WLAN中的切换及其安全性研究

论文摘要

目前网络连接的一个重要方式是无线局域网(WLAN)连接,它具有灵活的移动能力,适合一些人员流动性大的场所,如机场、车站、学校、酒店等。在这些场所无线用户(WLC)在WLAN中的切换非常频繁,如果无线接入点间负载分布不均衡,将会浪费大量的无线带宽资源,平衡无线接入点间的负载,提高无线频带利用率及系统性能成为了无线局域网的重要研究内容之一。在切换过程中也引发了一些安全问题,比如:非法移动终端STA接入AP而访问网络并占用网络资源、移动终端STA接入至非法AP而造成信息泄漏等等,因此,如何寻找一个安全高效的切换机制也是无线局域网的重要研究内容之一。本文首先对IEEE802.11WLAN的切换机制作了分析,详细分析了IEEE802.11 WLAN的切换过程中各个阶段的切换延迟的形成,然后对其在切换过程中产生的其它相关问题作了分析。其次详细介绍了无线局域网的一些安全机制,并对802.11 WLAN中的安全机制的优缺点作了分析。然后针对目前无线局域网的切换技术及其安全认证机制,在对无线局域网的安全机制及切换技术进行全面分析的基础上,提出了一个安全快速的切换方案:当用户到达多个AP覆盖的边缘重叠区域时,对所有的邻接AP提前进行AP与用户之间的相互身份认证,认证过程无需认证服务器的参与,以尽可能减小切换时延;当存在多个可选目标AP时,为保证AP的负载平衡,结合信号强度和负荷以及AP的空闲带宽的大小,采用的原则是:在所有可能的邻接AP中,若AP的剩余带宽小于移动终端所需带宽,则对这些AP不予考虑,否则,则选择信号足够强且负载最轻的邻接AP建立连接;若同时存在2个以上相同负荷等级且信号强度也在中等以上的AP则随机选择一个作为目标AP,这样就可以尽量保证各AP的负荷基本平衡。最后对该方案进行仿真实验,分析和仿真结果表明,该方案具有很低的切换延时,而且安全性较高,然后又针对本文提出的负载平衡分配方案进行了实验,实验结果表明,本文提出的分配方法在整体性能上好于其它分配方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 IEEE802.11WLAN 概述
• 1.2 1EEE802.11 定义的三类移动
• 1.3 课题研究的背景及意义
• 1.4 本文的主要工作及结构安排
• 第2章 WLAN 的切换机制
• 2.1 无线局域网中的漫游和切换
• 2.2 切换的分类
• 2.3 IEEE802.11WLAN 的切换过程
• 2.3.1 切换的原因
• 2.3.2 发现新AP 阶段
• 2.3.3 认证阶段
• 2.3.4 重连阶段
• 2.4 相关问题研究
• 2.5 本章小结
• 第3章 WLAN 中的安全技术
• 3.1 基本的安全技术
• 3.2 IEEE802.11 的安全技术
• 3.2.1 直接序列扩频技术（DSSS）
• 3.2.2 有线等价保密协议（WEP）
• 3.2.3 扩展服务集标识符（ESSID）
• 3.2.4 802.IX 架构
• 3.2.5 EAP 认证协议类型简介
• 3.2.6 WAPI 标准
• 3.3 本章小结
• 第4章 安全快速切换方案的设计
• 4.1 移动站点主动切换技术
• 4.2 可管理快速切换（MFHO）技术
• 4.3 MFHO 切换技术与STA 主动切换技术相比较
• 4.4 基于AP 预先转发的切换模式
• 4.5 安全快速切换方案的核心思想
• 4.5.1 频度切换区域选择算法
• 4.5.2 邻居图算法
• 4.6 基于IEEE802.11 的新的安全快速切换机制
• 4.6.1 认证结构
• 4.6.2 相互认证过程
• 4.6.3 合适的目标AP 选择
• 4.6.4 切换过程
• 4.7 本章小结
• 第5章 安全快速切换机制分析
• 5.1 典型场景
• 5.2 算法描述
• 5.3 仿真实验研究
• 5.3.1 切换延迟分析
• 5.3.2 安全性分析
• 5.3.3 密钥管理分析
• 5.3.4 负载平衡分析
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士期间发表论文和参加的项目