CN102868781B - 一种无线网桥及实现dhcp安全的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种无线网桥及实现DHCP安全的方法，无线网桥接收客户端发送的DHCP报文，在所述DHCP报文中添加自身的MAC地址作为所述客户端的认证MAC，在客户端分配到IP地址后，无线网桥根据收到的客户端报文记录所述客户端的IP+MAC的绑定关系，并根据所述绑定关系将收到的报文转发给对应的客户端，以实现网络安全。

Description

一种无线网桥及实现DHCP安全的方法
技术领域
本申请涉及无线网络技术，尤其是涉及在无线网络中实现DHCP安全的方法。
背景技术
DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol，动态主机配置协议)采用“客户端/服务器”通信模式，由客户端向服务器提出配置申请，服务器返回为客户端分配的IP地址等配置信息，以实现网络资源的动态配置。
DHCP客户端成功申请到IP地址和其他网络配置以后，DHCPServer为每一个客户端所申请到的资源记录时间租约，当租约时间到期以后，由DHCP客户端通过发出的DHCP-REQUEST报文向DHCP服务器进行续约。如果续约成功，DHCP客户端可以继续使用这些网络资源。如果续约失败或者租约到期时DHCP客户端没有进行续约，DHCP服务器删除对应的租约，并允许将该IP地址和其他网络资源分配给其他需要的DHCP客户端。
如图1所示，实验室子网为接入公司办公网，通过无线Client设备与公司办公网的无线AP设备互联，实现子网通过无线方式接入广域网。
通常使用无线网桥(WDS)实现此桥接场景需求。与普通的无线接入网络的区别是：普通无线网络是单一的无线终端(例如装有无线网卡的笔记本，PC)与无线AP通过无线进行通信；而此场景中的无线Client不仅仅作为Client接入到无线网络中，还作为接入点提供无线接入服务，并且通过有线网络连接多个主机，它是有线网络和无线网络的桥，实现有线网络中多个主机与无线网络的二层转发。WDS需要使用802.11报文的4地址格式，具体如图2所示：地址1和地址2，分别为无线收/发器的RadioMAC；地址3和地址4分别为二层网络中的“目的主机MAC”和“源主机MAC”。
但是，目前常用的AP设备不支持作为无线网桥，即不识别4地址报文。常用AP设备只支持简单的Station直接接入(即无线Client直接接入，不支持无线Client再下挂设备)。其所支持的报文格式为3地址格式，如图3所示，其中：地址1和地址2，分别为无线收/发器的RadioMAC；地址3在无线上行表示AP所在有线网络的“目的主机MAC”，在无线下行，表示AP的RadioMAC(与地址2相同)。
对于本发明的组网，Client侧内网(实验室子网)PC主机的上行报文，在无线链路，“源MAC”会丢失，AP无法获知PC的源MAC，而DHCP服务器无法从DHCP报文中取到无线网桥的MAC，就无法下发正确的安全规则，作为网关的DHCP服务器看到的IP和MAC是PC的IP+无线网桥的MAC，那么PC主机在获取地址后的通信会失败。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种无线网桥，应用于包括DHCP服务器的无线网络中，所述无线网桥通过无线网络与无线接入点AP相连，所述无线网桥包括处理模块、转换模块和记录模块；
所述处理模块，用于接收客户端发送的DHCP报文，在所述DHCP报文中设置广播标记，并在所述DHCP报文中添加自身的MAC地址作为所述客户端的认证MAC，以供DHCP服务器根据所述认证MAC和为所述客户端分配的IP地址添加ARP表项；
所述转换模块，用于将所述DHCP报文由802.3格式报文转换成802.11格式报文发送给AP，并用于将接收到的AP发送的802.11格式的DHCP应答报文转换为802.3格式的报文发给所述客户端；
所述转换后802.11格式的报文，地址1为AP的radioMAC，地址2为无线网桥的radioMAC，地址3为目的MAC广播地址；所述转换后的802.3格式的报文目的MAC是FFFF-FFFF-FFFF，源MAC是DHCP服务器的MAC。
所述记录模块根据收到的客户端报文记录所述客户端的IP+MAC的绑定关系，并根据所述绑定关系将收到的报文转发给对应的客户端。
基于同样的发明思想，本申请还提供一种实现DHCP安全的方法，用于包括DHCP服务器的无线网络中，所述方法包括：
无线网桥接收客户端发送的DHCP报文，在所述DHCP报文中设置广播标记，并在所述DHCP报文中添加自身的MAC地址作为所述客户端的认证MAC；
无线网桥将所述DHCP报文由802.3格式报文转换成802.11格式报文发送给AP，并将接收到的AP发送的802.11格式的DHCP应答报文转换为802.3格式的报文发送给所述客户端；
所述转换后802.11格式的报文，地址1为AP的radioMAC，地址2为无线网桥的radioMAC，地址3为目的MAC广播地址；所述转换后的802.3格式的报文目的MAC是FFFF-FFFF-FFFF，源MAC是DHCP服务器的MAC。
无线网桥根据收到的客户端报文记录所述客户端的IP+MAC的绑定关系，并根据所述绑定关系将收到报文转发给对应的客户端。
在本申请中，无线网桥将自身的radioMAC填充在DHCP报文的option字段中携带给DHCP服务器，而DHCP服务器同时作为网关，禁止主动学习ARP功能，所有ARP都必须通过DHCP服务器来添加，当DHCP服务器分配了地址后，添加分配的IP地址和对应的客户端的MAC的ARP，同时无线网桥上记录的客户端的IP+MAC绑定，可以过滤非法客户端的报文，实现安全功能。
附图说明
图1是本申请的应用场景图。
图2是本申请涉及的802.114地址报文格式。
图3是本申请涉及的802.113地址报文格式。
图4是本申请涉及的DHCP报文格式。
图5是本申请提供的一种无线网桥结构示意图。
图6是本申请提供的一种实现DHCP安全的示意图。
具体实施方式
在本专利的组网中，无线网桥设备替换了客户端的DHCP报文中的以太头的源MAC地址，利用未使用的新option填入无线网桥的radioMAC，DHCP服务器分配地址后，添加的ARP的MAC是optionA中携带的无线网桥的radioMAC，而不是客户端的真实MAC。
本申请提供一种无线网桥，应用于包括DHCP服务器的无线网络中，所述无线网桥通过无线网络与无线接入点AP相连，如图5所示，所述无线网桥包括处理模块、转换模块和记录模块：处理模块，用于接收客户端发送的DHCP报文，在所述DHCP报文中设置广播标记，并在所述DHCP报文中添加自身的radioMAC地址作为所述客户端的认证MAC，其中，所述DHCP报文包括DHCPDISCOVER消息和DHCPREQUEST消息，所述MAC地址添加在DHCP报文中的新Option字段中；所述转换模块，用于将所述DHCP报文由802.3格式报文转换成802.11格式报文发送给AP，其中地址1为AP的空口radioMAC，地址2为无线网桥的空口radioMAC，地址3为目的MAC；所述转换模块还进一步用于将接收AP发送的802.11格式的DHCP应答报文转换为802.3格式的报文，其中，所述802.3格式的报文目的MAC是FFFF-FFFF-FFFF，源MAC是DHCP服务器的MAC；所述记录模块根据收到的客户端报文记录所述客户端的IP+MAC的绑定关系，并根据所述绑定关系将收到的报文转发给对应的客户端。
在DHCP报文中有option字段，这个字段最多可以包含255个option，每个option由code、length和data组成。Code从1～255，其中，code为1的option通常称为option1。1～255个option中有部分已经使用了，在相关的RFC中已经说明，可以称为知名option；还有部分option是没有使用的，本专利就是利用没有使用的option，code可以是任意的没有使用的code，统一用A来标识。
本申请还提供一种实现DHCP安全的方法，如图6所示，所述方法包括：
步骤A无线网桥接收客户端发送的DHCP报文，在所述DHCP报文中设置广播标记，并在所述DHCP报文中添加自身的MAC地址作为所述客户端的认证MAC，以供DHCP服务器根据所述认证MAC和为所述客户端分配的IP地址添加ARP表项，其中，所述DHCP报文包括DHCPDISCOVER消息和DHCPREQUEST消息，所述MAC地址添加在DHCP报文中的OptionA字段中。此步骤由所述处理模块执行。
以图1的场景为例，假设客户端PC1的MAC是1-1-1，网桥的MAC是2-2-2，DHCP服务器同时作为网关。
客户端PC1发送DHCPDISCOVER报文，所述DHCPDISCOVER报文中的chaddr字段填充的是自身MAC1-1-1，以太网源MAC也是1-1-1。无线网桥收到客户端PC1发送的DHCPDISCOVER报文后，修改报文Flags域的广播标记位，改为1，该广播标记用于指示DHCP服务器以广播方式发送针对该请求消息的应答消息，同时在DHCP报文中添加option，code为A，length为6，内容为无线网桥的radioMAC地址2-2-2。
在申请地址过程中，客户端在收到DHCP服务器返回的应答报文后，会向DHCP服务器继续发送DHCPREQUEST报文，所述DHCPREQUEST报文中的chaddr字段填充的是自身MAC1-1-1，以太网源MAC也是1-1-1，此时，无线网桥收到客户端PC1发送的DHCPREQUEST报文后，修改报文Flags域的广播标记位，改为1，该广播标记用于指示DHCP服务器以广播方式发送针对该请求消息的应答消息，在所述DHCPREQUEST报文中添加option，code为A，length为6，内容为无线网桥的radioMAC地址2-2-2。
步骤B无线网桥将所述DHCP报文由802.3格式报文转换成802.11格式报文发送给AP，此步骤由所述转换模块执行。
如果收到的报文是客户端发送的DHCPDISCOVER报文，无线网桥将所述DHCPDISCOVER报文转换成802.113地址格式的报文，请参考图4，其中地址1为AP的radioMAC，地址2为无线网桥的radioMAC，地址3为目的MAC，为广播地址，封装完后报文发往AP，AP收到报文后将802.11地址格式的报文转换为802.3格式报文，其中地址2为源MAC，为无线网桥的radioMAC，地址3为目的MAC，经过有线链路把报文发往DHCP服务器。DHCP服务器收到DISCOVER报文后，根据DHCP报文chaddr中的MAC分配临时地址10.1.1.2，根据广播标记向客户端广播发送DHCPOFFER报文，目的MAC是广播地址FFFF-FFFF-FFFF。AP收到DHCPOFFER报文后，将802.3地址格式的报文转换为802.11格式报文，其中地址1是广播地址FFFF-FFFF-FFFF，地址2是AP的radioMAC，地址3是DHCP服务器的MAC，封装后发送给无线网桥。
如果收到的报文是客户端发送的DHCPREQUEST报文，无线网桥将所述DHCPREQUEST报文转换为802.113地址格式的报文，其中地址1为AP的radioMAC，地址2为无线网桥的radioMAC2-2-2，地址3为目的MAC为广播地址，封装完后报文发往AP，AP收到报文后将802.11地址格式的报文转换为802.3格式报文，其中地址2为源MAC，即无线网桥的radioMAC，地址3为目的MAC，广播地址FFFF-FFFF-FFFF，经过有线链路把报文发往DHCP服务器。
DHCP服务器收到所述DHCPREQUEST报文后，根据DHCP报文chaddr中的MAC分配地址10.1.1.2，同时根据OptionA中的认证MAC地址(即无线网桥的MAC地址)添加10.1.1.2和2-2-2的认证信息，在实际使用中，可以是ARP表项，用以对后续收到的客户端报文进行安全过滤。DHCP服务器向所述客户端返回DHCPACK报文，目的地址为广播地址。AP收到DHCPACK报文后，将802.3地址格式的报文转换为802.11格式报文，其中地址1是FFFF-FFFF-FFFF，地址2是AP的radioMAC，地址3是DHCP服务器的MAC，封装后发送给无线网桥。
步骤C无线网桥将接收AP发送的802.11格式的DHCP应答报文转换为802.3格式的报文，其中，所述802.3格式的报文目的MAC是广播地址FFFF-FFFF-FFFF，源MAC是DHCP服务器的MAC，然后在子网内广播发送该DHCP应答报文。该步骤由转换模块执行。
子网内的所有PC都能够收到广播的DHCP应答报文，按DHCP协议规定，DHCP客户端在收到应答报文后，要检查chaddr域的硬件地址是否与本设备硬件地址相同，只有相同时，DHCP客户端才会处理该应答报文，否则直接丢弃。客户端PC1收到所述DHCP应答报文后，经检查，chaddr域的硬件地址正是自己的MAC地址，故会进一步处理该应答报文，而其他收到该应答报文的PC则会丢弃，不做处理。
步骤D客户端收到分配的IP地址后，无线网桥根据收到的客户端报文记录所述客户端的IP+MAC的绑定关系，并根据所述绑定关系将收到报文转发给对应的客户端。此步骤由记录模块执行。
客户端PC1申请到地址10.1.1.2后，发往网关的报文经过所述无线网桥进行格式转换，无线网桥将802.3格式的报文转换为802.11格式的报文，其中，地址1是AP的radioMAC地址，地址2是源MAC由客户端PC1的MAC地址替换为无线网桥的radioMAC，目的IP地址为网关的IP地址，地址3是网关的MAC地址，源IP地址为客户端PC1的IP地址10.1.1.2，同时，无线网桥会记录PC1的IP+MAC的绑定关系。DHCP服务器网关收到的客户端PC1的报文后，因所述报文的源IP是PC1的IP，源MAC是无线网桥的radioMAC，所以网关发往PC1的报文必然经过无线网桥，而所述DHCP服务器网关上也保留PC1的IP+CPEMAC的ARP表项，去往客户端PC1的报文可以发送给无线网桥，而无线网桥则根据记录的IP+MAC信息，将所述报文转发给PC1。
在日常使用中，通过DHCP服务器实现过滤的方法很多，常用的是DHCP服务器与其他安全模块配合。在组网中，DHCP服务器同时作为网关，使用安全表项对客户端进行过滤，安全表项的内容包括客户端的DHCP报文的源MAC地址和分配的IP地址的绑定关系，实际使用中，在子网内禁止主动学习ARP功能，所有ARP都必须通过DHCP服务器来添加，当DHCP服务器分配了地址后，添加分配的IP地址和对应的客户端的MAC的ARP，没有通过DHCP服务器申请地址的客户端在设备上是没有ARP的，没有ARP则报文无法转发给客户端，这样就可实现安全功能。以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种无线网桥，应用于包括DHCP服务器的无线网络中，所述无线网桥通过无线网络与无线接入点AP相连，其特征在于，所述无线网桥包括处理模块和转换模块；
所述处理模块，用于接收客户端发送的DHCP报文，在所述DHCP报文中设置广播标记，并在所述DHCP报文中添加自身的MAC地址作为所述客户端的认证MAC，以供DHCP服务器根据所述认证MAC为所述客户端分配的IP地址添加认证信息；
所述转换模块，用于将所述DHCP报文由802.3格式报文转换成802.11格式报文发送给AP，并用于将接收到的AP发送的802.11格式的DHCP应答报文转换为802.3格式的报文发给所述客户端；
所述转换后802.11格式的报文，地址1为AP的radioMAC，地址2为无线网桥的radioMAC，地址3为目的MAC广播地址；所述转换后的802.3格式的报文目的MAC是FFFF-FFFF-FFFF，源MAC是DHCP服务器的MAC。
2.如权利要求1所述的网桥，其特征在于，所述无线网桥还进一步包括记录模块，所述记录模块根据收到的客户端报文记录所述客户端的IP+MAC的绑定关系，并根据所述绑定关系将收到的报文转发给对应的客户端。
3.如权利要求1所述的网桥，其特征在于，所述DHCP报文包括DHCPDISCOVER消息和DHCPREQUEST消息。
4.如权利要求1所述的网桥，其特征在于，所述MAC地址添加在DHCP报文中的新Option字段中。
5.一种实现DHCP安全的方法，用于包括DHCP服务器的无线网络中，其特征在于，所述方法包括：
无线网桥接收客户端发送的DHCP报文，在所述DHCP报文中设置广播标记，并在所述DHCP报文中添加自身的MAC地址作为所述客户端的认证MAC；以供DHCP服务器根据所述认证MAC为所述客户端分配的IP地址添加认证信息；
无线网桥将所述DHCP报文由802.3格式报文转换成802.11格式报文发送给AP，并将接收到的AP发送的802.11格式的DHCP应答报文转换为802.3格式的报文发送给所述客户端；
所述转换后802.11格式的报文，地址1为AP的radioMAC，地址2为无线网桥的radioMAC，地址3为目的MAC广播地址；所述转换后的802.3格式的报文目的MAC是FFFF-FFFF-FFFF，源MAC是DHCP服务器的MAC。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
无线网桥根据收到的客户端报文记录所述客户端的IP+MAC的绑定关系，并根据所述绑定关系将收到报文转发给对应的客户端。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述DHCP报文包括DHCPDISCOVER消息和DHCPREQUEST消息。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述MAC地址添加在DHCP报文中的新Option字段中。
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