无线局域网论文范文

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上面简单描述了WLAN的技术发展及安全现状。本文主要介绍入侵检测技术及其应用于WLAN时的特殊要点，给出两种应用于不同架构WLAN的入侵检测模型及其实用价值。需要说明的是，本文研究的入侵检测主要针对采用射频传输的IEEE802.11a/b/gWLAN，对其他类型的WLAN同样具有参考意义。

1、WLAN概述

1.1WLAN的分类及其国内外发展现状

对于WLAN，可以用不同的标准进行分类。根据采用的传播媒质，可分为光WLAN和射频WLAN。光WLAN采用红外线传输，不受其他通信信号的干扰，不会被穿透墙壁偷听，而早发射器的功耗非常低；但其覆盖范围小，漫射方式覆盖16m，仅适用于室内环境，最大传输速率只有4Mbit/s，通常不能令用户满意。由于光WLAN传送距离和传送速率方面的局限，现在几乎所有的WLAN都采用另一种传输信号——射频载波。射频载波使用无线电波进行数据传输，IEEE802.11采用2.4GHz频段发送数据，通常以两种方式进行信号扩展，一种是跳频扩频（FHSS）方式，另一种是直接序列扩频（DSSS）方式。最高带宽前者为3Mbit/s，后者为11Mbit/s，几乎所有的WLAN厂商都采用DSSS作为网络的传输技术。根据WLAN的布局设计，通常分为基础结构模式WLAN和移动自组网模式WLAN两种。前者亦称合接入点（AP）模式，后者可称无接入点模式。分别如图1和图2所示。

图1基础结构模式WLAN

图2移动自组网模式WLAN

1.2WLAN中的安全问题WLAN的流行主要是由于它为使用者带来方便，然而正是这种便利性引出了有线网络中不存在的安全问题。比如，攻击者无须物理连线就可以连接网络，而且任何人都可以利用设备窃听到射频载波传输的广播数据包。因此，着重考虑的安全问题主要有：

a）针对IEEE802.11网络采用的有线等效保密协议（WEP）存在的漏洞，进行破解攻击。

b）恶意的媒体访问控制（MAC）地址伪装，这种攻击在有线网中同样存在。

C）对于含AP模式，攻击者只要接入非授权的假冒AP，就可登录欺骗合法用户。

d）攻击者可能对AP进行泛洪攻击，使AP拒绝服务，这是一种后果严重的攻击方式。此外，对移动自组网模式内的某个节点进行攻击，让它不停地提供服务或进行数据包转发，使其能源耗尽而不能继续工作，通常称为能源消耗攻击。

e）在移动自组网模式的局域网内，可能存在恶意节点，恶意节点的存在对网络性能的影响很大。

2、入侵检测技术及其在WLAN中的应用

IDS可分为基于主机的入侵检修系统（HIDS）和基于网络的入侵检测系统（NIDS）。HIDS采用主机上的文件（特别是日志文件或主机收发的网络数据包）作为数据源。HIDS最早出现于20世纪80年代初期，当时网络拓扑简单，入侵相当少见，因此侧重于对攻击的事后分析。现在的HIDS仍然主要通过记录验证，只不过自动化程度提高，且能做到精确检测和快速响应，并融入文件系统保护和监听端口等技术。与HIDS不同，NIDS采用原始的网络数据包作为数据源，从中发现入侵迹象。它能在不影响使用性能的情况下检测入侵事件，并对入侵事件进行响应。分布式网络IDS则把多个检测探针分布至多个网段，最后通过对各探针发回的信息进行综合分析来检测入侵，这种结构的优点是管理起来简单方便，单个探针失效不会导致整个系统失效，但配置过程复杂。基础结构模式入侵检测模型将采用这种分布式网络检测方法，而对于移动自组网模式内的入侵检测模型将采用基于主机的入侵检测模型。

当前，对WLAN的入侵检测大都处于试验阶段，比如开源入侵检测系统Snort的Snort－wire－less测试版，增加了Wifi协议字段和选项关键字，采用规则匹配的方法进行入侵检测，其AP由管理员手工配置，因此能很好地识别非授权的假冒AP，在扩展AP时亦需重新配置。但是，由于其规则文件无有效的规则定义，使检测功能有限，而且不能很好地检测MAC地址伪装和泛洪拒绝服务攻击。2003年下半年，IBM提出WLAN入侵检测方案，采用无线感应器进行监测，该方案需要联入有线网络，应用范围有限而且系统成本昂贵，要真正市场化、实用化尚需时日。此外，作为概念模型设计的WIDZ系统实现了AP监控和泛洪拒绝服务检测，但它没有一个较好的体系架构，存在局限性。

在上述基础上，我们提出一种基于分布式感应器的网络检测模型框架，对含AP模式的WLAN进行保护。对于移动自组网模式的WLAN，则由于网络中主机既要收发本机的数据，又要转发数据（这些都是加密数据），文献提出了采用异常检测法对路由表更新异常和其他层活动异常进行检测，但只提供了模型，没有实现。此外，我们分析了移动自组网模式中恶意节点对网络性能的影响，并提出一种基于声誉评价机制的安全协议，以检测恶意节点并尽量避开恶意节点进行路由选择，其中恶意节点的检测思想值得借鉴。Snort－wireless可以作为基于主机的入侵检测，我们以此为基础提出一种应用于移动自组网入侵检测的基于主机的入侵检测模型架构。

3、WLAN中的入侵检测模型架构

在含AP模式中，可以将多个WLAN基本服务集（BSS）扩展成扩展服务集（ESS），甚至可以组成一个大型的WLAN。这种网络需要一种分布式的检测框架，由中心控制台和监测组成，如图3所示。

图3含AP模式的分布式入侵检测系统框架

网络管理员中心控制台配置检测和浏览检测结果，并进行关联分析。监测的作用是监听无线数据包、利用检测引擎进行检测、记录警告信息，并将警告信息发送至中心控制台。

由此可见，监测是整个系统的核心部分，根据网络布线与否，监测可以采用两种模式：一种是使用1张无线网卡再加1张以大网卡，无线网卡设置成“杂凑”模式，监听所有无线数据包，以太网卡则用于与中心服务器通信；另一种模式是使用2张无线网卡，其中一张网卡设置成“杂凑”模式，另一张则与中心服务器通信。

分组捕获完成后，将信息送至检测引擎进行检测，目前最常用的IDS主要采用的检测方法是特征匹配，即把网络包数据进行匹配，看是否有预先写在规则中的“攻击内容”或特征。尽管多数IDS的匹配算法没有公开，但通常都与著名的开源入侵检测系统Snort的多模检测算法类似。另一些IDS还采用异常检测方法（如Spade检测引擎等），通常作为一种补充方式。无线网络传输的是加密数据，因此，该系统需要重点实现的部分由非授权AP的检测。通常发现入侵之后，监测会记录攻击特征，并通过安全通道（采用一定强度的加密算法加密，有线网络通常采用安全套接层（SSL）协议，无线网络通常采用无线加密协议（WEP））将告警信息发给中心控制台进行显示和关联分析等，并由控制台自动响应（告警和干扰等），或由网络管理员采取相应措施。

在移动自组网模式中，每个节点既要收发自身数据，又要转发其他节点的数据，而且各个节点的传输范围受到限制，如果在该网络中存在或加入恶意节点，网络性能将受到严重影响。恶意节点的攻击方式可以分为主动性攻击和自私性攻击。主动性攻击是指节点通过发送错误的路由信息、伪造或修改路由信息等方式，对网络造成干扰；自私性攻击是指网络中的部分节点可能因资源能量和计算能量等缘故，不愿承担其他节点的转发任务所产生的干扰。因此，对恶意节点的检测并在相应的路由选择中避开恶意节点，也是该类型WLAN需要研究的问题。

我们的检测模型建立在HIDS上，甚至可以实现路由协议中的部分安全机制，如图4所示。

图4移动自组网模式中的入侵检测架构

当数据包到达主机后，如果属于本机数据，数据包将被解密，在将它递交给上层之前，先送至基于主机的误用检测引擎进行检测，根据检测结果，对正常数据包放行，对攻击数据包则进行记录，并根据响应策略进行响应。此外，还可以在误用检测模型的基础上辅以异常检测引擎，根据以往的研究成果，可以在网络层或应用层上进行，也可以将其做入路由协议中，以便提高检测速度和检测效率。

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关键词：无线网络IEEE802.11无线接入

一、什么是无线局域网

1.1无线局域网的概念无线局域网(WirelessLocalAreaNetworks，简称WLAN)是相当便利的数据传输系统，它利用射频(RadioFrequency；RF)的技术，取代传统双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，它作为有线局域网的补充和延伸，使得通信的移动化和个性化成为了可能。

1.2无线局域网的主要标准常用的计算机无线通信技术有光波和无线电波。光波包括红外线和激光，但由于光波易受天气影响，不具备穿透能力，难以实际应用。无线电波包括短波、超短波和微波等。

扩展频谱通信（SpreadSpectrumCommunication）简称扩频通信。其基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率频谱密度的信号来发射。

扩频通信的基本工作方式有4种：直接序列扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum）工作方式（简称DSSS方式）；跳变频率（FrequencyHopping）工作方式（简称FH方式）；跳变时间（TimeHopping）工作方式（简称TH方式）；线性调频（ChirpModulation）工作方式（简称Chirp方式）。目前使用最多、最典型的扩频工作方式是直扩式（DSSS方式），在无线网络的通信中，就是采用这种工作方式。

1.3WLAN的主要技术标准由于实现无线通信的手段不一，以无线局域网技术和以GPRS/3G为代表的无线上网技术，制定了包括IEEE802.11、蓝牙技术和HomeRF等多项标准和规范，而以IEEE(电气和电子工程师协会)为代表的多个研究机构针对不同的应用场合，制定了一系列协议标准，推动了无线局域网的规范和实用化，并在众多厂商的支持下成为目前主流协议标准。

1997年，IEEE了802.11协议，1999年IEEE小组相继推出了，802.11b和802.11a协议，802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率下又增加了5.5Mbps和11Mbps两个新的网络吞吐速率。802.11a的网络吞吐速率达到了54Mb/s和25Mb/s，但成本过高，使用频段5.2GHz是卫星通信频段，很难大面积投入商用，目前最普及、应用最广泛的是802.11b无线标准，2001年，IEEE通过了802.11g标准，它向下兼容802.11a、802.11b的同时，网络吞吐速率54Mbps，而802.11n标准是IEEE推出的最新标准，它通过采用智能天线技术，可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps、108Mbps，提供到300Mbps甚至是600Mbps，引起了市场很大反响。

二、为什么要构建无线校园网

无线接入在校园网中的优势无线校园网与有线校园网相比，无线局域网具有巨大的灵活性，有线网络在很多多场合受到布线的制约；布线、改线工程量大；线路易于损坏；固定的网络各节点无法移动。遇到网络盲点时，须铺设专用通信线路，成本高，难度大、耗时长，线路一旦出现故障排查、维修不便，无线校园网较之有线校园网，具有以下几点优势：

2.1网络综合成本低，随着近几年无线网络设备不断普及，无线网络成本已经接近甚至低于传统有线网络成本，而在网络施工上，无线网络最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，铺设无须掘沟埋管，省去了大量线路铺设的费用和时间。它的安装周期短，维护方便，同时具有传统有线网无可比拟的可扩容性。

2.2网络覆盖面广，只要安装了一个或多个无线接入点AP设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络，它不受环境条件制约，网络的传输范围得到了拓宽，借助于外接天线（做链接），传输距离则可以达到30～50公里甚至更远，这要视天线本身的增益而定。

2.3组网灵活方便，无线局域网可以按当时的需要容量来安装设备，甚至可以“现用现装”而传统有线网络，网络设备的安放位置受到网络信息点位置的限制，一旦无线局域网建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络，进行通讯。

2.4强大的移动性，无线局域网的一个重大特性就是可以“随时、随地”地实现无线通信，VoIP、资源共享、网络教学、视频会议等许许多多基于无线通信的技术将大大方便了师生们工作、学习。

三、无线校园的应用范围

基础无线应用。目前，多数高校建设无线网的目的，更主要的是解决难于进行综合布线的公共区域（如会议中心、图书馆等）上网问题，无线校园网建成后，除了能满足校内用户对网络的移动性需求外，在出现大规模网络服务需求的场合（如网上考试报名等），提供临时性的无线网络服务，新生报名、注册等工作，财务和学籍管理部门都需要在报到处集中利用计算机录入信息，并通过网络将数据递交到服务器。无线信号覆盖到校园的任何角落，使整个校园变成一个巨大的信息资源空间。

移动VoIP应用。作为最抢眼无线网应用，它已经出现在如北京大学等国内知名院校内，移动VoIP将价格低廉的VoIP技术与灵活的无线技术相结合，同时结合了无线网络的可移动性、隐蔽性和高扩展性的特点及VoIP的实时性、综合性特点，可以根据所传输的图像质量调节占用的带宽。符合目前的低成本需求以及移动性需求的技术趋势。通过无线网络实现低成本VoIP业务，将使多媒体会议、远程教学及网络电话等应用的普及率大幅提高。

链路的冗余备份。目前，大学普遍由多个校区组成，通常采用租用链路的方式将多个校区互连。我们可以利用无线技术来解决这个问题，只需在各校的建筑物顶上旋转一个无线网桥，架设高增益天线和放大器后，在50KM的范围内仍能保证高速数据传输，实现多校区间不同网段的链路，最大程度地降低在城市路网改造过程中，由于光纤被挖断而导致的校区间断网情况的影响。

无线化教学。无线校园网可以对教学资源进行有效地整合和利用，其中包括已经存储在服务器中的资料（网络教学平台、课件下载中心、综合教务系统等），以及正在上的某一节课，从而改变传统的教学方式，解决了很多学校学生多机器少，排课困难的问题。而且可以为学生复习提供第一手资料，可以有更多的交互性，学校精品课程、优秀教师的课堂录像资料等可以通过VOD视频点播、AOD音频点播学生可以分享优秀教学资源外提高了学习的效率和质量。

其他应用。出于网络安全的考虑，各个校园网都建设了自己的用户认证系统。这虽然保证了校园网的安全，却形成了新的问题：校园网信息孤岛。如何打破校园信息孤岛，实现校园无线网之间的互联互通？由各个校园无线网组成一个庞大的无线联盟的设想，出现在我们面前，这个设想一旦实现，大大方便了各校园的教学资源交流和学术交流等各方面合作。

四、结束语

在国际上，拥有无线校园网，已经成为现代化校园的一个标志。无线校园网的蓬勃发展正是顺应了教育信息化建设的前进步伐，无线局域网正以它的高速传输和很好的灵活性、扩容性在高校的教学、管理等各项应用中发挥着日益重要的作用。

参考文献：

吴海华，孔为民，徐雪梅.无线网络应用实例分析[J].现代情报.2008.(09).