CN102571283B - 一种无线网络设备的报文测试方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线网络设备的报文测试方法和系统，所述方法包括：通过工具软件配置无限网卡，生成网卡镜像，使无线网卡具有管理模式和镜像模式；使用管理模式发送以太网帧头格式的数据报文，使用镜像模式发送802.11帧头格式的数据报文和协议报文；使用管理模式接收、抓取以太网帧头格式的数据报文，使用镜像模式接收、抓取802.11帧头格式的数据报文、协议报文和空口报文。采用本发明的技术方案，可以快速搭建一个发送和接收无线报文的装置和环境，基于该装置和环境，可以发送和接收所有类型的无线报文，以实现灵活、简单、方便地在无线设备间发送和接收无线报文。
Description
技术领域
本发明涉及无线网络测试领域，尤其涉及一种无线网络设备的报文测试方法和系统。
背景技术
随着无线网络的发展，许多公众场所已经将其列为基础建设的一部分，无线访问节点(AP)和无线控制器(AC)的部署也越来越多。这些无线网络设备在交付用户使用前会经过大量的测试，以验证其转发报文等功能，于是报文测试工具的使用就变得不可缺少。目前虽然有专业的报文测试工具产品，但是这些产品大都价格昂贵、部署困难、不够灵活；而一些开源的小软件功能单一，无法很好的满足用户的需求。
无线网卡是可以发送和接收无线报文的最简单、灵活的装置。但是无线网卡默认只有一个管理模式WLAN，只能发送无线数据报文，无法发送无线协议报文；只能接收发给本网卡的无线数据报文，不能接收无线协议报文和空口报文。
发明内容
本发明的目的在于提出一种无线网络设备的报文测试方法和系统，利用无线网卡实现其与无线网络设备之间所有类型无线报文的发送和接收，以达到测试无线网络设备报文转发功能、无线协议功能等目的。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种无线网络设备的报文测试方法，包括以下步骤：
A、通过工具软件配置无限网卡，生成网卡镜像，使无线网卡具有管理模式和镜像模式；
B、使用管理模式发送以太网帧头格式的数据报文，使用镜像模式发送802.11帧头格式的数据报文和协议报文；
C、使用管理模式接收、抓取以太网帧头格式的数据报文，使用镜像模式接收、抓取802.11帧头格式的数据报文、协议报文和空口报文。
步骤B中，使用管理模式发送以太网帧头格式的数据报文时，通过驱动程序将报文格式从以太网帧头格式修改为802.11帧头格式，其余封装不变，发送出去。
步骤C中，使用管理模式接收、抓取以太网帧头格式的数据报文时，通过驱动程序将报文格式从802.11帧头格式修改为以太网帧头格式，其余封装不变。
步骤B中，还包括编辑待发送报文，所述编辑待发送报文的方式包括：
利用报文模板或者直接输入报文二进制格式来直接编辑报文的各字段值，以组成一个完整报文；
读取抓包工具的报文存储文件中的报文并修改报文各字段值。
步骤B中，还包括修改待发送报文的控制信息，所述待发送报文的控制信息包括：
发送速率，范围从每秒0.1个报文至所述无线网卡的极限发送速率；
报文长度，范围为64字节至1500字节；
发送方式，包括：根据预设速率发送预设个数的报文后停止发送；根据预设速率持续发送报文以及持续循环发送多条流量；对以上三种发送方式，在发送前对字段值进行固定或者递增的编辑。
步骤C中，还包括报文过滤步骤，所述过滤步骤包括：指定抓包网卡的模式；抓包程序配置相应模式的过滤条件；符合过滤条件的报文由网卡接收，不符合过滤条件的报文直接丢弃；
所述过滤条件为报文偏移量、偏移字段值、报文协议类型、报文协议值以及报文长度的任意组合。
一种无线网络设备的报文测试系统，包括测试客户端、测试服务器和目标无线网络设备；所述测试客户端与测试服务器处于同一局域网段，测试服务器包括至少一块无线网卡，所述无线网卡与目标无线网络设备之间建立基于SSID的关联。
所述测试客户端是用于进行收发报文控制、操作的装置，所述测试客户端包括至少一块有线网卡用于连接测试服务器，所述测试客户端安装有发送和接收无线报文的客户端程序。
所述测试服务器是用于响应、实现客户端收发报文控制、操作命令的装置，所述测试服务器包括至少一块有线网卡，用于与客户端连接以响应客户端的操作和控制命令，所述测试服务器还安装发送和接收无线报文的服务端程序，用来响应客户端程序的控制和操作。
采用本发明的技术方案，可以快速搭建一个发送和接收无线报文的装置和环境，基于该装置和环境，可以发送和接收所有类型的无线报文，以实现灵活、简单、方便地在无线设备间发送和接收无线报文。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的无线网络设备报文测试方法的流程示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的无线网络设备报文测试系统的结构示意图。
图3是本发明具体实施方式提供的无线网络设备报文测试系统发送报文的流程图。
图4是本发明具体实施方式提供的无线网络设备报文测试系统接收报文的流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1是本发明具体实施方式提供的无线网络设备报文测试方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
步骤S101，通过工具软件配置无限网卡，生成网卡镜像，使无线网卡具有管理模式和镜像模式。
无线网卡安装成功后，只有一种模式，即管理模式WLAN。以wlan0为例，Linux系统下通过命令iwconfig查看网卡信息会显示只有1块无线网卡wlan0，模式为Managed，在这种模式下控制wlan0，只能发送和接收无线数据报文，无法发送和接收无线协议报文和空口报文。
此时，通过工具软件配置无线网卡的模式，使之生成网卡镜像模式，即镜像模式mon。以wlan0为例，使无线网卡wlan0生成网卡镜像后，在Linux下输入命令iwconfig查看网卡信息，此时变成2块网卡，一块是wlan0，为管理模式；另外一块是wlan0的镜像mon0，为镜像模式。利用镜像模式mon0可以发送和接收包括无线协议报文和空口报文在内的所有类型的无线报文。
步骤S102，使用管理模式发送以太网帧头格式的数据报文，使用镜像模式发送802.11帧头格式的数据报文和协议报文；
发送无线数据报文时，例如：ARP，IP，IPV6，ICMP，IGMP，TCP，UDP等，可以选择管理模式或镜像模式中的任意一种进行发送。
如果选择管理模式wlan0，编辑有线格式的报文(如以太网帧头格式封装的ARP报文)进行发送，驱动程序会将以太网帧头格式改为802.11帧头格式，后面的封装(ARP)不变，发送出去。
如果选择镜像模式mon0，编辑无线格式的报文(如802.11帧头格式封装的ARP报文)直接发送。
发送无线协议报文，例如null data，ps-poll，802.11rts等，只能选择镜像模式mon0进行发送。编辑802.11帧头格式封装的无线协议报文直接发送。
步骤S103，使用管理模式接收、抓取以太网帧头格式的数据报文，使用镜像模式接收、抓取802.11帧头格式的数据报文、协议报文和空口报文。
接收、抓取发给本网卡的无线数据报文时，例如：ARP，IP，IPV6，ICMP，IGMP，TCP，UDP等，可以选择管理模式或镜像模式中的任意一种进行接收、抓取报文。
如果选择管理模式wlan0，抓到的报文是802.3帧头格式封装的报文格式。以ARP为例，驱动程序会将接收到的802.11帧头格式封装的ARP报文，去掉802.11帧头，重新封装802.3帧头，后面的封装数据(ARP)不变。
如果选择镜像模式mon0，抓到的报文是802.11帧头格式封装的报文。
接收、抓取无线协议报文时，只能选择镜像模式。抓到的报文是802.11帧头格式封装的无线协议报文。
接收、抓取空口报文时，只能选择镜像模式。抓到的报文是802.11帧头格式封装的报文格式。
在步骤S102中，发送报文时，支持两种待发送报文的编辑方式：直接编辑报文的各个字段值以组成一个完整的报文；读取、修改配置文件中的报文形成待发送报文。
所述直接编辑报文的各个字段值以组成一个完整的报文，又包括两种编辑方式：一种是利用服务器上的报文模板，只编辑特定字段的值，这种方法扩展性好、易编辑；一种是用户完全自定义报文，支持直接输入报文的二进制格式，这种方法灵活、方便。
所述读取、修改配置文件中的报文形成待发送报文，支持两种方式：一种是读取并修改由其他抓包工具抓到的报文存储文件(如tcpdump抓包存储在服务器上的.cap文件)中的报文以备发送；一种是读取并修改由本方法直接抓取的报文，以备发送。读取、修改配置文件中的报文，使某些复杂数据报文和协议报文的编辑变的简单、灵活，尤其适用于比较长的无线协议报文的编辑。
在步骤S102中发送报文时，还可以编辑待发送报文的控制信息，包括待发送报文的发送速率、报文长度、发送方式。
所述发送速率，是指，支持配置各种发送速率，发送速率范围为0.1pps(每秒0.1个报文)至无线网卡的极限发送报文速率。
所述报文长度，是指，支持配置多种报文长度，长度范围为64字节至1500字节。
所述发送方式，包括：
根据预设速率发送预设个数的报文后停止发送；比如，可以预设发送3个arp报文，发送速率也可以是预设的任意值，如3pps或者0.1pps。如果是3pps发送，那么1s发完后，停止发送；如果是0.1pps，那么30s发完这3个报文停止后停止；
根据预设速率持续发送报文；比如持续发送ARP报文，直到接收到停止命令，否则会一直发送。发送速率可以是预设的任意值，如3pps或者0.1pps。如果速率是3pps，那么就会按照每秒3个报文的速率一直发送ARP报文。直到接收到停止命令才会停止发送。
持续循环发送多条流量；比如持续循环发送3条流量，第1条是ARP流量，第2条是ICMP流量，第3条是IPV6流量，按照1-2-3-1这样持续循环发送。
对以上三种发送方式，都可以在发送前对字段值进行固定或者递增的编辑。比如目的IP可以是一个固定值192.168.1.1，也可以是从192.168.1.1开始以步长N(大于等于1的一个整数)递增M(大于等于1的一个整数)的M个不同报文。再如按照根据预设速率持续发送报文的方式，以速率10pps发送ARP报文，目的MAC地址递增10个，从00-00-00-00-00-01至00-00-00-00-00-0a。
所述发送方式可以满足用户发送无线报文的各种场合。如模拟多个用户点播组播流量，如果发送的多个报文是有递增关系的，那么只需要编辑一条持续发送的某几个字段递增的流量即可实现；如果发送的多个报文之间没有递增关系，那么只需要持续循环发送多条点播流量即可达到目的。
步骤S103中接收报文时，支持先过滤报文，再接收、抓取报文。
过滤的方法是，将网卡接收的报文匹配过滤条件，符合过滤条件的报文送到网卡进行接收、抓取，不符合条件的报文直接丢弃。
过滤条件按照抓包网卡模式的不同，分为管理模式wlan过滤，镜像模式mon过滤。两种模式下，过滤条件的字段的偏移量不同。过滤时，需要用户指定抓包网卡模式，以使抓包程序正确配置过滤条件的偏移量而进行过滤。
支持的过滤条件能覆盖报文的所有字段的过滤。包括：报文偏移量、偏移字段值、报文的协议类型、报文的协议值、报文的长度。还支持各种过滤条件的组合过滤条件，比如要抓取大于64字节的IP报文，可以使用报文的长度和报文的协议类型两种组合过滤条件：Len＞64 and IP。
使用上述过滤方法，可以及早过滤掉不必要的报文，提高抓包效率。
图2是本发明具体实施方式提供的无线网络设备报文测试系统的结构示意图，如图2所示，该系统包括：测试客户端201、测试服务器202和目标无线网络设备204；所述测试客户端与测试服务器处于同一局域网段，测试服务器包括至少一块无线网卡203，所述无线网卡203与目标无线网络设备204之间建立基于SSID的关联。
所述测试客户端，是用户进行收发报文控制、操作的平台。所述测试客户端一般为装有windows系统的PC，一套系统中可以有1到多个客户端。所述测试客户端包括至少一块有线网卡，用于连接服务器。所述测试客户端应该以软件形式安装发送和接收无线报文的客户端程序。
所述测试服务器，是响应、实现用户在客户端收发报文控制、操作命令的装置。所述测试服务器一般为装有Linux系统的PC，应该安装至少1块有线网卡，用于与测试客户端的控制网段连接以响应客户端的操作、控制命令。所述测试服务器应该以软件形式安装发送和接收无线报文的服务端程序，用来响应客户端程序的控制、操作。所述测试服务器应该安装至少1块无线网卡，作为发送报文的端口。发送报文的端口是物理无线网卡的逻辑表示，一个无线网卡对应一个发包端口。所述的发包端口可以有多个，即分别对应多个无线网卡。
以下结合图3描述上述测试系统发送报文的流程：
步骤S301，启动测试客户端和测试服务器上的收发包程序。
步骤S302，测试客户端与测试服务器建立网络连接，且无线网卡与目标无线网络设备(一般指AP)进行SSID关联。一般，AP只接收与它关联的终端(Station)发送的报文，所以在向目标设备发送无线报文之前，需要终端(此指服务器上的无线网卡)与目标设备(AP)进行SSID关联。
步骤S303，根据待发送报文选择无线网卡模式，无线网卡工作在2种模式下：管理模式wlan和镜像模式mon，分别用于发送不同格式的无线报文。在发送报文之前需要根据待发送报文的格式类型选择无线网卡模式。
如果发送以太网帧头格式封装的无线数据报文，选择管理模式wlan进行发送；如果发送802.11帧头格式封装的无线数据报文和无线协议报文，选择镜像模式mon进行发送。通过无线网卡两种模式的配置选择，可以发送所有类型的无线报文。
步骤S304，编辑待发送报文。有两种编辑报文内容的方式：在测试客户端通过客户端程序提供的接口命令直接编辑报文的各个字段值；通过读取、修改配置文件中的报文得到待发送报文。
步骤S305，编辑待发送报文的控制信息，控制信息包括报文长度，发送速率，报文发送方式。其中报文发送方式，包括：根据预设速率发送预设个数的报文后停止发送；根据预设速率持续发送报文以及持续循环发送多条流量；对以上三种发送方式，在发送前对字段值进行固定或者递增的编辑。
步骤S306，开始发送报文。测试客户端启动发送命令，测试服务器的无线网卡开始发送报文。
步骤S307，停止发送报文。测试客户端启动停止发送命令，测试服务器的无线网卡停止发送报文。
步骤S308，判断是否继续发送其他报文。如果是，循环执行步骤S303至S307；如果不再发送其他报文，执行步骤S309。
步骤S309，取消无线网卡与目标无线设备的SSID关联，即取消发包无线网卡与目标设备(AP)的关联。
步骤S310，断开客户端与服务器的连接，即断开客户端与服务器的网络连接。
以下结合图4描述上述测试系统接收报文的流程：
步骤S401，准备接收、抓取无线报文。即，同图3中的S301，启动测试客户端和测试服务器上的收发包程序，根据需要将无线网卡与目标设备进行SSID关联。如果只抓取空口报文，无需进行SSID关联；其他情况都需要进行SSID关联。
步骤S402，根据待接收、抓取的报文选择无线网卡模式。如果接收以太网帧头格式封装的无线数据报文，选择管理模式wlan；如果接收802.11帧头格式封装的无线数据报文、802.11帧头格式封装的无线协议报文、空口报文，选择镜像模式mon。
步骤S403，判断抓包之前是否需要先过滤报文。如果需要过滤报文，执行步骤S404，添加过滤条件。如果不需要过滤报文，抓取所有报文，执行步骤S405，开始抓包。
步骤S406，停止抓包。在测试客户端执行停止抓包的命令，测试服务器上相应的无线网卡停止抓包。
步骤S407，查看接收、抓到的报文。根据需要查看抓到的报文内容和格式、或者报文的某个字段。
步骤S408，判断是否需要继续接收、抓取其他报文。如果是，重复执行步骤S402至S408；如果否，执行步骤S409。
步骤S409，断开测试客户端与测试服务器的连接。
采用以上本发明的具体实施方式，可以快速搭建一个发送和接收无线报文的装置和环境，基于该装置和环境，按照本发明中的方法，可以发送和接收所有类型的无线报文，以实现灵活、简单、方便地在无线设备间发送和接收无线报文。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种无线网络设备的报文测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、通过工具软件配置无线网卡，生成网卡镜像，使无线网卡具有管理模式和镜像模式；
B、使用管理模式发送以太网帧头格式的数据报文，使用镜像模式发送802.11帧头格式的数据报文和协议报文；
C、使用管理模式接收、抓取以太网帧头格式的数据报文，使用镜像模式接收、抓取802.11帧头格式的数据报文、协议报文和空口报文。
2.根据权利要求1所述的无线网络设备的报文测试方法，其特征在于，步骤B中，使用管理模式发送以太网帧头格式的数据报文时，通过驱动程序将报文格式从以太网帧头格式修改为802.11帧头格式，其余封装不变，发送出去。
3.根据权利要求1或2所述的无线网络设备的报文测试方法，其特征在于，步骤C中，使用管理模式接收、抓取以太网帧头格式的数据报文时，通过驱动程序将报文格式从802.11帧头格式修改为以太网帧头格式，其余封装不变。
4.根据权利要求1所述的无线网络设备的报文测试方法，其特征在于，步骤B中，还包括编辑待发送报文，所述编辑待发送报文的方式包括：
利用报文模板或者直接输入报文二进制格式来直接编辑报文的各字段值，以组成一个完整报文；
读取抓包工具的报文存储文件中的报文并修改报文各字段值。
5.根据权利要求1所述的无线网络设备的报文测试方法，其特征在于，步骤B中，还包括修改待发送报文的控制信息，所述待发送报文的控制信息包括：
发送速率，范围从每秒0.1个报文至所述无线网卡的极限发送速率；
报文长度，范围为64字节至1500字节；
发送方式，包括：根据预设速率发送预设个数的报文后停止发送；根据预设速率持续发送报文以及持续循环发送多条流量；对以上三种发送方式，在发送前对字段值进行固定或者递增的编辑。
6.根据权利要求1或4或5所述的无线网络设备的报文测试方法，其特征在于，步骤C中，还包括报文过滤步骤，所述过滤步骤包括：指定抓包网卡的模式；抓包程序配置相应模式的过滤条件；符合过滤条件的报文由网卡接收，不符合过滤条件的报文直接丢弃；
所述过滤条件为报文偏移量、偏移字段值、报文协议类型、报文协议值以及报文长度的任意组合。
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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