定义

无线自组织网络(WANET)

通过

安德鲁•Froehlich西门网络
科琳伯恩斯坦

什么是无线自组织网络(WANET)?

无线自组织网络(WANET)是一种自发建立的局域网(LAN)，可以使两个或多个无线设备相互连接，而不需要典型的网络基础设施设备，如无线路由器或接入点。

在大多数情况下，PC、笔记本电脑或智能手机的Wi-Fi接口被用于构建ad hoc网络(图1)。在其他情况下，无线传感器等设备主要被设计为在ad hoc模式下工作。

一台联网的笔记本电脑向智能手机和平板电脑传输连接。 — 图1。使用ad hoc网络将设备连接到internet。

由于ad hoc网络中的设备可以通过基本的点对点(P2P)或点对多点模式直接访问彼此的资源，因此对于文件共享或打印等功能来说，中央服务器是不必要的。在WANET中，一组设备或节点(如具有无线功能的PC或智能手机)负责网络操作，如路由、安全性、寻址和密钥管理．

ad hoc网络是如何工作的?

为特殊功能配置的设备需要一个无线网络适配器或芯片，并且它们需要在连接时能够充当无线路由器。在搭建无线ad hoc网络时，每个无线适配器必须配置为ad hoc模式，而不是基础设施模式。连接到特设设备的所有无线设备都需要使用相同的服务集标识符(名称)及无线频率频道号码。

而不是依靠无线基站，例如无线接入点(WAP)或Wi-Fi路由器，一个特设设备承担这一角色，并协调消息流到网络中的每个节点。连接到ad hoc网络的各个无线端点相互转发数据包。从本质上讲，临时无线网络在无线基础设施不可用的情况下最有用——例如，如果在范围内没有任何接入点或路由器，电缆无法延伸到需要额外无线通信的位置。

需要注意的是，并非所有的ad hoc网络都是使用PC或智能手机构建的。事实上，Wi-Fi接入点可以配置为在ad hoc或基础设施模式下工作。通常，配置为基础设施模式的Wi-Fi网络是使用Wi-Fi路由器或提供必要网络智能的wap和无线控制器组合等设备创建和管理的。Ad hoc网络通常也用于提供由计算机或智能手机创建的临时无线网络访问。使用更复杂的网络协议和基于基础设施的无线网络上的网络服务，如IEEE 802.1 x对于存在时间较短的AD hoc网络，通常不适合或没有必要进行身份验证。

什么时候应该使用自组织无线网络?

决定何时采用临时模式还是基础设施模式取决于使用情况。例如，希望WAP充当永久接入点的用户应该选择带有现场或基于云的无线局域网(WLAN)控制器的基础设施模式。但是，对于在少量设备之间建立临时无线网络的用户来说，ad hoc模式可能是一个很好的选择。一个完美的例子是使用蜂窝连接的智能手机，配置为Wi-Fi自组网模式，这样支持Wi-Fi的笔记本电脑就可以连接到Wi-Fi自组网网络，通过智能手机的蜂窝网络链路获得互联网访问。这种方法不需要任何WAP或WLAN控制器。

Ad hoc网络需要最少的配置，并且可以快速部署，这使得它们适用于紧急情况，如自然灾害、军事冲突或旅行时。感谢动态和的存在自适应路由协议，这些网络可以快速配置。这些即兴的、按需的网络对于组合一个小型、廉价的全无线局域网非常有用，而不需要无线基础设施设备。如果无线接入点或路由器出现故障，它们还可以作为临时互联网接入。

ad hoc无线网络的类型

wanet的类型因应用程序的需要和使用而异。无线自组网类型的选择取决于无线设备的性能、物理环境和通信目的。

马奈

移动自组织网络包括移动设备之间直接通信。MANET是一种没有自组织和自配置的基础设施的无线移动设备网络。MANET有时被称为“动态网络”或“自发网络”。manet的例子包括智能家庭照明、自组织街灯网络、机器人自组织网络、灾难救援自组织网络和医院自组织网络。在许多情况下，这些网络使用专有的或非tcp /IP网络标准进行通信。

IMANET

基于internet的移动自组织网络支持internet协议，如TCP/IP(传输控制协议/ internet协议)和用户数据报协议(UDP)．iMANET采用TCP/IP网络层路由协议，在每个连接的设备上自动连接移动节点，建立分布式路由。imanet还可用于收集传感器数据，用于各种用例(如空气污染监测)的数据挖掘。

跨度

智能手机ad hoc网络利用现有硬件，如Wi-Fi和蓝牙，以及内置在智能手机操作系统(OS)中的软件协议来创建P2P网络，而不依赖于蜂窝运营商网络、无线接入点或其他传统网络基础设施设备。与传统的hub-and-spoke网络(如Wi-Fi Direct)不同，span支持多跳中继。多跳中继是通过中间设备b将流量从设备A发送到设备C的过程，因此流量到达目的地时，设备A和设备C之间不需要建立直接的P2P连接。由于span本质上是完全动态的，在这种类型的应用程序中没有组长，因此，对等点可以加入或离开而不会损害网络。

车载ad hoc网络

这种网络类型涉及车辆中用于车辆与路边设备之间通信的设备。车载安全与安保系统安吉星就是一个例子。

WMN

无线网状网络由建立在网状拓扑中的无线网络组成，通常由网状客户端、网状路由器和网关组成。在网状网络中，设备(或节点)是连接在一起的，因此至少有一些(如果不是全部的话)有许多通往其他节点的路径。这将为用户对之间的信息创建许多路由，从而在节点或连接失败时提高网络的弹性。在需要临时无线网络的情况下，或者在无法运行网络布线以创建基于基础设施的无线网络的更永久的情况下，wmn非常有用。

ad hoc网络的优点

当只连接少量设备而不需要集中式接入点时，Ad hoc模式比基础设施模式更容易设置。例如，如果用户有两台笔记本电脑，并且在一个没有Wi-Fi的酒店房间里，可以直接以ad hoc模式连接它们，以创建一个没有路由器的临时Wi-Fi网络。Wi-Fi Direct标准——一种允许通过Wi-Fi Direct认证的设备在没有互联网连接或无线路由器的情况下交换数据的规范——也是建立在特设模式上的。它使设备可以直接通过Wi-Fi信号进行通信。

无线自组织网络的其他好处包括:

由于ad hoc网络不需要接入点或无线路由器等基础设施硬件，因此它们提供了一种低成本的直接客户端到客户端或客户端到互联网通信的方式。
Ad hoc网络易于配置，并在时间紧迫且无法使用电缆时提供了与附近设备通信的有效方式。
临时的，经常是即兴的ad hoc网络的性质可以使他们更容易受到安全威胁。
连接少量设备的自组织网络可能比可以连接更多设备的基于基础设施的传统网络更实用。

ad hoc网络的缺点

无线自组网的一个主要缺点是，一些支持wi - fi的技术，包括某些Android设备、无线打印机和自定义物联网传感器，由于其局限性，不支持自组网模式，默认情况下只会以基础设施模式连接到网络。在某些情况下，可以安装第三方软件端点设备启用AD hoc通信。

基础设施模式是一个更好的选择，以建立一个更大、更持久的网络，可以支持更多的端点。作为接入点的无线路由器通常有更高功率的无线无线电和天线，提供更广泛的覆盖区域。Ad hoc网络经常遇到无线通信范围差的问题，因为内置在端点上的天线设计不像专门建造的wap那样强大。

Ad hoc网络也不能很好地扩展。随着ad hoc网络中设备数量的增加，管理变得更加困难，因为通常没有一个所有流量都流经的中心设备。例如，当多个设备通过P2P MANET自组织网络连接时，可能会发生更多的无线干扰，因为每个设备必须建立到每个其他设备的直接P2P连接，而不是通过中心辐射型架构中的单个接入点。当一个设备离它需要连接的设备太远时，它会在途中通过其他设备传递数据;这比通过作为集中式无线桥接的单个接入点要慢。

ad hoc无线网络的其他缺点包括:

ad hoc网络中的设备不能像基础设施模式中的设备那样禁用SSID广播。因此，攻击者可以找到并连接到在信号范围内的临时设备。
由于缺乏网络基础设施服务，例如为了802.1x身份验证而访问RADIUS(远程身份验证拨号用户服务)服务器，安全选项受到限制。
一些无线自组织网络在不安装专用网络网关的情况下无法桥接有线局域网或连接到internet。

只有当其中一台设备连接并与其他设备共享网络时，设备才能使用互联网，例如以“热点”模式运行的蜂窝连接智能手机，这是ad hoc网络的一种变体。启用internet共享功能时，执行此功能的客户端可能面临性能问题特别是当有许多相互连接的设备时。Ad hoc模式需要使用更多的端点系统资源，因为当设备移动时，物理网络布局会发生变化;相反，从端点的角度来看，基础设施模式中的接入点通常保持静止。

Ad hoc网络安全

如前所述，许多ad hoc网络的缺点是它们被构建为临时的，因此缺乏在固定的基础设施wlan中经常发现的许多高级安全特性。因此，许多类型的ad hoc网络只能配置基本的安全功能。

这方面的一个很好的例子是在ad hoc模式下使用智能手机。在这种情况下，可以将具有专用功能的智能手机设备配置为广播Wi-Fi SSID，以便其他人可以加入。但是，这个SSID不能对其他人隐藏。此外，智能手机设备不能使用更安全的认证标准，如WPA-Enterprise，该标准对RADIUS服务器使用802.1x认证。相反，只有WPA-Personal是可用的，这需要使用和交换静态私钥来防止未经授权的访问。

也就是说，由于这种类型的ad hoc网络是临时使用的，覆盖的区域较小，并且经常移动，因此与始终固定和运行的无线基础设施相比，攻击者获得访问它的可能性要低得多。

如何建立ad hoc网络

也许当今最基本和最广泛使用的自组织网络是允许配备wi - fi的设备连接到智能手机，目的是共享智能手机的蜂窝互联网接入。这通常被称为栓系或热点访问。

iPhone的“设置”部分下的个人热点设置的截图。 — 图2。用户可以在iPhone上导航到个人热点设置。

设置热点

要在苹果iPhone上使用热点功能，请导航到“设置”并选择个人热点(图2)。

个人热点设置的截图，用户可以输入WiFi密码，并允许其他人加入网络。 — 图3。输入密码允许设备加入iPhone热点。

下一步，切换允许其他人加入打开开关，并建立共享密钥。确保使用一个不易被猜测的共享密钥，因为这是防止未经授权的用户和设备加入的唯一方法(图3)。

使用热点

一旦完成，iPhone将开始在802.11 Wi-Fi信号频谱上广播SSID。SSID是iPhone本身的名字。用户希望连接到手机的设备可以看到SSID正在广播，并将被提示输入共享密钥(Wi-Fi密码)。当用户正确输入该密钥时，iPhone将为ad -connected设备提供一个私有IP地址、子网掩码、iPhone的默认网关和DNS。当连接的Wi-Fi接收到这些信息时，它就可以接入iPhone的蜂窝网络连接。