信道抢占攻击及对其防范的分析-analysis of channel preemption attack and its prevention.docxVIP

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2018-06-03 发布于上海
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信道抢占攻击及对其防范的分析-analysis of channel preemption attack and its prevention

信道抢占攻击及对其防范的研究摘要移动ADHOC网络作为一种新型的移动多跳无线网络，与传统的无线网络有很大的不同，它不依赖于任何固定的基础设施和管理中心，而是通过传输范围内有限的移动节点间的相互协作和自我组织来保持网络连接和实现数据的传递。由网络的自组织性、节点的移动性和无线通信信道，使得ADHOC网络更容易遭受各种攻击，安全问题相比传统无线网络，更加严峻。随着无线网络的广泛应用，无线网络中节点不遵守协议规定，恶意抢占信道的现象引起了研究人员的关注。由于无线网络协议的弹性设计和高度可配置性使无线网络适配器容易被程序控制。一些自私节点对软、硬件进行篡改，如修改无线接口或网络参数等，以达到在信道竞争或节省资源方面占据优势的目的，更有恶意节点通过对IEEE802.11协议作弊达到攻击目的。由于该协议内在的随机性和无线介质的不可靠性，很难对自私行为和偶然的协议故障进行区分，这给攻击节点的检测带来很大难度。在IEEE802.11中，为了避免信号干扰，采用了一种基于NAV的虚拟介质监听技术。协议中要求所有节点在探测到RTS/CTS数据包之后利用RTS/CTS中的Duration域设置自己的NAV时间，然后开始倒计时直到NAV内时间耗尽。协议规定，在NAV内时间还未结束之前，节点一直当作信道处于忙碌状态，既不会向网络中别的节点发送数据包，也不会尝试去监听信道。基于上述理论，可以设计如下的一种占用信道攻击：攻击节点伪造RTS数据包中Duration域的数值，使其远长于正常数据包需要占用信道的时间。这样在其一跳范围内所有节点在探测到这个RTS数据包之后会用Duration域去设置NAV计时，并且不再探测信道。当接收节点返回CTS的时候，也会在其一跳范围内产生同样的效果。长时间如此占用信道，ADHOC网络中即产生一片数据包黑洞，所有进过这个区域的数据包均被发送中断，影响网络的性能，如果一个网络中存在多个攻击节点，那么整个ADHOC网络就会崩溃。这就是典型的NAVSpoofing占用信道攻击。IEEE802.11中同时规定了，当接收节点在收到Data数据包后，需要发送ACK数据包给发送节点作为数据包已成功发送的标志。在这个过程中，本文尝试设计在发送Data数据包之后，接收节点主动发送CheckNAV数据包给自己一跳范围内的所有节点，使其更新自己的NAV为正常值，发送节点在收到ACK数据包后，也给自己一跳范围内的所有节点发送CheckNAV数据包，目的相同。以此来尝试对恶意占用信道攻击的防御。本文在ADHOC网络中实现了MAC层抢占信道攻击（NAVSpoofing攻击）及其防御，获得了大量的实验数据，取得了比较理想的实验结果。关键字：MAC802.11，RTS/CTS，NAV，ADHOC，DSR，占用信道，两次更新NAVRESEARCHINGONOCCUPYINGCHANNELANDITSPOSSIBLEDEFENSEABSTRACTMobileADHOCnetworkasanewmobilemulti-hopwirelessnetworks,it’squitedifferentwithtraditionalwirelessnetworks.Itdoesnotdependonanyfixedinfrastructureandmanagementcenter,butbythelimitedtransmissionrangeofmobilenodesmutualcooperationandself-organizationtomaintainthenetworkconnectivityanddatatransfer.Theself-organization,nodesmobilityandwirelesscommunicationchannelsmakingtheADHOCnetworkmorevulnerablefornetworkattacks.SothatthesecurityissuesonADHOCnetworksaremoreseverethanthoseontraditionalwirelessnetworks.Withtheextensiveapplicationofthewirelessnetworks,somemobilenodesdonotapplytheagreementtooccupythecommunicationchannelfornetworkattack.Thiskindofactivityattractstheresearcherstofindoutsomesolutionsonit.Theflexibilityandhighlyconfigurableofwirelessnetworkadaptermakesthese