解决无线异构网络安全并不困难(1)(2)

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动节点，又要能够发现基站。现有的路由协议大多仅关注于选路及其策略，所以对于无线异构网络安全的路由协议，只有少部分考虑安全问题。

在联合蜂窝接入网系统中(UCAN)[25] ，涉及的安全主要局限在数据转发路径上合法中间节点的鉴定问题。当路由请求消息从信宿发向基站时，在其中就引入单一的含密码的消息鉴定代码(MAC)。MAC鉴定了转发路径，基站就会精确地跟踪每个代理和转发节点的数据流编号，而每个用户都有一个基站所给的密码。UCAN着重于阻止个人主机删除合法主机，或者使未认可的主机有转播功能。它有效地防止了自私节点，但是当有碰撞发生时，防御力就会减少了。另外，文献[26]提出一种用于对付任意恶意攻击的新路由算法。该方法主要在于保护路由机制和路由数据，开发融合网络信任模型，以及提出安全性能分析体制。该路由算法的核心机制是为每个主机选择一条到基站吞吐量最高的路径。每个主机周期性的探测邻居节点的当前吞吐量，选择探测周期内的吞吐量最高值。其目标是识别融合网络中恶意节点的攻击类型，提供有效检测，避免恶意节点。

一般而言，对安全路由协议的研究起码要包括两个部分：基站和移动终端间的路由安全和任意两个移动终端间的路由(Ad hoc网络路由)安全。而由于异构网络的路由协议主要来源于Ad hoc网络路由协议的扩展，从而对异构网络路由协议安全性的研究将主要延伸于Ad hoc网络路由协议的安全性研究。鉴于此，可以将现有的一些Ad hoc安全路由研究植入到异构网络的安全路由研究中。简单的防欺骗的基于信誉的系统SPRITE[27]就是一个很好的研究入口。SPRITE本身需要一个独立于Ad hoc网络之外的固定系统——信誉结算服务(CCS)系统，用于维持节点信誉的平衡，激励中间节点转发数据的积极性。不过，要实现SPRITE系统需要CCS获悉两个节点之间的完整路由信息。而这一点，在异构网络中，由于有基站等固定基础设施的存在，因而实现起来就相对简单了。

当然，异构网络路由协议的安全性要建立在节点得到服务提供商支持的认证，这就要完善基站等固定基础设施的安全体系和密码技术，以使得节点能接入到异构网络，获得异构网络的认证。

2.3接入认证技术

现有的大多数认证体系如Kerberos及X.509等普遍是针对一般的集中式网络环境提出的，因其要求有集中式认证机构如证书发放中心或CA。而对于无固定基础设施支持的分布式移动Ad hoc网络，网络拓扑结构不断地动态变化着，其认证问题只有采用分布式认证方式。对于无线异构网络安全，蜂窝基站的引入则可以在充分发挥Ad hoc自身优势的同时克服其固有缺陷。可以根据集中式网络和分布式网络各自的特点，建立异构网络的接入认证系统。文献[28]讨论了WLAN中的节点接入3G的安全认证问题。它构建3G-WLAN信任模型来严格维持3G-WLAN融合网络中所有组成成分之间的信任关系，以加强接入认证过程，保护3G网络免遭伪造的接入认证请求。

从Ad hoc和蜂窝融合网络3种系统模式来看，以蜂窝技术为主Ad hoc为辅的融合网络系统模式，其接入认证的重点就是如何让合法的Ad hoc网络用户安全地接入到蜂窝网络中;以Ad hoc为主蜂窝技术为辅的融合网络系统模式，其接入认证的重点则是如何在Ad hoc内部实现安全以及蜂窝网管理Ad hoc网络时如何安全的传输控制信息。而事实上，这种模式下甚至可以直接采用蜂窝网中一样的接入认证过程，如CAMA。Ad hoc和蜂窝融合的第三种模式——混合模式，则更需要对每个用户的身份信息等进行更加严格的认证。异构网络用户的身份信息认证又包括Ad hoc网络与有基站等固定基础设施的集中式网络之间的认证和任意两种集中式网络之间的认证。

对于复杂的无线异构网络安全性而言，传统意义上的接入认证只是第一道防线。对付那些已经混入网络的恶意节点，就要采取更严格的措施。建立基于基站的和节点声誉评价的鉴权认证机制或许是一个好的方法。因为蜂窝系统的末端接入网络是完全依赖于节点的广泛分布及协同工作而维护正常通信的，既要拒绝恶意节点的接入，又要确定合适的评价度，保证合法节点不因被恶意节点诬陷而被拒绝接入。这样可以最大限度的保证网络资源的可使用性。

在异构网络中，基站和各移动节点可以共同担当声誉机制中心这类权威机构的角色，形成以基站为主，移动节点分布式评价为辅的方式。同时，还可以借鉴文献[29]中的方式：在节点接入网络时进行预认证，之后网络中的基站和其他移动节点对它的行为跟踪，使它的恶意行为对应一定的声誉值，重新对它进行鉴权认证。

2.4入侵检测技术

异构网络与有线网络存在很大区别，针对有线网络开发的入侵检测系统(IDS)很难直接适用于防范无线异构网络安全问题。传统的IDS大都依赖于对整个网络实时业务的监控和分析，而异构网络中移动环境部分能为入侵检测提供的数据只限于与无线通信范围内的直接通信活动有关的局部数据信息，IDS必须利用这些不完整的信息来完成入侵检测。其次，移动网络链路速度较慢、带宽有限、且节点依靠电池供应能量，这些特性使得它对通信的要求非常严格，无法采用那些为有线IDS定义的通信协议。第三，移动网络中高速变化的拓扑使得其正常与异常操作间没有明确的界限。发出错误信息的节点，可能是被俘节点，也可能是由于正在快速移动而暂时失去同步的节点，一般IDS很难识别出真正的入侵和系统的暂时性故障。因此，一个好的思路就是研究与异构网络特征相适应的可扩展性好的联合分级检测系统。

目前备受好评的主流入侵检测系统有两种：基于移动代理技术的分布式入侵检测系统[30]和Ad hoc网络分布式入侵检测系统[31]。前者的核心是移动代理模块。根据有限的移动代理在Ad hoc中的不同作用，按某种有效的方式将移动代理分配到不同的节点，执行不同的入侵检测任务。检测的最后结果由一个行动执行模块来付诸实施。由于移动代理数量的大大减少，该模型相对其他IDS具有较低的网络开销。

Ad hoc网络分布式入侵检测系统要求网络中所有节点共同参与入侵检测与响应。每个节点配备有一个IDS代理，这些IDS代理运用了基于统计性异常的检测技术。当某一节点报告一个异常时，不同区域IDS代理互相合作，发起全局入侵检测和响应。在这个分布式入侵检测系统的基础上，文献[32]提出了一种基于簇的多层合作入侵检测系统。簇中任一节点(包括簇头、副簇头和网关节点)都独立运行各自的IDS模块，监控本地的活动，参与本地入侵检测。如果节点(包括副簇头和网关节点)检测到异常或可疑，但不能判定是否被攻击，则向簇头发出执行全局协作检测的请求。簇头接到请求后，通过查询所有节点的IDS状态来判定是否遭受攻击。这一基于簇的多层合作IDS可以被引用到异构网络中来。因为基站等有中央控制管理功能的节点可以有效得替代簇头，实现簇头能全局协作的功能。

在Ad hoc和蜂窝融合网络安全性研究方面，CAMA结构对入侵检测进行了探讨。当检测到有入侵节点时，CAMA代理就通过基站向整个网络广播安全信息。入侵检测主要用于解决CAMA中节点故意向基站提供错误定位信息而引发的路由安全问题。当节点发现基站发来的路由表中的下一跳节点根本不存在时，就向基站发送路由错误报告。CAMA代理找出恶意节点并将它逐出网络。

另外，从入侵检测系统的检测方法角度考虑，人体免疫系统对异体的检测方法是异常检测和误用检测两种检测方法的结合。根据Forrest设计人体免疫系统(AIS)来进行数据检测，以及Kephart利用AIS进行病毒检测，可以尝试利用基于AIS的理论，借鉴基因选择来设计入侵检测模型。