計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中安全性問題及措施

朱莉

摘 要：在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)建設(shè)存在安全性問題。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為樹狀的傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，均等的信道訪問機(jī)會(huì)就會(huì)造成信道、信息能量等信息資源的浪費(fèi)。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中MAC協(xié)議的CSMA/CA信道訪問的信息傳輸方式與傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的樹狀傳輸特點(diǎn)不能完全匹配問題，文章提出了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中安全性問題解決方法。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；建設(shè)安全；存在問題；解決方法

引言

目前，國內(nèi)外對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的優(yōu)化研究主要集中在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的適配、能量的損耗、可靠性分析及數(shù)據(jù)處理時(shí)速的提高等問題上。而網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中MAC協(xié)議又是傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的熱點(diǎn)。一般網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中MAC協(xié)議常采用CSMA/CA的信道訪問方式，該方式的特點(diǎn)是每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有相同的信道訪問機(jī)會(huì)。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

1.1 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中傳輸樹中層最小競(jìng)爭(zhēng)窗口優(yōu)化

信道分配概率與節(jié)點(diǎn)所在層次密不可分，層最小競(jìng)爭(zhēng)窗口為節(jié)點(diǎn)所在層次提供了一個(gè)最小競(jìng)爭(zhēng)窗口基準(zhǔn)。它與上層節(jié)點(diǎn)的最小競(jìng)爭(zhēng)窗口值以及平均子節(jié)點(diǎn)數(shù)目相關(guān)，并且滿足節(jié)點(diǎn)所在層的最小競(jìng)爭(zhēng)窗口值必須大于或等于上層最小競(jìng)爭(zhēng)窗口值。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中MAC信道優(yōu)化通過設(shè)置傳輸層中每層的最小競(jìng)爭(zhēng)窗口值來改變每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信道搶占率，將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的均等信道訪問方式變?yōu)樾诺赖姆蔷仍L問方式，給出了層最小競(jìng)爭(zhēng)窗口值以及節(jié)點(diǎn)最小競(jìng)爭(zhēng)窗口值計(jì)算模型，同時(shí)給出了最小競(jìng)爭(zhēng)窗口上限值，使信道訪問方式達(dá)到與樹狀拓?fù)鋫鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)的匹配，從信息丟包率及吞吐量等方面分析說明該優(yōu)化提高了信道資源利用率。

1.2 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能耗特性優(yōu)化

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由于經(jīng)常工作在無人值守的環(huán)境，或者沒有供電條件的環(huán)境，因此必須采用電池供電，電池能量決定了節(jié)點(diǎn)傳輸信號(hào)的性能。能量越大，信號(hào)強(qiáng)度越強(qiáng)，傳輸距離越遠(yuǎn)，信號(hào)傳輸速率越快；電池能量越小，信號(hào)強(qiáng)度越低，傳輸距離越近，信號(hào)傳輸速率越慢。電池能量耗盡時(shí)會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壽命終結(jié)，從而使該覆蓋區(qū)域通信失效。因此，有必要對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)，以提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。

1.3 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能耗優(yōu)化

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)一般由基站、簇頭、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成?；就ǔ＠檬须娺M(jìn)行持續(xù)供電，它的主要作用是負(fù)責(zé)接收節(jié)點(diǎn)的信息，并帶有網(wǎng)關(guān)功能?；灸軌蚺c互聯(lián)網(wǎng)相連接。簇頭和普通的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)相同，它的作用是承擔(dān)簇的管理工作。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過多跳的方式進(jìn)行信息的傳輸。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作方式，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通常在特定區(qū)域內(nèi)被隨機(jī)布置，節(jié)點(diǎn)之間能夠利用通信的方式進(jìn)行信息傳輸，利用自組織的方式協(xié)同工作。要想延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的壽命，需要考慮兩方面因素：一方面需要考慮節(jié)點(diǎn)工作時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)的能耗，另一方面需要考慮盡量利用性能好的電池。

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，一部分能量用于信號(hào)發(fā)送，由節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)功率有關(guān)；另一部分能量用于節(jié)點(diǎn)內(nèi)部元器件消耗，這部分能耗是固定的。節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)功率是模型中參數(shù)的函數(shù)，函數(shù)中的參數(shù)包括：數(shù)據(jù)能量與噪聲比、節(jié)點(diǎn)間距離、帶寬效率、路徑損耗系數(shù)。發(fā)送信號(hào)的功率由節(jié)點(diǎn)內(nèi)的信號(hào)放大器決定。

1.4 網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估

網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估方法，提高評(píng)估的準(zhǔn)確性。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估沒有考慮不同入侵特征造成的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)變化，以入侵前后相同靜態(tài)固定指標(biāo)變化評(píng)估為主，缺少不同時(shí)段內(nèi)動(dòng)態(tài)可持續(xù)評(píng)估的方法。對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的操作特征進(jìn)行加權(quán)優(yōu)化處理，提取網(wǎng)絡(luò)操作異常特征，計(jì)算異常特征提取誤差，針對(duì)異常特征提取誤差進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)異常特征獲取特征分類函數(shù)，并計(jì)算特征分類的約束條件，建立特征屬性映射模型，獲取特征映射關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常特征的分類，完成網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)評(píng)估。

2 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中傳感網(wǎng)絡(luò)失穩(wěn)控制

隨著傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍的越來越廣泛，對(duì)傳感網(wǎng)絡(luò)的性能也提出了更高的要求。因?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)能量有限，通常工作在非均勻熱的傳感網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)分布存在失衡問題，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能力消耗不集中，破壞傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，非均勻熱傳遞環(huán)境的傳感網(wǎng)絡(luò)中，傳感節(jié)點(diǎn)受到受熱不均衡的影響，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能量消耗不集中，破壞傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)失穩(wěn)問題。傳統(tǒng)的通信算法在非均勻熱傳遞環(huán)境下，無法對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的溫差不穩(wěn)定做出預(yù)測(cè)，通信效果欠佳，非均勻熱傳遞環(huán)境的傳感網(wǎng)絡(luò)中，傳感節(jié)點(diǎn)受到受熱不均衡的影響，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)能量消耗不集中，破壞傳感網(wǎng)絡(luò)覆蓋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)失穩(wěn)問題。傳統(tǒng)的通信算法在非均勻熱傳遞環(huán)境下，無法對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的溫差不穩(wěn)定做出預(yù)測(cè)，通信效果欠佳，網(wǎng)絡(luò)失穩(wěn)控制需要獲取非均勻熱傳遞傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量特征，依據(jù)節(jié)點(diǎn)的能量特征，自適應(yīng)完成非均勻熱傳感網(wǎng)絡(luò)簇首的選擇，進(jìn)一步優(yōu)化傳感網(wǎng)絡(luò)能耗均衡性。

3 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中Web防火墻的優(yōu)化

防火墻抵御DDoS攻擊時(shí)的抗毀性能和預(yù)測(cè)性能是需要亟待解決的重點(diǎn)問題，Web防火墻在抵御DDoS攻擊時(shí)如果生存能力非常弱，預(yù)測(cè)性能不好，將會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的安全，因此需要有效簡(jiǎn)歷一個(gè)Web防火墻解析模型幫助網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)抵御DDoS等各類攻擊，通過研究防火墻的建模和性能分析，有助于理解防火墻的行為和特性[3]，設(shè)計(jì)Web防火墻數(shù)學(xué)解析模型，對(duì)相關(guān)的性能關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行分析，為各種設(shè)計(jì)和操作問題提供快速的答案，引入攻擊信息排隊(duì)論分析機(jī)制，構(gòu)建數(shù)據(jù)信息鏈優(yōu)先鏈路選擇準(zhǔn)則，對(duì)防火墻的關(guān)鍵性能指標(biāo)，比如吞吐量、延時(shí)、CPU使用率、數(shù)據(jù)包丟失等，進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得到了這些指標(biāo)基于灰度布朗運(yùn)動(dòng)信息鏈下的數(shù)學(xué)表達(dá)式，計(jì)算模型的狀態(tài)概率，最后以指標(biāo)定量分析來驗(yàn)證解析模型的優(yōu)越性能，得出在變化的DoS攻擊流量的影響下，防火墻的吞吐量和CPU的利用率關(guān)系變化。

在Web防火墻解析模型設(shè)計(jì)框架構(gòu)建中，采用一個(gè)有限的排隊(duì)模型來表示基于準(zhǔn)則的網(wǎng)絡(luò)防火墻的行為和性能。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入包輸入防火墻模型中，排隊(duì)等待處理，第一層處理包含數(shù)據(jù)連接和網(wǎng)絡(luò)層的一些功能，接下來是包含一定準(zhǔn)則的防火墻進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)包的處理。如果采用在Linux和FreeBSD進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在Rx NIC檢測(cè)數(shù)據(jù)包后，然后經(jīng)過DMA復(fù)制到Rx DMA Ring，得到防火墻準(zhǔn)則數(shù)據(jù)庫序列，進(jìn)行排隊(duì)處理，在Rx DMA Ring中進(jìn)行接收數(shù)據(jù)包的排隊(duì)，輸出準(zhǔn)確的準(zhǔn)則匹配結(jié)果，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)中斷以通知設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序接收到了新的數(shù)據(jù)包。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開始執(zhí)行數(shù)據(jù)連接層功能，然后觸發(fā)IP核處理任務(wù)。

4 結(jié)束語

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)管理已經(jīng)成為該領(lǐng)域發(fā)展的主流趨勢(shì)[1]。如何對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行有效的管理，直接關(guān)系著網(wǎng)絡(luò)性能，文章分析了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中傳感網(wǎng)絡(luò)失穩(wěn)控制、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中Web防火墻的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]肖道舉，等.網(wǎng)絡(luò)建設(shè)評(píng)估模型研究[M].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，30（4）：37-39.

[2]陳秀真，等.網(wǎng)絡(luò)建設(shè)安全態(tài)勢(shì)評(píng)估的研究[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，38（4）：404-408.

[3]張峰，秦志光，劉錦德.基于入侵事件預(yù)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)安全預(yù)警方法[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2014，31（11）：127-129.