的传输速率、误码率、传输距离等特点进行一一分析,给大家全面的展现出现代局域网无线通信系统的应用优势。
相关概念的基本定义
在详细介绍局域网无线通信系统的应用研究之前,先简单介绍一下其中基本术语的简单定义。
1局域网
局域网(Local Area Network,LAN)是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。其通过将各种计算机同其他的外部设备或者数据库等有效连接在一起,形成一个系统的计算机通信网络,简称为LAN。
通过局域网,人们能够和其他远方的局域网、数据库或处理中心相连接,从而有效形成一个更大范围的信息处理系统,实现信息的共享和传输。
2无线通信
无线通信主要包括微波通信和卫星通信。其利用电磁波信号来实现自由空间范围内的信息传播和交换。在近些年的通信发展过程中,无线通信技术得到极大的发展,其应用范围逐渐扩大,成为了生活、经济等多领域内的重要通信手段。
局域网无线通信系统的应用优势
在笔者针对局域网无线网络节点进行了研究和了解之后,发现了其在当今时代所展现的一些应用优势。这些优势都是极具时代效应的,网络设计也符合现代工作需求。以下是笔者整理出的一些局域网无线通信系统在应用中的独特优势,具体表现为以下几点。
1传输速率高
局域网无线通信系统是在此基础上设计出的较为先进的联网方式,它的一大优势特点就是传输速率高。笔者在对局域网无线通信体系进行了设计之后,做了一项严密的数据调查和收集,根据传输速率的升降统计出规律,发现其传输速率是各种网络互连中最高的。用这样的网络系统应用各种服务器上都能够维持一个稳定而高快的塑料厂。局域网无线通信系统从发展到现在,已经很好地继承了高速传输的优势。凭着这些优势可以让局域网无线通信系统应用面更加广泛。
2误码率极低
笔者在分析了无线通信过程的误码率现象,发现局域网无线通信的应用实现了降低误码率成、提高网络性能的特点。现在通用的局域网无线通信一般都是据此设计的,并且联合使用了无线通信协议。由此可见,采用局域网无线通信系统不会造成误码,可以大幅度降低误码率成。在IEEE802.3的规定中,误码率产生的最坏情况就是10E-10。可是,在局域网无线通信的广泛应用中,出现误码的概率极低,即使出现个别几次也不会降低网络的性能。
局域网无线通信系统应用的不足之处
虽然局域网无线通信系统的应用具有很多优势,可以使得网络控制系统延伸至光缆或电缆铺设不便的特殊地理环境。可是在社会工作生活的方方面面,任何网络通信系统都会有不适应的地方。本文在研究了其优势之后,还要针对局域网无线通信系统应用和适用的地方整理一下不足之处,以便后面的控制、改善和提升。
1传输距离不够广泛
对于进一步提高局域网无线通信系统的设计应用,最有必要做的就是研究其不足之处,以便快速改正。而局域网无线通信系统的最大不足之处就是传输距离不够广泛。局域网,顾名思义,就是在一定居于范围内应用的无线网络,这样的网络设施自然不会传输特别广泛的距离。然而,这样的嵌入式系统的开发具有一定意义。因此,局域网无线通信系统在工作生活中的应用还是相当重要的。用集线器(HUB)连接各工作站,双绞线的最大传输距离是50米左右。这样的传输距离非常短,导致工作上有很大困难,为了改善局域网无线通信系统,最好能够想出解决方法,增加局域网无线通信系统的传输距离。
2网络中的节点有移动性要求
局域网无线通信系统的另外一个不足之处就是网络中的节点有移动性要求。由于无线通信系统是源节点通过无线传感器网络向移动终端发送数据的,节点移动的要求限制了网络通信的性能。现在大多数路由协议都是适用固定节点的,如果想要提高或者扩展局域网无线通信系统的应用范围以及应用性能,就要想办法提高网络中的节点性能。只有当终端节点移动时,其移动性要求不再那么复杂多变,可以适应局域网无线路由的变化,这样就可以有效的改善局域网无线通信系统的应用现状了。
局域网无线通信系统应用的提升研究
作为当今社会最为重要的传媒介质,无论是广播电视、电子信息、还是无线网络,互联网无疑影响了每个人生活的方方面面。笔者在收集了这么多文献资料之后,也通过一些科学研究方法将局域网无线通信系统在现代生活工作中的应用深入探讨了一番。在中国,多方面的原因共同导致了现在的局域网无线通信系统的应用有局限性,并不是特别的完善。笔者在此整理出一些相关的结论,希望能够帮助局域网无线通信系统应用的提升。
1增加port供应数量
局域网无线通信系统的工作原理,是依赖打印服务器从可以支持的其他网络上的节点向打印服务器传送数据。为了能够提升现在所使用的局域网无线通信系统性能。提升速率是最为首要的任务了。一般来说都是依靠网络节点进行提速的。如何改善互联网,就要通过增加port在供给上的数量问题,在解决这些问题之后,就能够有效的提升局域网无线通信系统的应用性能,增加局域网络发展的筹码,大幅度提高局域网无线通信系统的应用范围。由此看来,我们必须要正视改善和提升局域网无线通信系统应用研究这一重要问题。
2扩大误码修正优势
因为,局域网无线通信系统的应用本身就是拥有误码率成极低这样的优势,如果能够将所有的网络软硬件都按这个要求建立,以其特殊的工作原理大幅度降低误码率成。扩大误码修正的优势则可以进一步发展局域网无线通信系统。笔者在经过这么多天的探究之后发现,正是有了这样的优势,局域网无线通信系统才有了现今如此广泛的应用。如果进一步扩大五码修正的优势,则可以加大局域网无线通信的应用实力,并且改善局域网无线通信系统的性能,使其更好地为人类服务。
结论