Page 37 - 网络电信2021年1/2月刊下
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光    通    信

                信息保护常用的技术包括数据加密、数字签名、访问控                         为延伸，承载天、空、陆、海各类网络业务，为各类用户的活
            制、接入认证等，防火墙即为一种典型的访问控制方式。智能                          动提供信息保障。当前国外在天地一体化网络领域侧重于对卫
            安全网络通过全分布式防火墙，实现全分布式安全功能框架及                          星-地面网络的研究，美国致力于商用天地一体化网络的大规
            基于实时遥感技术的主动防御，解决网络组网、安全的性能和                          模建设，如Starlink计划大规模制造并发射低成本低轨卫星、
            效率问题。该防火墙可部署于数据中心边缘、应用近端、边缘                          Google  Loon项目已推进到商业化阶段。欧盟侧重于卫星-地
            交换机及协议栈底层，有效防护网络威胁。不同网络环境及应                          面网络与5G网络融合的架构研究，特别是与SDN/NFV的结合，
            用场景下的安全防护方式具有不同的特点。文献                  [64] 对物联网环    H2020计划下的多个相关项目已经给出系统原型。我国目前已设
            境下的设备和资源保护问题，对访问控制方法主要趋势及现有                          立天地一体化信息网络重大工程以及低轨卫星网络建设计划。
            授权架构进行了总结。文献          [65] 介绍了云计算环境中使用的访问                空天地海一体化网络具有规模庞大、拓扑结构立体多层次
            控制机制。文献      [66] 提出基于完全同态加密技术的解决方案解决                化、高度异构性、业务种类繁多等特点，设计一套结构清晰、
            医疗数据存储到云上的隐私保护问题。                                    功能简洁、易于高效实现的网络体系结构，使网络既能适应通
                对于DDoS（distributed  denial  of  service）攻击、病     信技术的快速发展与变化，又能支持层出不穷的新型应用，是
            毒等威胁网络安全的行为，网络需要及时识别并处理，随着网                          空天地海一体化网络需要解决的首要问题。目前空天地海一体
            络环境的变化，攻击的形式呈现多样化的特点，研究能够识别                          化组网技术研究主要包括：一体化组网架构设计、适用于大
            未知攻击的入侵检测系统成为新的趋势，文献                 [67] 介绍了基于机     规模高异构性的空间网络协议族、高动态轻量级移动性切换机
            器学习的入侵检测相关研究。为进一步网络入侵检测的准确性                          制、多维网络资源协同管理控制技术研究四个方面。
            及灵活性，文献       [68] 提出了一种用于入侵检测的新型深度学习                    空天地海一体化网络的基础设施主要包括高中低轨卫星、
            技术。智能安全网络通过人工智能技术实现主动的DDoS压制能                        高空飞行器、海上移动设备、地面设备等。不同设施在覆盖范
            力，关键技术包括动态加载的多点采样、基于机器学习的流量                          围、传输时延、带宽成本、容量、频率等方面具备不同的特
            模型监控及主动探测、多级动态DDoS缓解。                                征，空天地海一体化网络组网架构设计的关键在于充分利用各
                网络需要具备快速恢复能力以应对攻击行为，相关技术包                        类设备的特点组成复合协同网络，并结合SDN等网络领域新技
            括分布式动态备份、故障定位、快速恢复与修复算法等。文献                          术，提升系统可控性，实现对各类业务的高效承载。文献                     [50] 提
            [69]
               提出一种数据中心网络中的共享备份方案，支持按需故障修                        出一种具有分层结构的软件定义空天地一体化网络体系结构，
            复且应用无感知。文献         [70] 设计主动探测技术对路由器中断进行             利用空天地网络的优势为各种车载服务提供高效支持。文献                      [72]
            探测。文献     [71] 研究了在大规模故障条件下故障位置不确定的网                 提出了一种结合地面网络的天基信息系统，提供精准、实时的
            络恢复方案，将问题建模为混合整数线性规划问题并提出迭代                          地理空间信息服务。
            随机恢复算法渐进式地恢复网络。智能安全网络利用人工智能                              需要满足空、天、地、海四大场景需求，具备大规模、
            技术对网络中的异常告警关键信息进行分析处理，通过过滤、                          高异构性的基本特点。在天地一体化领域，相关学者已提出了
            筛选、匹配、分类等流程实现网络故障的快速定位和诊断。对                          CCSDS（consultative  committee  forspace  data  systems）/
            于故障预测，智能安全网络可基于实施运行状态的监控数据，                          DTN（delay/disruption  tolerantnetworking）/快照/IP等多
            利用长短期记忆神经网络学习系统状态，完成对短期内系统错                          种网络协议。面向航天器可以采用CCSDS协议,  间歇性连接情况
            误的预测。故障预测与故障定位技术相结合，将能够有效保证                          下可以采用DTN协议，规律性运动情况下可以采用快照协议，地
            网络故障的快速响应和恢复。                                        面表用户可以采用IP协议实现宽带组网应用，最近还有研究人
                总的来说，现有网络安全问题基本只能通过被动打补丁的                        员提出将内容中心网络协议用于该领域，但具体的场景适配还
            方式解决，形式被动、成本高且存在中心化问题，智能安全网                          需要进一步研究。
            络中的基础设施应具有内生安全防御能力，即通过在网络层内                              空间网络节点如低轨卫星的高动态运动会导致连接的频繁
            置安全属性，结合区块链等新技术设计网络信任体系，实现端                          切换，网间移动切换过程往往面临着较高的切换时延及数据丢
            到端安全传输、认证及管理。人工智能技术的蓬勃发展为网络                          失。在空间网络资源有限的情况下，高动态轻量级的移动性切
            安全提供了新的思路，如何在网络中深度融合深度学习等技术                          换机制尤为重要。低轨卫星网络中的切换方案大致可分为链路
            增强信息保护能力、提高入侵检测的有效性和可靠性、实现网                          层方案和网络层方案两大类。其中，链路层方案包括点波束切
            络故障精准定位和快速恢复，是智能安全网络建设过程中值得                          换、卫星切换和星间链路切换，网络层切换可根据连接传输策
            思考的问题。此外，智能安全网络在工业互联网、智能交通、                          略划分   [73] 。针对卫星网关间的切换，目前已开发出多种智能网
            边缘计算等应用场景下的数据隐私、接入控制、授权、信任等                          关分集方案来保证网络性能，并提出使用机器学习、网络编码
            问题也有待进一步攻关研究。                                        等技术提高网关间协调策略的有效性和预测算法的精确度。对
                8、网络空天地海一体化                                      于空、天、地、海网络系统间的无缝过渡，星地间网络切换需
                地面无线通信近几年呈现爆炸性增长的趋势，但由于网络                        要保持透明，文献       [74] 提出使用S1和X2两种切换过程。面向天基
            容量和覆盖范围的限制，地面通信难以实现全球覆盖，也无法                          网络与地面网络的融合需求，SDN/NFV等技术逐步应用于天地一
            为海洋等恶劣环境提供高速、可靠的无线接入服务，利用新的                          体化网络，实现空间网络与地面网络的高效管控和互联互通。
            网络体系结构满足物联网、云计算等各类新兴应用的需求成为                          其中涉及多维网络资源虚拟化切片和服务质量保障、应用驱动
            一大热点。网络空天地一体化以地面网络为基础、以空间网络                          的网络控制、按需网络资源调度、安全可靠的网络管理等关键

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