CN101123552B - 一种接入点以及用于该接入点的无线扫描方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接入点以及用于该接入点的无线扫描方法，该方法包括：依照预定参数对所有需要进行扫描的信道进行分类；根据信道分类结果，设置相应的扫描循环，该扫描循环包括扫描所有需扫描的信道的顺序和/或每条信道所需的信道扫描时间；以及根据扫描循环，对所有需扫描的信道进行扫描。本发明可根据信道信息动态的进行信道扫描，对工作信道采取更快的计数测量的响应，提升计数测量的性能，从而实现高效且灵活的无线信道扫描机制。

Description

一种接入点以及用于该接入点的无线扫描方法

技术领域

本发明涉及无线局域网的扫描技术，尤其涉及一种接入点以及用于该接入点的无线扫描方法。

背景技术

在无线局域网(WLAN)中，工作站对加入网络的请求是在工作站和接入点(AP)之间的无线链路上进行传输，然后该请求经有线链路从AP传送到访问控制器(AC)，且AC经由路由器访问核心网或者从核心网获取数据。图1显示了现有无线局域网的整体架构。其中工作站加入网络的步骤包括：

1.信道扫描

2与网络相关联

3.网络对工作站进行认证

4.数据传输

对于信道扫描而言，802.11协议包括多种不同的无线协议，例如802.11a，802.11b和802.11g。这些无线协议以它们操作的频率进行区别，例如，802.11a操作在5GHz的带宽上，802.11b和802.11g操作在2.4GHz的带宽上。这些频率带宽被进一步划分成多个信道，每个信道是对于给定无线设备的通信可用的指定带宽中的一段无线频率频谱。

如图1所示，假定工作站(STA)1和2位于接入点AP1覆盖的信号范围内，工作站2位于接入点AP2覆盖的信号范围内，且工作站的802.11无线卡和接入点之间的直接通信是在通用信道频率上进行。当工作站1加入网络时，其首先要对所有信道进行扫描(监听某些特定的信号)，如果在信道1上接收到信号，则经由信道1加入AP1。相似的，当工作站2进行信道扫描时，如果其在信道1和信道6上接收到信号，且信道6上的信号强度要高，则工作站2将经由信道6加入AP2。

当前标准的工作站都需要执行信道扫描，且在信道扫描过程中，工作站需要切换到无线设备可用的每个信道，监听射频(RF)信号一段特定的时间，然后再切换到下一信道进行监听。

随着企业需求的增加，很多AP需要根据特定的无线协议对每一信道进行扫描。在这种情况下，如果在网络上存在有不应该出现的非法节点(rogue node，通常是非法AP)，需要对非法节点采取对策，且当AP和非法节点操作在同一信道上时，AP可以执行的动作只能是对非法节点采取对策。同样，也需要完整的扫描过程中的无线侵入检测系统(WIDS)/网络信息发布系统(WIPS)特征报告，以采取合适的、有效的措施。

现行的信道扫描机制是将工作站的信道扫描方法应用到AP中，举例来说，如果可操作在14个信道上的特定802.11g设备当前只能工作在3个信道上，且存在有非法节点操作在剩余的信道上，由于AP需要扫描所有的信道且发送报告给AC，则当前与下次扫描非法信道之间的时间间隔会很大，这样会影响WIDS/WIPS系统的性能。

发明内容

为解决现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种可提高扫描灵敏性的扫描机制。

根据本发明的目的，提供一种接入点，其包括：信道分类单元，依照预定参数对所有需要进行扫描的信道进行分类；扫描循环设置单元，根据来自信道分类单元的信道分类结果，设置相应的扫描循环，该扫描循环包括扫描所有需扫描的信道的顺序和/或每条信道所需的信道扫描时间；以及扫描单元，根据扫描循环设置单元设置的扫描循环，对所有需扫描的信道进行扫描。其中，扫描单元将扫描结果反馈给信道分类单元，信道分类单元根据扫描结果和所述预定参数重新对信道进行分类，扫描循环设置单元根据对信道重新进行的分类，重新设置扫描循环，且由扫描单元进行下一扫描循环。

根据本发明的目的，提供一种无线扫描方法，其包括：依照预定参数对所有需要进行扫描的信道进行分类；根据信道分类结果，设置相应的扫描循环，该扫描循环包括扫描所有需扫描的信道的顺序和/或每条信道所需的信道扫描时间；以及根据扫描循环，对所有需扫描的信道进行扫描。其中，根据扫描结果和所述预定参数重新对信道进行分类，根据对信道重新进行的分类，重新设置扫描循环，且进行下一扫描循环。

根据本发明提供的接入点以及用于该接入点的无线扫描方法，可根据信道信息(信道上的流量模式，数据包速率等)动态的进行信道扫描，可以对工作信道采取更快的计数测量的响应，可以提升计数测量的性能，实现高效且灵活的无线信道扫描机制。

附图说明

图1显示了现有无线局域网的整体架构；

图2显示了依照本发明的实施例的AP的结构配置图；和

图3显示了依照本发明的实施例的AP进行扫描的时序图。

具体实施方式

图2显示了依照本发明的实施例的AP的结构配置图。

如图2所示，依照本发明的AP包括信道分类单元11、扫描循环设置单元12以及扫描单元13。

信道分类单元11依照参数对所有需要进行扫描的信道进行分类。扫描循环设置单元12根据来自信道分类单元11的信道分类结果，设置相应的扫描循环。扫描单元13根据扫描循环设置单元12设置的扫描循环，对信道进行扫描，并将扫描结果反馈给信道分类单元11。信道分类单元11依照参数重新对信道进行分类，且由扫描循环设置单元12重新设置扫描循环，以由扫描单元13进行下一扫描循环。其中，扫描循环是指扫描所有需扫描的信道的顺序和/或每条信道所需的信道扫描时间。

下面将分别对信道分类单元11、扫描循环设置单元12和扫描单元13的操作进行说明。

<信道分类单元>

这里，首先要说明的是，AP分为两种，一种是独立AP(FAT AP)，另一种是管理AP(managed AP，又称为Fit AP，如图1所示的AP1)。FAT AP是独立的AP，不需要AC对其进行管理，可由AP上的指令或来自简单网络管理协议(SNMP)的指令直接对其进行配置。管理AP是零配置设备，所有的配置信息必须从AC处下载。当AP启动时，FATAP直接配置需要扫描的信道，或设置为扫描所有的信道；而管理AP则从AC处下载需要扫描的信道的列表。

在本实施例中，无论是对于FAT AP或是管理AP，在获得所有需要扫描的信道信息后，信道分类单元11根据以下任一参数或其组合对信道进行分类：

1.信道具有一些配置的条目，需要对其进行计数测量；(例如某数据包源在信道上发送帧后攻击该地址，则该信道上存在该数据包源的动作的配置，从而进行计数测量)

2.在特定的信道上检测到企业WLAN的AP；

3.在信道上存在有大量的数据流量(根据系统需要为可变)；

4.扫描到企业网的用户在发送或接收数据包；

5.在当地是否允许使用该信道。

举例来说，信道分类单元11可将信道分为以下三类(H、M和D)信道。

H(高数据包速率信道，具有高RF活动性)：其具体表现为以下任一种情况，

表示属于当前WLAN的高数据包速率的预定值；

在该信道上检测到非法(非法用户等)；

该信道具有需要对该信道上的某些节点进行计数测量的配置；

表示特定源或目的地的数据包速率过高的预定值，其表示存在攻击；

在该信道上存在的AP数目很多。

H类信道主要是被授权的信道，其上操作有企业WLAN的AP。

M(中等数据包速率信道，具有中等RF活动性)：

在M类信道上检测到数据包速率，但是检测到的工作站或AP都不属于当前WLAN(数据类型)，或者数据包速率低于上述表示特定源或目的地的数据包速率很高的预定值(数据量)。M类信道主要是被授权的信道，但只在该信道上检测到一些干扰设备。

D(无数据包信道，不具有RF活动性)：

这些信道上，在几个扫描循环中都没有检测到数据包(数据包速率为0)，其可能是在某管理范围内未被授权的信道。在该信道上如果连续3个扫描循环中都没有数据包，则划分为D。

在信道扫描过程中，信道分类并不是固定不变，而是根据扫描结果实时的在变化。在本实施例中，信道分类单元11根据预存的信道分类表对信道的分类进行改变。

具体来说，在AP启动时，信道分类单元11将所有的信道都分类为H。之后在每一新的扫描循环之前，信道分类单元11都将根据来自扫描单元13的反馈，依照如下所示的信道分类表改变信道分类。

表一：信道分类表

切换  前状态	切换  后状态	切换规则
			H	H	信道具有配置的条目，需要进行计数测量  检测到企业WLAN的AP  数据包速率很高(这可以根据系统需求预先确定)  扫描到企业网的某些用户正在发送和接收数据包
H	M	连续2个扫描循环都不满足H-＞H的条件
			H	D	不可实现
M	H	同H-＞H的条件
			M	M	没有检测到需要采用计数策略的用户  扫描发现没有企业网用户在发送或接收数据包  在扫描循环中检测到数据包速率
M	D	连续3个扫描循环都未检测到数据包速率
			D	H	不可实现
D	M	在扫描循环中检测到数据包速率
			D	D	在D类信道的信道扫描时间中再一次未检测到数  据包速率

这里，根据系统需要，可设置不同的表示高数据包速率的预定值，而不需对M或D信道分别设置不同的阈值。

举例来说，假定表示属于当前WLAN的高数据包速率的预定值为10数据包每秒，或者表示特定源或目的地的数据包速率过高的预定值为40数据包每秒，则如果当前检测的数据包率为10数据包每秒，且属于当前WLAN系统则划为H信道；如果当前检测的数据包率为10数据包每秒，且不属于当前WLAN系统则划为M信道；如果当前检测的数据包率为40数据包每秒，且不属于当前WLAN系统，则划为H信道。

<扫描循环设置单元>

根据信道分类单元11对所有需扫描的信道的分类，扫描循环设置单元12设置扫描循环，该扫描循环是指扫描所有需扫描的信道的顺序和每条信道所需的信道扫描时间。在本实施例的扫描循环中，分别为不同类型的信道定义了不同的信道扫描时间。

图3显示了依照本发明的实施例的AP进行扫描的时序图。

如图3所示，在本实施例中AP定义探测延迟时间、主动扫描时间、被动扫描时间以及信道扫描时间。

探测(probe)延迟时间的缺省值例如为6ms，例如在第6ms，AP发送探测请求消息，以进行扫描；主动扫描时间的缺省值例如为12ms，即在发送探测请求消息后，AP等待6ms以接收来自无线局域网的不同探测响应消息；被动扫描时间的缺省值例如为20ms，即在主动扫描时间12ms之后的8ms内AP等待且监听特定信道上的数据包速率。

信道扫描时间是扫描特定信道的时间段，对于D类信道而言，其信道扫描时间低于主动扫描时间，可与M类信道的信道扫描时间相同；对于H类信道而言，其信道扫描时间等于被动扫描时间；对于M类信道而言，其信道扫描时间等于主动扫描时间。

例如，AP需要扫描3条信道(信道1、信道2和信道10)，根据信道分类，信道1为H类，则扫描循环设置单元12将其信道扫描时间设置为20ms；信道2为H类，则扫描循环设置单元12将其信道扫描时间设置为20ms；信道10为M类，则将其信道扫描时间设置为12ms。

对于信道1而言，在0ms时切换到信道1，在6ms发送探测请求消息，等待探测响应消息直到12ms，且继续监听直到20ms。对于信道3，在40ms时切换到信道3，在46ms发送探测请求消息，等待探测响应消息直到52ms。

扫描循环设置单元12还将进一步设置扫描所有信道的顺序。在本实施例中，扫描循环设置单元12根据扫描完2条H类信道后扫描1条M类信道，扫描完3条H类信道后扫描1条D类信道的循环原则，设置扫描循环。即H类信道优先权是M信道优先权的2倍，H类信道优先权是D信道优先权的3倍。也就是说，扫描循环设置单元12根据具有高优先权等级的信道的信道扫描时间大于具有低优先权等级的信道，和/或在一次扫描循环中高优先权等级的信道的扫描次数大于低优先权等级的信道的扫描次数的原则设置扫描循环。

举例来说，在上述的情况下(信道1和2为H类，信道10为M类)，扫描循环为信道1-＞信道2-＞信道10，或者信道2-＞信道1-＞信道10。如果现有7个信道，为1H，2H，3M，4M，5D，6D，7D，则扫描循环是：1-＞2-＞3-＞1-＞5-＞2-＞4-＞1-＞2-＞6-＞3-＞1-＞2-＞4-＞1-＞7。如果现有7个信道1H 2H3M 4M 5D 6D 7H，则扫描循环是：1-＞2-＞3-＞7-＞5-＞1-＞4-＞1-＞2-＞3-＞-＞7-＞6。

应理解的是，根据信道分类，扫描循环设置单元12也可将信道扫描时间设置为其它值，只要M类信道扫描时间大于D类信道扫描时间且小于H类信道扫描时间。且在一个扫描循环中，可能不只1次的扫描1个特定信道。且由于信道分类在一个扫描循环后可能会改变，则下一个扫描循环可能与当前扫描循环不同。

<扫描单元>

扫描单元13可采用现有技术中进行信道扫描的设备或单元，其根据从信道分类单元11获得的所有需扫描的信道的分类以及从扫描循环设置单元12获得的扫描循环，对信道进行扫描，获得针对上述本实施例中定义的参数的扫描结果，并返回给信道分类单元11。从而信道分类单元11根据扫描结果重新对信道进行分类，并将重新分类的信道类型发送到扫描循环设置单元12。扫描循环设置单元12根据重新分类的信道类型，重新设置扫描循环，并发送到扫描单元13，由扫描单元13根据重新分类的信道类型和重新设置的扫描循环，对信道进行扫描。上述过程根据系统需要，可重复进行。

下面将举例说明根据信道分类单元11的信道分类表、以及扫描循环设置单元12设置的扫描循环，扫描单元13对信道进行扫描后，信道分类单元11改变信道类型，扫描循环设置单元12重新设置扫描循环的示例。

假设要扫描的信道有2个(信道1和信道10)，由于是在初始状态下，则信道分类单元11将信道1和10都分类为H。同时扫描循环设置单元12设置H类信道的信道扫描时间是20ms，M类信道的信道扫描时间是12ms，且初始扫描循环为信道1-＞信道10。扫描单元13根据扫描循环对信道进行扫描的过程中，信道1上有用户在传输数据，而信道10上没有数据传输(并假设在所有扫描循环中，信道1和信道10均处于这种情况)。

因此，扫描单元13从信道1开始扫描，并将扫描结果反馈给信道分类单元11，则第1个20ms中在信道1上接收到数据，且信道1保持为H；在第2个20ms中扫描信道10，没有接收到数据，但仍保持为H。而且扫描循环设置单元12设置的扫描循环也不变，如此在第2个扫描循环(此例中一个扫描循环为40ms)中，由于第40ms-60ms扫描信道1时，仍在信道1上接收数据，则信道1保持为H，而在第60ms-80ms信道10上没有接收到数据，则此时，信道10被信道分类单元11重新分类为M。具体的信道分类变化、扫描循环以及信道扫描时间的变化如下所示。

20ms{信道1H}20ms{信道10H}----20ms{信道1H}20ms{信道10[信道分类变化H-＞M]}

进一步，在2个扫描循环之后，信道分类单元11将信道10分类为M类信道，且扫描循环设置单元12将扫描循环设置为信道1-＞信道1-＞信道10，且信道10的信道扫描时间为12ms。则在第3个扫描循环，由于第80ms-100ms扫描信道1时，仍在信道1上接收数据，则信道1保持为H；第100ms-120ms扫描信道1时，仍在信道1上接收数据，则信道1保持为H；而在第120ms-132ms信道10上没有接收到数据，保持为M。在第4个扫描循环，由于第132ms-152ms扫描信道1时，仍在信道1上接收数据，则信道1保持为H；第152ms-172ms扫描信道1时，仍在信道1上接收数据，则信道1保持为H；而在第172ms-184ms信道10上没有接收到数据，保持为M。在第5个扫描循环，由于第184ms-204ms扫描信道1时，仍在信道1上接收数据；第204ms-224ms扫描信道1时，仍在信道1上接收数据，则信道1保持为H；而在第224ms-236ms信道10上没有接收到数据，此时由于连续3个扫描循环中没有接收到数据，信道10被信道分类单元11重新分类为D。具体的信道分类变化、扫描循环以及信道扫描时间的变化如下所示。

20ms{信道1H}20ms{信道10H}----20ms{信道1H}20ms{信道10[信道分类变化H-＞M]}----20ms{信道1H}20ms{信道1H}12ms{信道10M}----20ms{信道1H}20ms{信道1H}12ms{信道10M}----20ms{信道1H}20ms{信道1H}12ms{信道10[信道分类变化M-＞D]}

根据本实施例的信道扫描方法和上述AP的结构，AP控制每一需要进行扫描的信道的信道扫描时间，不是在特定信道上花费预定的时间，而是根据信道信息(信道上的流量模式，数据包速率等)动态的进行信道扫描。因此，AP可以对工作信道采取更快的计数测量的响应，可以提升计数测量的性能，实现高效的无线信道扫描机制。

应理解的是，本发明并不限于上述具体方式，AP可设置系统需要，将所有需要扫描的信道分为多类(大于或3个)信道，例如4类，具体来说，例如可以根据数据包速率将信道分为4类(大于或等于20pps为最高类，大于或等于10pps且小于20pps为次高类，大于0且小于10pps为中等类，0pps为最低类)。

扫描单元13可一获得信道扫描结果就反馈给信道分类单元11，也可以在一个扫描循环结束后反馈给给信道分类单元11。扫描单元13可根据上述信道分类表，包括相应于预定参数的检测模块，用于检测数据包率等。

在上述实施例中，扫描循环设置单元12根据扫描完2条H类信道后扫描1条M类信道，扫描完3条H类信道后扫描1条D类信道的循环原则，设置扫描循环。当然，扫描循环设置单元12可根据扫描完P条H类信道后扫描1条M类信道，扫描完Q条H类信道后扫描1条D类信道的循环原则，设置扫描循环，其中，P和Q均为任意正整数，且P＞Q。

扫描循环设置单元12对D类信道可设置较短的信道扫描时间，或者设置为每隔预定数目的扫描循环后扫描D类信道。另外，优先权等级至少包括高级，中级以及低级三种，在一次扫描循环中，扫描N个高级信道后扫描一个中级信道，扫描M个高级信道后扫描一个低级信道，其中M＞N。

根据上述实施方式的变形，本发明的AP可根据信道信息(信道上的流量模式，数据包速率等)动态的进行信道扫描，可以对工作信道采取更快的计数测量的响应，可以提升计数测量的性能，实现高效且灵活的无线信道扫描机制。

对该技术领域的普通技术人员来说，根据以上实施方式可以很容易的联想到其他的优点和变形。因此，本发明并不局限于上述具体实施例，其仅仅作为例子对本发明的一种形态进行详细、示范性的说明。在不背离本发明宗旨的范围内，本领域普通技术人员可以根据上述具体实施例通过各种等同替换所得到的技术方案，但是这些技术方案均应该包含在本发明的权利要求的范围及其等同的范围之内。

Claims (8)

1.一种接入点，其包括：

信道分类单元，依照预定参数对所有需要进行扫描的信道进行分类；

扫描循环设置单元，根据来自信道分类单元的信道分类结果，设置相应的扫描循环，该扫描循环包括扫描所有需扫描的信道的顺序和/或每条信道所需的信道扫描时间；以及

扫描单元，根据扫描循环设置单元设置的扫描循环，对所有需扫描的信道进行扫描；其中，

扫描单元将扫描结果反馈给信道分类单元，

信道分类单元根据扫描结果和所述预定参数重新对信道进行分类，扫描循环设置单元根据对信道重新进行的分类，重新设置扫描循环，且由扫描单元进行下一扫描循环；

其中，

信道分类单元根据预定参数将所有需要进行扫描的信道分为具有不同优先权等级的不同类信道，且

扫描循环设置单元根据具有高优先权等级的信道的信道扫描时间大于或等于具有低优先权等级的信道，和/或在一次扫描循环中高优先权等级的信道的扫描次数大于低优先权等级的信道的扫描次数的原则设置扫描循环。

2.根据权利要求1所述的接入点，其中，

接入点，在扫描所有需扫描的信道之后，还发送扫描报告给访问控制器。

3.根据权利要求1或2所述的接入点，其中，

预定参数为信道具有的需要进行计数测量的配置条目、在特定的信道上检测到企业无线局域网的接入点、扫描到企业网的用户在发送或接收数据包、在信道上存在有大量的数据流量、和在当地是否允许使用该信道中之一任一条件或组合。

4.根据权利要求3所述的接入点，其中，

扫描单元每预定个数的扫描循环之后扫描一次优先权等级最低的信道，且扫描单元进一步包括对应于所述预定参数的检测模块。

5.一种接入点的无线扫描方法，其包括：

依照预定参数对所有需要进行扫描的信道进行分类；

根据信道分类结果，设置相应的扫描循环，该扫描循环包括扫描所有需扫描的信道的顺序和/或每条信道所需的信道扫描时间；以及

根据扫描循环，对所有需扫描的信道进行扫描；

其中，

根据扫描结果和所述预定参数重新对信道进行分类，

根据对信道重新进行的分类，重新设置扫描循环，且

进行下一扫描循环；

其中，根据预定参数将所有需要进行扫描的信道分为具有不同优先权等级的不同类信道，且

根据具有高优先权等级的信道的信道扫描时间大于或等于具有低优先权等级的信道，和/或在一次扫描循环中高优先权等级的信道的扫描次数大于低优先权等级的信道的扫描次数的原则设置扫描循环。

6.根据权利要求5所述的无线扫描方法，其中，

接入点在扫描所有需扫描的信道之后，还发送扫描报告给访问控制器。

7.根据权利要求5或6所述的无线扫描方法，其中，

预定参数为信道具有的需要进行计数测量的配置条目、在特定的信道上检测到企业无线局域网的接入点、扫描到企业网的用户在发送或接收数据包、在信道上存在有大量的数据流量、和在当地是否允许使用该信道中之一任一条件或组合。

8.根据权利要求7所述的无线扫描方法，其中所述优先权等级至少包括高级，中级以及低级三种，在所述一次扫描循环中，扫描N个高级信道后扫描一个中级信道，扫描M个高级信道后扫描一个低级信道，其中M＞N。

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