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基于虛擬裝置的無線網(wǎng)絡安全測試平臺

文檔作者：阮浩德		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月13日
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圜圜旺
基于虛擬裝置的無線網(wǎng)絡安全測試平臺
口蕊
0引畜
新興無線網(wǎng)絡技術的蓬勃發(fā)展及其日益普及的使用率帶動
不同無線網(wǎng)絡之間的整合和互通，毫無疑問，異質(zhì)性網(wǎng)絡的相關
應用和服務將會是下一波產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點【l。2J。異質(zhì)無線網(wǎng)絡整
合許多不同的網(wǎng)絡型態(tài)，如無線局域網(wǎng)絡(WLAN)和無線都會
網(wǎng)絡(WMAN)，因此，我們無法直接將現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡安全技
術套用至異質(zhì)無線網(wǎng)絡上，針對單一無線網(wǎng)路設計的安全技術無
法解決異質(zhì)網(wǎng)絡的安全議題。為此，專家學者們紛紛提出針對異
質(zhì)網(wǎng)絡設計的防御機制。然而，由于異質(zhì)網(wǎng)絡涵蓋多種不同的網(wǎng)
絡型態(tài)和特性，如何建立適用于異質(zhì)網(wǎng)絡的測試環(huán)境成為現(xiàn)今研
究學者們面臨的一大挑戰(zhàn)【j“。研究人員可透過建立實體的異質(zhì)
網(wǎng)絡進行安全機制的測試實驗，但是新興的網(wǎng)絡設備往往售價昂
貴，除了實地建置實體測試環(huán)境外，網(wǎng)絡仿真軟件，如ns2與
NCTUns，也支持模擬多種網(wǎng)絡，可解決實體實驗環(huán)境缺乏的困
難，然對許多實驗而言，軟件仿真仍有其限制，許多性能瓶頸都
是由于仿真軟件無法提取部分系統(tǒng)屬性的方式而導致pJ。
SWOONv2(Secure Wireless Overlay Observation Networks
version 2)是針對多種無線網(wǎng)絡如802．1Ia／b／g、802．16d而設計的
仿真(emulated)無線迭代網(wǎng)絡測試平臺。SWOONv2支援1EEE
標準的封包格式，除了無線網(wǎng)絡特性外，也提供WiFi(Wireless
Fidelity)，無線兼容認證、漫游、多界面竊聽等進階功能。
SWOONv2提供具可伸縮性和可擴充性的測試環(huán)境，允許研究人
員評測異質(zhì)無線網(wǎng)絡安全協(xié)議與安全機制。SWOONv2的可配置
性、彈性與對數(shù)種無線網(wǎng)絡技術的支持可大幅減少研究人員建置
實驗環(huán)境、安裝驅(qū)動程序、安裝軟件模塊的時間。
SWOONv2建構于美國加州大學柏克萊分校開發(fā)Defense
Technology Experimental Research(DETER)平臺之上”1。DETER
是一用以研究網(wǎng)絡安全攻防機制的實驗平臺，它以美國猶他大學
開發(fā)的Emulab為基礎，提供節(jié)點隔離機制，支持可重復配置的
有線網(wǎng)絡安全實驗。DETER提供數(shù)百個實驗節(jié)點，能夠負擔中
型網(wǎng)絡的安全實驗，諸如阻斷式服務攻擊、EMIST計劃進行的蠕
蟲行為探究實驗等。SWOONv2以DETER為基礎，除了支持
DETER提供的有線網(wǎng)絡安全實驗外，也新增了WiFi、WiMAX
等無線網(wǎng)絡的測試環(huán)境“J。
在2008年，Huang等人提出了第一個無線網(wǎng)路測試平臺
SWOON(Secure Wireless Overlay Observation Networks)。
SWOON建構于DETER之上，它以兩個DETER實驗節(jié)點仿真
一個無線裝置?？紤]到日益龐大復雜的網(wǎng)絡環(huán)境，我們認為以兩
個DETER實體節(jié)點仿真無線節(jié)點將大大限制測試網(wǎng)絡的規(guī)模，
為此我們有必要設計一個更經(jīng)濟的實驗平臺。我們設計了基于虛
擬驅(qū)動程序和虛擬天線的WOONv2，于此架構中。我們僅需一
個DETER節(jié)點便能仿真一個無線節(jié)點，與SWOON相比，采用
SWOONv2的設計，同樣規(guī)模的DETER平臺可提供二倍大的測
試環(huán)境。本文將詳述SWOONv2的系統(tǒng)設計和實作，并介紹范例
實驗，說明SWOONv2的實用性和可行性。
1 基于虛擬裝置的無線異質(zhì)網(wǎng)絡的安全測試平臺
1．1整體架構
SWOONv2由四大組件組成：(1)控制客戶端；(2)DETER
服務器；(3)DETER實驗節(jié)點：(4)虛擬聯(lián)接(virtual link)。
使用者可藉由控制客戶端設計實驗拓撲和指定實驗參數(shù)，控制客
戶端將拓撲轉(zhuǎn)為NS(Network Simulator，NS)語言后，DETER
服務器則依該NS檔案配置DETER實驗節(jié)點?？刂瓶蛻舳瞬⒖?
透過DETER服務器傳送實驗參數(shù)、指令至實驗節(jié)點，實驗節(jié)點
會依用戶設定的指令進行實驗。SWOONv2的架構如圖l所示。
控制客戶端提供用戶一套圖形化的設定工具用以設置實驗
環(huán)境、開啟攻防程序以及觀測實驗結(jié)果?？刂瓶蛻舳说姆治銎?
(parser)負責解析無線拓撲圖形為配置文件案，網(wǎng)絡設定程序
(network configurator)處理網(wǎng)絡參數(shù)設定并產(chǎn)出NS檔案，DETER
服務器接收到NS檔案后會依此文件配置對應的DETER有線網(wǎng)
絡架構。實驗建置完成后，控制客戶端傳送各個實驗節(jié)點的訊號
覆蓋表(coverage table)至實驗節(jié)點，該表記錄了每個節(jié)點訊號
范圍內(nèi)的其他節(jié)點和節(jié)點間的距離，仿真電磁訊號的衰退與傳輸
距離的關系。實時顯示畫布(real-time display)則負責接收及動
態(tài)呈現(xiàn)實驗結(jié)果。
圖l SWOONv2架構
注：使用者利用控制客戶端操控、觀看實驗，DETER服務
器則負責傳送控制客戶端接受的指令給實驗節(jié)點。
DETER服務器主要可分為指揮服務器(boss server)和使用
者服務器(user server)。指揮服務器負責控制交換器和電源控制
器，在建立新實驗時，它會配置實驗節(jié)點，創(chuàng)建實驗者設計的
網(wǎng)絡拓撲。使用者服務器的主要工作為管理使用者賬號以及使用
者所建立的實驗。用戶可使用SSH協(xié)議連至用戶伺服器，安全
地遠程訪問數(shù)據(jù)、傳送數(shù)據(jù)和控制實驗。
DETER實驗節(jié)點可分為三部分：應用程序(application)、
客戶端設定(config client)和虛擬無線界面(virtual wireless
interface)，其中虛擬無線界面的設計為本論文的核心貢獻之一。
本文所指的應用程序包含了網(wǎng)絡攻擊程序、防御程序等等；客戶
端設定則負責處理實驗節(jié)點的網(wǎng)絡設定和控制訊號。虛擬無線界
面是為了仿真模擬真實的WiFi和WiMAX無線網(wǎng)絡界面卡而設
計，主要可分為底層的虛擬天線(virtual antenna)和上層的虛擬
驅(qū)動程序(virtual driver)，其架構如圖2所示。SWOONv2是基
于DETER而設計的無線網(wǎng)絡實驗平臺，然DETER的實驗節(jié)點
僅支持802．3協(xié)議，因此SWOONv2透過在實驗節(jié)點上運行用戶
數(shù)據(jù)報協(xié)議(User Datagrarn Protocol，UDP)廣播封包來仿真無
線訊號的廣播特性。
H二』接劃，|L：?t lⅢi¨
1．2虛擬驅(qū)動程序
本文給出了支持WiFi(IEEE 802．11協(xié)議)和WiMAX(IEEE
802．16協(xié)議)的虛擬驅(qū)動程式，虛擬驅(qū)動程序可直接與實驗節(jié)點
萬方數(shù)據(jù)
圜墨甄
的作業(yè)系統(tǒng)核心溝通，負責網(wǎng)絡控制層(Media Access Control
Layer，MAC Layer)的所有控制以及資料(Data)封包的處理工
作悼J。虛擬驅(qū)動程序接收到來自系統(tǒng)核心的數(shù)據(jù)后，會將數(shù)據(jù)封
裝(encapsulate)為802．11或802．16封包，再交由虛擬天線進
行無線訊號來自虛擬天線的封包后，它先解封裝(decapsulate)
802．3封包表頭(header)，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)傳給操作系統(tǒng)核心及應用
程序。WiFi和WiMAX虛擬驅(qū)動程序的實作細節(jié)如下：
WiFi虛擬驅(qū)動程序：我們修改在802．1l協(xié)議實作中最具權
威的Atheros公司所生產(chǎn)網(wǎng)卡的Linux驅(qū)動程序，以完成適用于
SWOONv2的WiFi虛擬驅(qū)動程式。Atheros公司的網(wǎng)絡卡驅(qū)動程
式分為兩個部分：第一負責與作業(yè)系統(tǒng)接軌，提供公開原始碼；
第二稱為硬件抽象層(HardwareAbstraction Layer，HAL)，負責
與無線網(wǎng)絡卡溝通并提供上層統(tǒng)一的界面。礙于電信技術法規(guī)的
限制，公司不能公開HAL原始碼，為此我們重新實作了硬件抽
象層。在SWOONv2的仿真網(wǎng)路中，由于沒有實體的Atheros網(wǎng)
路卡，硬件抽象層無法和硬件溝通；因此我們的硬件抽象層旨在
和虛擬天線溝通，而非實體的無線網(wǎng)絡卡一J。
WiMAX虛擬驅(qū)動程序：我們遵循IEEE 802．16標準，自行
開發(fā)適用于Linux操作系統(tǒng)的WiMAX虛擬驅(qū)動程序。此虛擬驅(qū)
動程序負責建立支持WiMAX網(wǎng)絡的虛擬界面，進行與應用程序
問的資料傳輸以及處理傳輸所需的控制訊息。WiMAX虛擬驅(qū)動
程序完全由SWOONv2開發(fā)團隊自行開發(fā)，不同于ath5k的WiFi
驅(qū)動程序。WiMAX虛擬驅(qū)動程序可直接與虛擬天線溝通，進而
傳送數(shù)據(jù)和處理控制訊息。
1．3虛擬天線的主要功能為仿真無線網(wǎng)絡
底層的介質(zhì)傳送和信息交換等工作。虛擬天線將來自上層虛
擬驅(qū)動程序的802．1l或802．16封包封裝為符合UDP的廣播封包，
再將UDP封包傳至實體以太(ethemet)網(wǎng)絡卡，進而廣播至其他
實驗節(jié)點。同理，當虛擬天線接收來自其他節(jié)點的UDP廣播封
包后，首先解開UDP表頭，并交由訊號覆蓋表過濾，留下該天
線所能接收的封包，接著虛擬天線再將封包傳送至上層。
虛擬鏈接旨在建立控制客戶端和服務器問的聯(lián)機，這是由于
在DETER的設計架構中，只有指揮服務器和使用者服務器這二
臺外部機器能存取DETER內(nèi)部實驗節(jié)點。因此，為了使位于
DETER實驗網(wǎng)絡之外的控制客戶端能與DETER實驗結(jié)點溝通，
我們必須建立虛擬鏈結(jié)，使其能提供轉(zhuǎn)傳客戶端封包至DETER
實驗節(jié)點的代理服務。我們建立可觀測實驗結(jié)果和節(jié)點狀態(tài)的
SSH通道(tunnel)，實驗節(jié)點可通過防火墻，透過代理服務器
(proxy server)與客戶控制端建立聯(lián)機。由于控制客戶端送出的
指令只嵌有節(jié)點名稱，指揮服務器的域名系統(tǒng)(domain name
system，DNS)服務也會被要求協(xié)助轉(zhuǎn)送各種服務所需的指令。
同理，DNS服務的響應也將經(jīng)由代理服務器回傳至控制客戶端。
SWOONv2沿用DETER分隔內(nèi)部實驗網(wǎng)絡與外部公眾網(wǎng)絡的設
計，因此能夠保護內(nèi)部實驗網(wǎng)絡，使其免于遭受外部惡意攻擊的
威脅，同時也能避免因內(nèi)部實驗網(wǎng)絡的錯誤設定與攻擊測試等所
導致的外部網(wǎng)絡不穩(wěn)定的情形發(fā)生。圖3說明建造虛擬聯(lián)接的訊
息流程。
【’-i 3逍l(wèi)立引H{【1 7．1’¨．總流“
注：控制客戶端透過SSH通道與用戶服務器建立聯(lián)機，并
經(jīng)由該信道傳送指令予實驗節(jié)點。
1．4使用者界面
SWOONv2開發(fā)團隊實作了一。套友善的圖形化界面(GUI)，
以期協(xié)助使用者快速上手、輕松使用SWOONv2。使用者可藉由
GUI遠程設計實驗拓撲并加載、控制和實時監(jiān)測實驗結(jié)果。GUI
包含了以下三大組件：(1)無線裝置(Type ofnodes)；(2)畫布
(Canvas)：(3)參數(shù)(Parameters)。如圖4。
▲j
圖4圖彤化用尸界回
注：提供友善的操作環(huán)境，使用者得以容易地建立實驗、觀
測實時結(jié)果。
(1)無線裝置：SWOON GUl支持802．11無線站臺(STA)、
802．11無線網(wǎng)絡存取器(AP)、WiMAX客戶端(subscriber station，
簡稱SS)與WiMAX基地臺(base station，BS)四種無線裝置。
802．1l STA經(jīng)由802．1l AP連接網(wǎng)際網(wǎng)絡：WiMAX SS則是支
持802．16d協(xié)議，透過WiMAX BS使用網(wǎng)絡資源”?。
(2)畫布：畫布能夠動態(tài)顯現(xiàn)實時實驗結(jié)果。畫布以圖像方
式呈現(xiàn)了用戶設計的無線網(wǎng)絡拓撲，并將圖像拓撲轉(zhuǎn)譯為NS文
件格式，DETER依該文件建置配置實驗機器。使用者可在畫布
上新增無線裝置，裝置擺放方式影響裝置間的距離：根據(jù)裝置擺
放位置，也能產(chǎn)生每個實驗裝置的訊號覆蓋表，用戶界面?zhèn)魉驮?
表至實驗節(jié)點，節(jié)點則依據(jù)表格內(nèi)容仿真無線訊號的衰減等行
為。透過右擊畫布上的無線裝置，使用者便能進一步設定或是開
啟／停止實驗。以圖5為例，用戶可右擊Eve選取進階功能，諸
如發(fā)動／停止竊聽(eavesdropping)攻擊：或是使用者可以在畫布
上指定無線裝置漫游路徑(roaming path)，并且透過箭頭顏色深
淺、箭頭長短、箭頭方向以及訊號覆蓋范圍大小等信息來了解網(wǎng)
絡的實時情形。
(3)參數(shù)：使用者可透過參數(shù)設定，如覆蓋范圍、網(wǎng)絡帶寬、
丟失率、操作系統(tǒng)等等，決定實驗節(jié)點的屬性。除了操作系統(tǒng)的
外，用戶能在實驗過程中實時更新多數(shù)參數(shù)。
■■—■●—■●■■■■■互墨—E雹童曩墨|—■■—■■■■●■_．，一
．·■●一1 一·
j
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■■—■●■
圖5畫布示意圖
注：使用者除了可透過畫布觀察實驗外，并可點擊畫布上裝
置進行進階的實驗設定。
2仿真試驗
本節(jié)將介紹二個實驗以說明和驗證SWOONv2仿真無線網(wǎng)
絡的正確性和有效性。
2．1無線竊聽攻擊
相較于有線網(wǎng)絡，無線網(wǎng)絡以空氣為介質(zhì)傳遞封包的特性使
其更易于遭受攻擊，竊聽攻擊則為無線網(wǎng)絡中常見的一種攻擊。
在竊聽攻擊實驗中，我們呈現(xiàn)修改后的Wireshark網(wǎng)路封包檢視
軟件，且由圖6我們可以基于Wireshark解析封包的結(jié)果得知，
SWOONv2已能支持符合WiMAX格式的封包，并且透過Wireshark
(下轉(zhuǎn)第91頁)
萬方數(shù)據(jù)
目墨蕊
事件消息。在應用服務器消息接口程序中要對此事件進行響應，
處理函數(shù)的片段如下
private function receiveEvent($object)
{switch($object->Event){
case”subscribe”：
if(isset($object->EventKey)){
$contentStr=”掃碼關注：”．$object->EventKey；
產(chǎn)此處加入數(shù)據(jù)庫操作，建立推薦關系·／}
break；
default：break； )
$resultStr=Sthis一>transmitText($object，$contentStr)．
return SresultStr；)
此處獲得的$object．>EventKey為一個字符串，假如我們在此
二維碼中帶的參數(shù)為23(即注冊用戶表中id號為23的用戶二維
碼)，則掃描推送事件中獲取的$object，>EventKey值
為”qrscene ”，通過字符串處理函數(shù)截取id號。在表中插．23 user
入一條記錄，保存新關注用戶和23號注冊用戶的open id，他們
之間的推薦關系就成功建立了。
4結(jié)論
本方案利用每個用戶微信號在公共號中可獲取的特有
open 作為身份標識，這是一個加密后的28位字符串有較好id
的安全性，因為微信二維碼參數(shù)只能為整型，所以方案中以注冊
用戶記錄的id號作為參數(shù)標識推薦的注冊用戶，實現(xiàn)了新用戶
和推薦用戶之間的關系設定。
引用：
f11謝曉萍．微信思維．廣東：羊城晚報出版社．
【2】微信公共平臺開發(fā)者文檔．http：／／mp．weixin．qq．C—om／一
wiki／home／．
【3】方倍工作室．微信公眾平臺開發(fā)最佳實踐．北京：機械工
業(yè)出版杜。2014．
(天津中一職業(yè)技術學院天津300350)
■■一■I●■■■■●●■■●■●一■■一●●■●■■■■■■●●●■■■●●●■■一■●■●■●■■■■■●●■■●■■■■■●●■■■●●■●●■●●●■●■一●■■●●■■
(上接第89頁) 3結(jié)論
擷取的封包內(nèi)容也能證實SWOONv2于仿真無線網(wǎng)絡監(jiān)控的有SWOONv2是一基于虛擬天線和虛擬驅(qū)動程式設計的安全
效性。無線觀測網(wǎng)絡，用戶可在SWOONv2底層的虛擬天線上安裝各
鋤一。一型“-：““”?-刪：一一--?．一岜一| 種無線網(wǎng)絡界面的驅(qū)動程序，藉以擴充平臺支持的網(wǎng)絡技術。
耋。+‘“之；：3j一。1?！?“‘誓SWOONv2允許網(wǎng)絡參數(shù)動態(tài)調(diào)整，GUI能依I據(jù)新I參數(shù)值反應實‘iI‘ ^f、／u??．i，．Mw㈣Jb’口o??MM
警竺竺蘭：
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時結(jié)果；SWOONv2同時也能仿真模擬行動裝置，用戶可透過
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．一一、 GUI設定以^E漫f‘游豆lOT娟路I—徑L和1H裝砜且置1移羅訓動尬速干率’，，觀如看侶／無L線J礬裝砜置且交凡恥握^過土1程土、、
m，：*。f一。。n。?? 監(jiān)控無線網(wǎng)絡。SWOONv2保障了實驗的安全性和隔離性，進行中
i一■ ”I．·～ 一的實驗不會互相干擾，內(nèi)部的攻擊實驗無法擴散至外部公有網(wǎng)絡。
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圖6竊聽實驗提取的封包訊息
2．2無線漫游
SWOONv2支持WiFi與WiMAX無線漫游換手(hand-over)
所需的各種功能。各移動裝置可以自由地連結(jié)、分離WiFi無線
存取點或WiMAX基地臺。SWOONv2也提供了設定漫游路徑的
界面(如圖7)，使用者不但可以設定漫游路徑也能調(diào)整無線裝置
移動速率，透過此無線漫游功能，開發(fā)人員可以測葫新的換手協(xié)
議效能是否適用于真實環(huán)境中的移動裝置。
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圖7尤線漫游功能沒定
注：上方二個紅框為漫游路徑設定區(qū)，下方紅框則是移動速
率設定。
[1】溫蜜，李輝，鄭燕飛，陳克非．基于到迭時間差的無線
傳感器網(wǎng)絡中的Sybfl攻擊檢測方案(英文)[J]Journal of Sha
nghai University(En曲sh Edition)，201 1．
f21蔣毅，史浩山，趙洪鋼．基于分級Merkle樹的無線傳感
器網(wǎng)絡廣播認證策略Ⅱ】．系統(tǒng)仿真學報，2011．
f31裴慶祺，沈玉龍，馬建峰．無線傳感器網(wǎng)絡安全技術綜
述U1通信學報，2012．
f41趙小偉，王紹斌．基于標識算法的密鑰管理體系和CPK
認證Ⅱ】信息安全與通信保密，2(113．
【5】周四望，林亞平，張建明．傳感器網(wǎng)絡中基于環(huán)模型的
小波數(shù)據(jù)壓縮算法U1軟件學報，2010．
[6降平，林亞平，曾瑋妮．傳感器網(wǎng)絡安全研究(英文)Ⅱ】．
軟件學報。2()15．
【7]VEIGNEK Christian．1dendty—based key agreem—ent an
d encryption for wireless sensor networks[J]．T—he Journal of
China Universities of Posts and Telec—ormnunications，201 1．
【8】崔莉，鞠海玲，苗勇，李天璞，劉巍，趙澤．無線傳感
器網(wǎng)絡研究進展Ⅱ】．計算機研究與發(fā)展，2014．
【9】任豐原，黃海寧，林闖．無線傳感器網(wǎng)絡圈．軟件學報2013．
【1 0】彭偉，盧錫城．AHBP：An Efficient Broadcast Pr—otoc
ol forMobile Ad Hoc Networks[J]doumal of Co—mputer Scie
nce and Technology．2013．
(廣東省城鄉(xiāng)規(guī)期設計研究院廣東510290)
萬方數(shù)據(jù)

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