信息网格中移动传感器网络分层协议栈研究--《2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集》2005年
信息网格中移动传感器网络分层协议栈研究
【摘要】：本文讨论信息网格背景下的移动传感器网络应用层次化协议栈设计问题,研究了针对系统灵活性和适应能力的分层协议栈设计策略,并结合软件无线电方法作了应用映射与实现分析。跨层设计使用系统综合的方法来适应移动传感器网络的动态特性,提高了网络的总体数据应用效能。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TN929.5【正文快照】：
一、引言 信息网格是利用网格技术实现信息共享、管理和服务的新一代信息系统,主要解决广坷分布、异构信息源的互连互通和互操作问题,以满足企业、政府和军队等部门对信息共享的需求[l]。在信息网格中,传感器等各种数据应用体系结构的核心是分层通信系统,因此,层次化的设计理
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无线网络原理试题
导读：《无线网络技术与管理》期末复习题（2011年春）一、填空题（题量：每空格2分，1．无线局域网的定义：凡是遵循IEEE802.11系列协议标准的网络，2．无线局域网使用非专用频段ISM频段，6．IEEE802.11定义了两种类型的设备：无线工作站和无线接入点，8．无线接入点是一种提供到无线工作站通信支持的WLAN设备，也提供到有线网络的接口，11．无线个人网是在一个人的周围构建的，13．用于连接
《无线网络技术与管理》期末复习题（2011年春） 一、填空题（题量：每空格2分，共20分） 1．无线局域网的定义：凡是遵循IEEE802.11系列协议标准的网络。 2．无线局域网使用非专用频段ISM频段。 3．NFC有两种应用类型：设备连接和实时预定。 4．Wi-Fi已被公认为WLAN的代名词。 5．IEEE 802.11定义了物理层和介质访问层MAC协议规范。 6．IEEE 802.11定义了两种类型的设备：无线工作站和无线接入点。 7．IEEE 802.11MAC的基本存取方式是CSMA/CA。 8．无线接入点是一种提供到无线工作站通信支持的WLAN设备，并且在某些情况下，也提供到有线网络的接口。 9．可工作在约2.4GHz射频WLAN频段的是IEEE802.11b标准设备，通常，可工作在5GHz射频WLAN频段的是IEEE802.11a标准设备。 10．开发和发布WLAN标准的组织中文名称是国际电气和电子工程师联合会。 11．无线个人网是在一个人的周围构建的，并使这个人完全包裹在某种联网气泡中。 12．大多数扩展卡NIC都可以与PC机箱内部的PCI插槽连接。 13．用于连接两个网络的WLAN设备是网桥。 14．IEEE802.11a和IEEE802.11g标准的额定速率为54Mbps。 15．用于自动给节点分配IP配置数据的协议是DHCP。 16．WEP的两种加密类型分别采用64位和128位密钥。 17．CSMA/CA的本质是利用竞争时间片来避免冲突。 18．无线局域网的帧分为三种类型：控制帧、管理帧、数据帧。 19．无线局域网的安全设计包括用户访问网络的合法性和数据传输的安全性两方面。 20．IEEE802.11定义的两种用户访问认证机制为开放式验证和共享密钥验证。 二、单项选择题（题量：每小题2分，共20分） 1．（ A ）WLAN技术使用了哪种介质？ A 无线电波
D 同轴电缆 2．（ C ）什么WLAN设备被安装在计算机内或者附加到计算机上，提供到无线网络的接口？ A
C 网络适配器
D 中继器 3．（ B ）蓝牙设备工作在哪一个RF频段？ A 900MHz
D 5.2GHz 4．（ A ）一个学生在自习室里使用无线连接到他的实验合作者的笔记本电脑，他正在使用的是什么无线模式？ A ad-hoc模式
B 基础结构模式 C 固定基站模式 D 漫游模式 5．（ B ）当一名办公室工作人员把他的台式计算机连接到一个WLAN BSS时，要用到什么无线网络模式？ A ad-hoc
B 基础结构模式 C 固定基站模式 D 漫游模式 6．（ D ）有关无线AP描述错误的是____________。 A. 无线AP是无线网和有线网之间沟通的桥梁。 B. 由于无线AP的覆盖范围是一个向外扩散的圆形区域。 C. 应当尽量把无线AP放置在无线网络的中心位置。 D. 各无线客户端和无线AP的直线距离最好不要超过50m。 7．（ A ）允许无线局域网节点在WLAN外共享一个共同的公共IP地址的因特网网关服务是什么？ A DHCP
8．（ D ）当一台无线设备想要与另一台无线设备关联时，必须在这两台设备之间使用什么密码？ A BSS
9．（ B ）以下哪个安全威胁的主要目的是使网络资源超过负荷，导致网络用户无法使用资源？ A 拒绝服务
D ARP欺骗 10．（
）IEEE802.11n标准可以实现高达320Mbps甚至500Mbps的传输速率，主要依赖于MIMO技术和（）技术的结合。 A OFDM
D PSK 11．（
）IEEE802.11系列标准中，最新一代标准是： A 802.11a
D 802.11n 12．（A）__________是一种无限数据与语音通信的开放性全球规范，以低成本的短距离无线连接为基础，可为固定的或移动的终端设备提供接入服务。 A. Bluetooth技术
B. IrDA技术
C. NFC技术
D. ZigBee技术 13．（B）__________是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是第一个实现无线个人网WPAN的技术。 A. Bluetooth技术
B. IrDA技术
C. NFC技术
D. ZigBee技术 14．（C）__________是一种类似于射频识别技术的短距离无线通信技术标准。采用了双向识别和连接。 A. Bluetooth技术
B. IrDA技术
C. NFC技术
D. ZigBee技术 15．（D）__________的主要技术特点：数据传输率低，功耗低，成本低，网络容量大，有效范围小，工作频段灵活。 A. Bluetooth技术
B. IrDA技术
C. NFC技术
D. ZigBee技术 16．（D）__________是一种无线载波通信技术，主要应用于小范围、高分辨率，能够穿透墙壁、地面和身体的雷达和图像系统。 A. OFDM技术 B. IrDA技术
C. QPSK技术
D. UWB技术 17．（C）有关IEEE802.11b标准描述错误的是_____________。 A. 可以支持最高为11Mbps的数据速率。 B. 运行在2.4GHz的ISM频段上。 C. 最多可以提供12个互不重叠的子频道。 D. 采用补码键控调制技术CCK。 18．（B）有关IEEE802.11a标准描述错误的是_____________。 A.工作在5GHz频段上。 B.使用一种叫做直接序列扩频传输技术DSSS。 C.数据交换速率可达6，9，12，18，24和54Mbps。 D.最多可提供12个互不重叠的子频道，每个接入点最多可以支持64并发用户。 19．（B）有关IEEE802.11g标准描述错误的是_____________。 A.在2.4GHz频段使用正交频分复用技术OFDM。 B.数据传输率提高到108Mbps。 C.能够与IEEE802.11b的Wi-Fi系统相互联通。 D.提供3个互不重叠的子频道，使用CKK技术。 20．（B）IEEE802.11g标准和IEEE802.11a及IEEE802.11b标准相比具有的独有优点为_____________。 A. 速度最高
B. 具有向下兼容能力
C.功耗更低
D.距离更远 21．（D）以下不能体现IEEE802.11n和以前的标准相比出现质的飞跃的是_____________。 A.传输速率提升10倍。 B.覆盖范围扩大到几平方公里。 C.全面兼容各标准。 D.使用MIMO+OFDM技术。 22．（C）有关无线网桥描述错误的是____________。 A. 无线网桥是无线网络的桥接，可在两个或多个网络之间搭起通信的桥梁。 B. 无线网桥是为使用无线进行远距离点对点网间互联设计的。 C. 无线网桥是一种在网络层实现局域网互联的存储转发设备。 D. 无线网桥主要由无线网桥主设备（无线收发器）和天线组成。 23．（D）有关无线路由器描述错误的是____________。 A. 无线路由器是单纯型AP和宽带路由器的一种结合体。 B. 无线路由器借助于路由器功能，可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入。 C. 无线路由器可以把通过它进行无线和有线连接的终端都分配到一个子网，这样子网内的各种设备交换数据就非常方便。即除了AP功能，还可以让所有的无线客户端共享上网。 D. 无线路由器都不具有宽带拨号的功能。 24．（A）____________用于允许LAN网络上的多台PC共享单个、全局路由的WAN地址，将LAN网络地址换为WAN地址，从而对外隐藏了内部管理的IP地址。 A. 网络地址转换NAT
B. DHCP动态主机分配协议 C.DNS域名功能
D.MAC地址克隆 25．（ B ）____________承担着IP地址和相应信息的动态地址的自动分配任务。 A
网络地址转换NAT
DHCP动态主机分配协议 C
DNS域名功能
MAC地址克隆 26．（D）____________即MAC地址欺骗功能。 A. 网络地址转换NAT
B. DHCP动态主机分配协议 C.DNS域名功能
D.MAC地址克隆 27．（B）不属于NAT三种类型的是____________。 A.静态NAT
28．（D）不属于DHCP提供的三种IP地址分配机制的是____________： A.自动分配
B.动态分配
C.手工分配
D.机器分配 29．（D）无线交换机的优势是____________： A.更高的安全性
B.更低的TCO（总拥有成本） C更有效率的管理
D.ABC都是 三、判断题（以下为正确描述，题量：每小题2分，共20分） 1．馈线一般使用50Ω的同轴电缆。（ (
） 2．各无线客户端和无线AP的直线距离最好不要超过30m。（
） 3．网桥设备中的无线收发器可以分为组合式和固装式两种。固装式无法升级换代。（
） 4．无线网桥在传输上主要有点对点型和单点对多点型或同时具备这两种功能的无线网桥。（
( ） 5．无线路由器的传输速度取决于设备依赖于何种标准支持和环境等因素。（
） 6．IEEE802.11e将QoS功能加入无线局域网，用时分多址技术取代现有的MAC子层管理。（
） 7．IrDA技术只能用于2台设备之间的连接。（ (
） 8．蓝牙技术不受墙壁的阻隔。（
） 9．IEEE 802.11MAC的基本存储方式是CSMA/CA。（
） 10．IEEE802.11a和IEEE802.11b完全不兼容。（
） 11．IEEE802.11g能兼容IEEE802.11b。（
） 12．WLAN的切换指的是在相同的SSID（AP）之间，移动终端与新的AP建立新的连接，并切断原来AP的连接过程。（ ( ） 13．漫游指的是在不同SSID（AP）之间，移动终端与新的AP建立新的连接，并切断原来AP的连接过程。（ ( ） 14．确定无线局域网的覆盖范围，可由此确定需要部署AP的个数。（ ( ） 15．确定无线局域网覆盖区域中用户数量，可以计算每一用户将拥有多少吞吐量。（( ） 16．在选择用户认证方式时，IEEE802.1x的安全性较高，但需要客户端程序。（(） 17．在选择用户认证方式时，Web+DHCP的安全性较低，但不需客户端程序，使用较方便。（(） 18．在室外安装WLAN的AP需要满足放雨、防尘、防雷和抗老化性能。（ ( ） 19．Wi-Fi认证标准与WiMAX认证标准是不同的两个认证标准。（
） 20．WLAN上能实现VLAN功能。（
） 21．无线局域网的安全问题主要有非法入侵和恶意攻击两大类。（ ( ） 四、问答题（题量：每小题10分，共30分） 1．简述无线局域网和传统的有线网络相比具有的显著特点。 答：移动性、安装的快速性和简单性、安装的灵活性、减少投资、扩展能力 2．简述何为隐藏点“hidden node”问题。 答：两个相反的工作站利用一个中心接入点进行连接，这两个工作站都能够“听”到中心接入点的存在，而相互之间可能由于障碍或者距离原因无法感知对方的存在。 3．黑客通常采取哪些方式入侵无线局域网？ 答：黑客入侵无线局域网的方法有窃听、非法登陆、连接、侦测和配置网络、人为干扰。 4．何为“瘦”AP和“胖”AP？ 答：“瘦”AP是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问的无线设备。“胖”AP是指在基本功能基础上实现诸如安全、QoS、接入控制和负载均衡等功能后，功能越来越多的AP。 5．室内安装WLAN设备时应当选择怎样的位置？ 答：WLAN设备的安装位置应当相对较高，尽量位于中央，不要穿过太多的墙壁，尤其是浇注的钢筋混凝土墙体，多个WLAN设备的覆盖范围应当重叠。 6．简述IEEE802.11定义的开放式验证这一用户访问认证机制。 答：开放式验证是一种空的验证方法，一个无线客户端只要有一个正确的SSID就可以关联任何使用开放式验证的无线接入点AP。 7．简述IEEE802.11定义的共享密钥验证这一用户访问认证机制。 答：共享密钥验证要求双方必须有一个公共密钥，验证过程只能在使用WEP机制的工作站之间进行，避免明文传输。WEP在无线客户端和无线接入点上同时使用密钥，两端密钥必须正确匹配两边工作的工作站。 课后题：：：：：：：：：：： 第一章 1.1如何理解计算机网络在现代社会的作用？
答：现代社会生产生活中，网络技术实现信息互通和流动，高速完善的网络能使信息更快捷、准确的传输，发挥强大的作用。网络已成为信息社会的技术命脉和知识经济的发展基础。
1.2请给出计算机网络协议的整体结构。
答：参考ISO/OSI模型以及TCP/IP模型。
1.3目前的骨干网络大多为光纤传输，部分城市实现了光纤到户，是否可以完全用光纤网取代所有其它类型的有线网络？试分析。
答：不能取代所有其他类型的有线网络。电话线、有线电视线缆、双绞线、电力线等在生活中大量存在，许多也基本能满足不同实际需求，光纤铺设较复杂、成本较高，适于新建网络。
1.4 为什么网络协议栈都以分层形式实现？各层主要完成哪些功能？
答：网络体系结构是一个复杂系统，所以采用结构化方法，将其分解为若干层次并设置相应协议，便于维护和更新。各层次主要功能参考ISO/OSI模型以及TCP/IP模型。
1.5无线网络近几年得到了快速发展，试分析其原因并给出对未来无线网络发展的看法。
答：各种不同需求推动无线网络发展，未来发展体现多元化、便捷等特点。
1.6 从不同的应用目的角度，无线网络可以分成哪两大类？请列举各种无线网络技术，并分别归入这两大类。
答：根据不同的应用目的，无线网络可分为两大类：互联接入和物联传感。 无线局域网、无线城域网、卫星网络等，其应用目的是为用户访问因特网提供信息服务，属于互联接入。
物联网、无线传感网、无线个域网、无线体域网等，其应用目的是将网络触角延伸到传统社会信息之外的自然界、环境、物体、人体等，传输更为丰富多样的信息，属于物联传感。
1.7试分析和比较无线网络和有线网络，可从传输方式、组网结构等方面进行比较。
答：有线网络须架设电缆，挖掘电缆沟或架设架空明线；而无线链路则无需架线挖沟，线路开通速度快，将所有成本和工程周期统筹考虑，无线链路成本节省。
有线网络电缆数量固定，通信容量有限，而无线网络相对更灵活，随时增加链路，安装、扩容方便。
通信质量方面，无线网络和有线网络的通信质量均会随线路距离扩展而下降，如果配备中继设备，可予以改善。
1.9为什么现阶段IPv6必须与IPv4共存，而非直接取代？它们各有什么特点？
答：现阶段大部分因特网用户使用IPv4，若直接升级到IPv6，须将因特网上所有节点都进行修改，实施较困难，所以考虑IPv4/IPv6共存形式进行过渡。不远的将来，IPv6将会得到全面使用，最终取代IPv4。
IP是网络层协议，是TCP/IP的核心协议。目前版本是IPv4，发展至今已使用30多年。IPv4的地址位数为32位，即最多有232个主机地址，已基本耗尽。IPv6是下一代互联网协 《无线网络技术教程―原理、应用与实验》（第2版）部分习题参考答案
清华大学出版社，2014
议，将地址空间扩展到2128，还考虑了IPv4中存在的其它问题，如端到端IP连接、QoS、安全性、多播、移动性、即插即用等。第二章 2.1 无线电频谱如何划分？请简单介绍ISM频段。
答：无线电频谱和波段划分见表2.1。
ITU规定ISM(Industrial Scientific Medical，工业科学医疗)频段，开放给工业、科学、医疗等三类机构使用，无需授权，可免费使用。ISM频段在各国规定并不统一，美国有3个频段902-928MHz、2.4-2.4835GHz和5.725-5.850GHz，其中2.4GHz频段各国通用。欧洲ISM低频段为868MHz和433MHz。使用需遵守一定的发射功率(一般低于1W)，不要干扰其它频段。许多无线网络可工作于ISM频段。
2.2 不同无线网络采用的无线通信介质各异。请列举常见的几类，并进行对比。
包含总结汇报、高中教育、行业论文、高等教育、农林牧渔、计划方案、自然科学、教学研究、党团工作、医药卫生、出国留学、表格模板、IT计算机、经管营销、初中教育以及无线网络原理试题等内容。本文共2页
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协议分层的用意很明确：
让设备，尤其是路由和防火墙，能够明白每一个协议单元“是什么”。
便于开发人员理解协议。
但协议分层也带来了一些缺陷
不必要的数据包拆分
额外的重复的数据头
动不动就废弃的预定义字段
协议分层引来了协议栈，即从裸数据开始，不断的添加各层协议头，最后再按相反顺序送出整个数据。站在上层开发者角度来说，这是最自然的方式；然而，这样做，不但引发了多个问题，而且是完全没有必要的。
先说问题：
许多协议头都是变长的，因此在构造栈时，必须使用向高地址增长的栈，或者在低地址预留足够长度的空间供栈的增长用。前者在栈输出时就会产生性能问题，后者存在风险并且内存开销高。
许多协议头不易区分并识别。例如tcp包和udp包是基于ip包的，但在ip包中，协议类型装在第三个双字的第二个字节，ip包自身的版本却装在了第一个双字的前半个字节。。。。。。如果你是一个防火墙开发者，会对此无比厌恶。ipv6为了兼容ipv4，仍然使用了这种布局，我只能说愚蠢。
许多协议头的位定义太古老。现代网络硬件拥有大量的缓冲区和接口位的并发读写能力，一次读取十几个字节再处理，比一位一位读取处理要高效得多。然而，为了兼容，协议中仍然存在这种定义。对于使用32/64位处理器来处理协议的操作系统来说，这非常不经济。
然后是理想状况：
协议头应当是定长的，如果需要变长，则作为数据内容处理。如果一个包分片，则每个片段的数据内容都应该定长。而且，这个长度最好是存储设备的物理分块大小的整数倍/分数。
协议头应当可以立刻识别，而不论它是哪一层的。很难做到，但是必须做到。
协议头所有字段只使用字节定义。有可能的话，使用4字节或8字节倍数。
最后说解决方法：
取消链路层（不含）以上的分层。那些都是毫无必要的。
使用分配的特征串来指定协议类型并匹配协议，而不是版本号/协议号这些华而不实的东西。
所有协议头定长，没有什么可选字段。协议参数均按1位定义，每个协议自己去解释参数作用。
协议兼容性（例如tcp兼容ip）是通过替代，而不是扩展实现的。首先特征串会保证设备尽快匹配到兼容协议，然后兼容协议的参数位一致。
协议数据长度固定，可以为128/256/512这样的长度，缺少补0。
将ip协议的地址概念推广到其他兼容协议。不需要留空即可。
协议分层的问题被彻底避免了。
协议头被规范化了。对于大部分包，去掉了诸如头长度、协议子类型、版本号这种字段，改为一个4字节的特征串。
参数只用0/1区分，事实上协议参数大部分都只需要true/false或者一个有限范围内的option/level。如果无法实现，那只能说该协议太烂。
协议头大概在8字节（4字节特征串＋4字节参数）或64字节（4字节特征串＋4字节参数＋8字节数据内容长度＋16字节source＋16字节dest＋16字节扩展参数），和现有协议相当。但对于应用来说，不要开心死了。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。[Contiki系列论文之11]Rime:传感器网络中的轻量级分层通信栈 -
- CSDN博客
[Contiki系列论文之11]Rime:传感器网络中的轻量级分层通信栈
contiki经典论文翻译
说明：本系列文章翻译自Contiki之父Adam Dunkels经典论文，版权归原作者所有。
Contiki是由Adam Dunkels及其团队开发的系统，研读其论文是对深入理解Contiki系统的最佳资料。
　　在早期的传感器网络的研究过程中，人们发现传统的分层通信架构具有太多的局限性，因此提出了跨层优化。不过，在最近的研究工组中，人们又发现跨层优化过于复杂，可能导致系统很脆弱或者难以管理。在此条件下，我们开发了Rime。Rime是用于传感器网络的分层通信协议栈，比传统架构的分层更精细。我们设计Rime的初衷是简化协议的实现过程。经过初步评估证明，只需要增加一点点资源，就能显著地简化传感器网络中协议实现的复杂性。这表明，即使在传感器网络中，使用分层协议栈也是可取的。
　　在早期的传感器网络的研究过程中，人们发现传统的分层通信架构具有太多的局限性，因此提出了跨层优化。具体来说，在底层实现上层优化。但是最近的研究工作中，人们又发现跨层优化过于复杂，导致系统脆弱、难以管理。相反，一个更加传统的分层架构被提出来了，且其效率也跨层架构相近。这也使得我们再次将精力投入到分层通信抽象中。
　　本论文重点是介绍Rime——一个为传感器网络设计的轻量级分层通信协议栈。Rime不同于传统分层架构，比如因特网架构，Rime非常轻量级。Rime的代码量小于2kb，内存需求大约为几十个字节。
　　Rime的目的是简化传感器网络协议的实现，以及促进代码的重用。我们已经在Contiki中实现Rime协议[3]，并经过初步评估证明，Rime在只需要增加一点点资源的情况下就能显著地简化协议的实现难度。
　　Rime设计得比已经存在的传感器网络模块化通信抽象协议都更加简单。Rime不是一个完全模块化架构，即不允许所有的模块被替换，而仅仅运行最底层和应用层被替换。
图1. 当前的Rime栈。可以添加更多的协议和层
　　Rime的分层结构如图1所示。就接口和实现而言，Rime的各层都极其简单。发出消息时，每一层都添加本层头部。由于Rime的各层都很简单，因此各层头部也很小，一般都是几个字节。
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