安全可靠通信网络论文

1技术现状

当下社会新技术层出不穷，但大都着眼于网络局部，主要特征表现为具有分散性、针对性，很难适用于整个网络。为此，我们需对此作深入分析，探究其根本问题所在，从而有针对性地回避已有技术的不足，实现技术的大融合。整体来讲，其解决途径可分为宏观即系统层面、微观即用户层面。但是用户层面具有分散性和针对性，且很难只从本层面得到有效的解决。为此，这就要求我们必须整体考虑，探寻具有全局意义的技术解决方案，并与面向用户层面的技术相结合。未来通信将会以实现全光通信作为发展目标，通过尽可能少的设备接入，保证网络的简单性，提高其运行效率和可维护性，实现全球各地域用户接入网层面的规范化。

2自治愈技术

自治愈技术，即通信中无需人为干预网络就能在极短时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出现了故障，其实现是基于网络具备替代传输路由并重新确立通信的能力的一种自适冷处理技术。自治愈网可分为线路保护倒换、环形网保护。其均需要考虑很多因素，如成本、网络复杂性、通信恢复能力等诸多方面的因素，并受其制约。但是以自治愈技术为支撑兴起的网络技术仍然有很多优点，将会得到改善并加以应用。

3基于自治愈技术理念的面向入侵网络设计

3.1基本假设a）假设涉及的技术在物理电路上均可实现。b）假设各技术间能友好互助地实现预设功能。c）假设设置的各判决参数均易由实际检测获得。d）假设各网元间对故障足够敏感，能快速响应。e）假设隐性入侵可探测或在网络最大容限内。

3.2面向容忍入侵网络设计

3.2.1基本架构设计基本架构基于传统网络，通过修改、增设网元结构，辅助传统网络实现尽可能少的人工干预下的通信恢复。主要包括中断探测单元、中断馈偿网元、判决倒换节点、控制协调单元、备用线路等。基本模型如图1所示。图中，EU：交换单元；SCCP：信令链接控制部分；MTP：信息传输部分；UP：用户部分；CCP：链接控制部分；ALP：备用线部分；ICU：中断补偿单元。注：模型中ALP、MP分别与每一个MTP单元相连，图中只示意连接了一个。

3.2.2基本思想设计思想主要来源于自治愈技术，通过对现有网络分析补充，合理设置附加网元，建立故障后备通信方案和一种信誉度模型（在每次通信中由相关设备参考信度值表动态建立）来隔离恶意节点，保证网络安全可靠并能够提供更好质量、更加有效的服务网络。涉及技术有：授权认证（访问控制机制）、分层配置、存取控制策略、权限管理、事务日志、镜像数据库、通信协议等。注：本文所论述的设计，均是基于本节假设的设计。

3.2.3基本原理对重整补充后的网络利用重测信度法做信度分析，建立一张网络各节点的信度值表。辅助网元在数据通信时做出最优路由选择，达到高质可靠通信的目的。最大限度保障信息通信的质量，降低通信网元的复杂度。假设传统网络在无故障前提下能有效实现通信。在非故障状态，以快速响应的实时监测机制，实时反馈网络运行状态并加以评估，对各网络单元做出合理必须的干预，从人的主观能动性上减少事故发生的概率，保障通信的畅通。假设，现有一突发性（不可预知的）故障刺激源作用于网络，并对网络产生影响（效应可监测）。此时，附加网元被激活，并作出响应产生可行性效应作用于网络，控制指导网络快速重新选取通信网络单元，建立故障后的后备通信方案。

3.2.4设计原则我国现行网络施行的是分级制，本文的设计基于现行网络，因此设计需分级建设。同时我国网络覆盖面积甚广，这也要求相同而又有区别地加以对待（增加可控性、减少系统复杂度）。此外，不同用户对通信安全可靠度要求不同，所以也需要有区别地加以设计。对于优先重要通信，采用多级、多技术双重保证，如骨干网；对于次级通信，参照故障发生概率估计设计级别。概括来讲，就全国复杂的通信大系统而言，应设计运用分区分级思想，根据相同而又区别的原则对待，建立可行运营网络及控制系统。3.2.5基本问题及其算法1）重测信度法在网络正式投入使用前，对网络进行试运行测试，建立各网络节点的信度值表，并以此为基础建立可信度模型（提供故障下的处理参考）。根据等级要求确定测定次数和各检测指标，对同一个网元做重复通信测试。首先，在链路建立完备前提下，在发端发送测试信息，收端监测接收测试信息，然后与发端信息做置信容许下的比较，并把结果写入比较寄存器中。按测试要求进行多次测试，做相同信息处理。可信度评价：根据各次试验的数据，做统计处理剔除个别因测试失误引起的失谐数据样本。对每组数据做加权求和处理（权重根据参数重要性设定），得到一个概性估计值来表征该组数据的数字特征。对概性估计值做期望和方差处理，根据期望和方差对其做出可信度的评定。2）参数检验法此算法主要用于对故障的判定监测，指导下一步工作，并把检测结果反馈给CCP。首先，我们在给定小区域中设置若干监测点，分别为A1、A2、A3……An。在做数据分析前需对数据做预处理，假定每个监测点对同一节点样本采集3组数据，最后传回的样本数据通过如下方式得到：An=∑xipi，(1≤i≤3)，其中p1+p2+p3=1（其参数可由系统或人工根据需要设定）。经过上述处理我们得到一系列的点，则λ（A1、A2、A3……An）构成一个估计点，并通过经验估计构造该估计点的样本函数。假设样本估计点满足密度分布函数F(x,λ)=λe－λx,x>0，即λ赞与An之间满足关系：λ赞=n/∑Ai，(1≤i≤n)。以此为检验函数，给定置信度（判决阈值），通过将传回数据代入该样本函数得到一组随机估计点，并与标准下求得的估计点做偏差估计，如果满足预设阈值，则触发判决并把结果传回就近控制单元。3）最短行程算法首先，寻路算法基于上一算法作用域。在运算前需对可用路径做最大简化处理，以期选择路径时减少计算用时，达到快速响应目的。分析作用域及其邻域（即一次通信中，信息流在某一节点路由中传送时，所有可能的入路和出路路由的集合称为域）预处理后的简化拓扑图，根据实际情况设置每相邻节点间通路的权。为了进一步减少数据计算所用时间，这里采用类似分组交换中的数据报通信方式，即搜索每对顶点间的最短路径。基本做法：基于上一算法得出的故障点（设反馈中断信息包括其地址），控制系统分析传回地址，以故障点信息流入路路由作为传送新起点（即激发路由起始点），利用Floyd法搜索选取路径最短的路由作为传输方向（搜索时舍弃故障路由），并以此为新起点搜索下一传输方向，重复此步骤。最终将会得到响应故障后路由重选的最短路径。4）匹配覆盖匹配覆盖算法主要用于中断探测单元、中断馈偿网元、判决倒换节点、控制协调单元配置的优化，在一定程度上实现最佳配置，降低网络的复杂程度和成本，增强其可维护性。对全国进行片区和设置点粗略划分，做出其带权二元拓扑图，并利用顶点标记法将其转化为非赋权图，然后利用匈牙利算法求最大匹配，得出完美匹配方案，实现匹配下的最优覆盖。5）最大流问题本节考察网络流量问题。一个网络节点的吞吐量是有限的，若流向某节点的信息流在短时间内过大，则会造成信息拥塞，影响通信质量，如果得不到妥善处理，将会对整个网络稳定性产生影响，减小使用年限。为此，有必要分析最大流问题，优化网络。设f为网络N的流。首先，求出网络N的一条增广链，然后判别网络N中当前给定流f（初始时，取f为0流）是否为增广链，若没有，则该流f为最大流；否则求出f的改进f1，把f1看成f，再进行前述判断，直到求出最大流（网络容量）。

4网络评估

设计分析均是基于基本假设下进行的，只给出了简单的处理算法，缺少实验验证，没有得出相关经验公式和结论。对于参数检验法缺少可行性检验。在其中网络单元失效状况下，缺乏可靠应对策略。最短行程算法为了实现快速响应这一目的，选用了节点间的最短路径算法，但是所得出的路径只局限于相邻节点最短。同时没有对于建设的实际可行性和成本给予估计。

5结束语

随着网络需求的增长，网络结构势必会较之以前更为复杂。这给网络管理增加了难度，为此有必要对网络进行智能化建设。本文主要阐述面向容忍的网络设计，以自治愈思想为指导，通过引入自动管理控制单元，减少人为的干预。

作者：邓金单位：庆邮电大学移通学院