本书围绕远程医疗系统所面临的网络传输安全威胁和当前网络发展技术现状两个方面探讨如何实现安全、有效的网络数据传输，结合多路径路由技术与主流路由技术的兼容性，基于软件定义网络的灵活多路径路由的可扩展性、多路径路由实施的层次性、多路径路由调度方式、多路径路由实现架构组成等方面，探讨、研究了如何实现高效、安全的远程多路径路由数据传输。本书面向从事远程医疗网络的建设者与管理者、专业网络管理人员。本书基于远程医疗系统信息传递的特点，给出多路径路由传输设计，包含问题模型、系统设计、协议设计与路由策略，构建高效、安全运行的主动防御多路径路由信息传递系统，对促进远程医疗的开展具有现实意义。本书适合从事远程医疗网络的建设者与管理者，以及专业网络管理人员阅读。

随着远程医疗事业的蓬勃发展，远程医疗系统对网络传输系统的可靠性、安全性提出了更高的挑战和要求。信息传输系统作为整个远程医疗系统的中枢神经，需要实现跨区域、跨网络，高效、安全的数据传输。在信息技术发展的同时，网络攻击者的侦测、截获、破译能力也呈现快速增长的趋势，单一的数据加密安全传输技术已难以满足医疗界敏感信息网络安全传输的需要。多路径路由数据传输因在技术方面的优势成为改善远程医疗系统网络通信的重要手段。 本书围绕远程医疗系统所面临的网络传输安全威胁和当前网络发展技术现状两个方面探讨如何实现安全、有效的网络数据传输。目前，加密技术在数据安全传输中存在不足，高级持续性威胁（APT）也存在巨大危害性，而网络软件化带来的灵活、智能的路由技术的快速发展和网络建设的突飞猛进，以及人工智能的发展，使得在网络中将高效、灵活的多路径数据传递技术用于主动抵御网络安全威胁成为一种可能。本书结合多路径路由技术与主流路由技术的兼容性，基于软件定义网络的多路径路由的可扩展性、多路径路由实施的层次性、多路径路由调度方式、多路径路由实现架构组成等方面，探讨并研究了如何实现高效、安全的远程多路径路由数据传输。 同时，结合动态多形态路由传输技术，本书给出多路径路由传输设计，包含问题模型、系统设计、协议设计与路由策略。具体实现包括动态感知流量优化多路径路由设计，旨在解决多路径路由中路径传输性能的差异带来的问题；动态多路径路由跳变设计，旨在解决潜在网络安全威胁（如APT）对网络传输安全的影响。基于远程医疗系统信息传递的特点，构建起高效、安全运行的主动防御多路径路由信息传递系统，对有效促进远程医疗的普及具有重要的现实意义。 在本书付梓之际，首先要感谢科技部、财政部及河南省相关部门的领导的大力支持。本书的撰写工作由郑州大学、郑州大学第一附属医院、互联网医疗系统与应用国家工程实验室、国家远程医疗中心组织完成。本书共分为9章，主要由赵杰、张荣博撰写，翟运开、何贤英、马倩倩、崔芳芳、王文超参与撰写与修改工作。本书得到了国家超级计算郑州中心创新生态系统建设科技专项（201400210400）、中央引导地方科技发展专项资金项目、河南省科技攻关项目（222102310178）、河南省医学科技攻关计划联合共建项目（LHGJ20200331）、互联网医疗系统与应用国家工程实验室开放课题基金项目（NELIMSA2018P04）的支持。 随着远程医疗网络传输相关技术的快速发展，本书的理论和观点难免会有调整和更新，作者会实时关注行业发展态势，不断学习和总结，逐步更新版本，与时俱进。受作者时间与精力限制，本书难免存在疏漏之处，敬请业界同人和广大读者不吝指正。 作者 2022年6月

第1章 概述 1 1.1 远程医疗网络多路径传输研究背景 1 1.1.1 远程医疗数据传输网络中的安全性约束 2 1.1.2 远程医疗网络的安全目标和威胁 4 1.1.3 多路径数据传输 7 1.2 远程医疗网络面临的挑战与机遇 9 1.2.1 加密在数据传输中的应用与不足 9 1.2.2 高级持续性威胁问题 11 1.2.3 主动网络防御技术 13 1.2.4 利用多路径传输改善通信性能与安全性能 15 1.3 动态多路径传输技术 16 1.3.1 资源优化 18 1.3.2 终端通信 19 1.3.3 网络安全 19 1.4 本书组成 20 第2章 远程医疗网络体系结构 21 2.1 远程医疗网络系统 22 2.2 SDN 22 2.2.1 体系架构 23 2.2.2 OpenFlow协议 26 2.2.3 软件定义广域网 27 2.3 网络虚拟化 29 2.3.1 网络虚拟化类型 31 2.3.2 网络虚拟化优势 31 2.4 小结 32 第3章 现有的数据传输技术 33 3.1 路由方式 33 3.1.1 逐跳路由与源路由 33 3.1.2 单一路径路由传输与多路径传输 35 3.1.3 多路径模型 36 3.2 远程医疗系统网络安全防护 37 3.2.1 安全测度标准 37 3.2.2 远程医疗网络面对的主要攻击类型 40 3.2.3 远程医疗网络常用防御方法与手段 48 3.2.4 移动目标防御在远程医疗网络中的应用前景 49 3.3 小结 51 第4章 APT攻击下的远程医疗网络 53 4.1 APT概述 53 4.1.1 什么是APT 53 4.1.2 APT攻击的特征 54 4.1.3 APT攻击模式 59 4.1.4 APT示例 62 4.2 常规缓解网络安全手段面对的困境 63 4.2.1 如何判断系统遭遇到APT攻击 63 4.2.2 基于网络流量的APT检测模型 65 4.3 主动安全与未知危险 66 4.4 小结 68 第5章 多路径数据传输技术与设计 69 5.1 远程医疗网络中的典型多路径传输方案 69 5.1.1 数据链路层 71 5.1.2 网络层 73 5.1.3 传输层 75 5.2 多路径路由调度模式 83 5.2.1 轮询调度 84 5.2.2 加权轮询调度 85 5.2.3 哈希调度 86 5.2.4 基于预测的调度 87 5.3 多路径路由实施场所 92 5.3.1 基于终端主机的通信对流调度 92 5.3.2 基于交换机的本地流调度 93 5.3.3 基于控制器的集中式流调度 94 5.4 小结 95 第6章 动态多形态路由传输 96 6.1 远程医疗终端多样化无线接入技术 96 6.2 远程医疗网络动态防御 97 6.2.1 远程医疗网络动态架构 98 6.2.2 远程医疗终端动态标识信息 99 6.2.3 远程医疗信息动态多路径传输 101 6.3 多路径动态路由 102 6.3.1 确定性多路径动态路由 102 6.3.2 可变路径动态路由 103 6.4 小结 104 第7章 多路径路由传输设计 105 7.1 多路径路由传输问题 105 7.2 系统设计 108 7.2.1 系统设计目标 108 7.2.2 体系结构 109 7.2.3 功能模块 110 7.3 协议设计 112 7.4 路由策略 115 7.4.1 路径发现 115 7.4.2 路径管理 118 7.4.3 路径调度 119 7.5 路径多样性传输问题处理 123 7.5.1 数据包乱序 124 7.5.2 缓解乱序 125 7.6 小结 127 第8章 动态感知流量优化多路径路由设计 128 8.1 网络状态感知面临的问题 128 8.1.1 路径带宽变化 129 8.1.2 乱序问题 129 8.2 路径状态预测 130 8.3 流量优化算法设计 135 8.3.1 获取拥塞路径上的数据流 136 8.3.2 数据流优先级划分 136 8.3.3 流量路径重分配方案 137 8.4 小结 139 第9章 动态多路径路由跳变设计 140 9.1 动态多路径跳变 141 9.1.1 面临的问题 141 9.1.2 动态多路径跳变形式化描述 143 9.2 系统体系架构 145 9.2.1 跳变架构 146 9.2.2 触发策略 147 9.2.3 待选路径空间 147 9.2.4 服务流程 149 9.3 动态多路径跳变策略 151 9.3.1 基于分段迁移的路径选择 152 9.3.2 动态路径跳变流递送 153 9.3.3 路径分段更新 154 9.4 性能分析 157 9.4.1 安全性分析 157 9.4.2 抗攻击性分析 161 9.4.3 代价分析 162 9.5 小结 164 结束语 166 参考文献 168