CN103401691A - 一种便携式WiFi设备入侵防范方法 - Google Patents

Abstract

本发明的便携式WiFi设备入侵防范方法，包括a)获取数据包；b)获取AP和STA信息；c)建立AP、STA的网络拓扑结构；d)入侵检测，首先建立白名单，然后判断是否有未知WiFi设备，并将未知WiFi设备视为入侵设备；e)入侵设备定位；f)拒绝入侵设备访问网络。步骤e)包括：e-1)锁定信道；e-2)获取入侵设备的数据包；e-3)计算当前时刻信号强度值；e-4)发出提示音。本发明的便携式WiFi设备入侵防范方法，可有效、快速、准确的将WiFi网络环境中假冒AP和STA设备查找出来，保证了办公环境下公司的文件信息、商业秘密不被窃取。

Description

一种便携式WiFi设备入侵防范方法

技术领域

 本发明涉及一种便携式WiFi设备入侵防范方法，更具体的说，尤其涉及一种根据当前时刻信号强度值的大小来提示入侵设备距离的便携式WiFi设备入侵防范方法。

背景技术

敌手为了窃取目标公司的信息，会在目标公司附近设置很多假的公司WiFi，这些WiFi和公司内部WiFi名称一样，让公司员工不易区分。当员工连接到这个假的WiFi后，员工的上网信息都会被人盗走。这样员工的个人信息、银行账号信息都不再安全。更关键的是当员工利用网络交流、传输公司内部文件等信息时，也会被窃走，这就是假WiFi布设者的真正目的。独立IT、电信分析师认为，这是一种钓鱼WiFi，这是一些竞争情报专家提供的盗窃公司信息的手段。

当我们知道了某个WiFi存在异常，我们怎么来确定它的位置？这就涉及到了WiFi定位问题。根据设备的特性，定出位置即找到入侵设备。

随着IEEE802.11技术的成熟，WiFi在世界各地普及，其覆盖面越来越广。虽然WiFi并不是为定位而设计，但接入点（AP）或基站定期发送的信标信号中所含的接收信号强度（RSSI）信息为定位提供了可能性。当前利用WiFi信号强度对AP或STA进行定位引起了学术界与产业界的极大关注。绝大多数基于RSSI的WiFi的定位系统，其方法主要分成两类：三角形算法和位置指纹识别算法。三角形算法利用待测目标到至少三个已知参考点之间的距离信息估计目标位置，而位置指纹识别则通过比较定位所需的信号特征指纹信息获取目标位置。这两种方法都需要特定的条件，三角形算法，需要环境开阔，遮挡物较少，这样测量的距离才较准确，从而估计到的位置才会准确，对于高楼林立的公司办公环境不适合。位置指纹识别算法，需要首先建立一个先验的指纹信息，还需要有一个稳定的WiFi环境，这样指纹信息才不会变化，才能更好的定位，然而假冒WiFi的信息是时常变动的，所以不适合本发明采用。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种根据当前时刻信号强度值的大小来提示入侵设备距离的便携式WiFi设备入侵防范方法。

本发明的便携式WiFi设备入侵防范方法，其特别之处在于，包括以下步骤：a).获取数据包，将入侵检测设备置于需要防范入侵的WiFi环境中，利用信息捕获模块在相应的信道上捕获数据包；b).获取AP和STA信息，从获取的数据包中提取信道channel、信号强度RSSI以及802.11帧，并通过对802.11帧的分析获取帧的源MAC、目标MAC、网络名称以及加密方式；c).建立AP、STA的网络拓扑结构，通过对802.11帧的分析，确定出那些STA属于同一根节点AP的子节点，建立AP、STA的网络拓扑结构；网络拓扑结构中，根节点AP包含的信息为MAC、网络名称、信道channel、信号强度RSSI、捕包数目、加密方式，子节点AP包含的信息为MAC、信号强度和捕包数目；d).入侵检测，首先，建立白名单，对扫描出的各个AP和STA进行标记，如果信任某个AP或STA，则将其标记为已知，并将其MAC存入白名单中；然后，判断是否有未知WiFi设备，在扫描网络拓扑结构时，对新的WiFi设备，判断其MAC在白名单中是否能查找到，如果能查找到，则标记为已知；如果不能查找到，则标记为未知，并将未知WiFi设备视为入侵设备；e).入侵设备定位，根据接收到的入侵设备的数据包中的多个信号强度值，获取其当前时刻的信号强度，并根据当前时刻的信号强度大小发出提示音提醒人员对入侵设备进行定位；入侵检测设备距离入侵设备越近，提示音的发声频率和音调越高；f).拒绝入侵设备访问网络，通过向入侵设备持续发送攻击包的方式，令其无法连接到网络。

步骤a)中，信息捕获模块可以在所有信道上、特定的几个信道上或者锁定的某个信道上进行数据捕获；步骤c)为建立AP、STA的网络拓扑结构，便于依据网络拓扑结构，查找出新加入的AP或STA；步骤d)中，将信任的AP或STA的MAC存储到白名单中，当其重新加入网络时，通过对比白名单中是否存储有其MAC，可对其合法身份进行确认。步骤e)中，提示音的发生频率和音调随当前时刻信号强度值的大小而变化，便于引导使用者手持检测设备靠近视为入侵的设备，可快速找到目标。

本发明的便携式WiFi设备入侵防范方法，步骤e)所述的入侵设备定位通过以下步骤来实现：e-1).锁定信道，设入侵设备所在信道为                                               

，则将信息捕获模块的信道锁定在

上；e-2).获取入侵设备的数据包，利用信息捕获模块对

信道上的数据包进行捕获，并根据入侵设备的MAC筛选出入侵设备发送和接收的数据包；e-3).计算当前时刻信号强度值，从步骤e-2)中提取

个信号强度值

（1≤

≤），当1≤

≤2时，当前时刻信号强度值

通过以下公式来计算：

当

≥3时，则通过步骤e-3-1)至e-3-7)来求取；e-3-1).对信号强度值进行排序，对个信号强度值按照由小到大进行排序，设排好的序列为

，

，…, 

；e-3-2).计算均值和标准差，分别根据下面的公式，

计算出

个信号强度值的均值

和标准差

；e-3-3).计算统计量，根据下面的公式，

计算出统计量；e-3-4).查格拉布斯准则表，取检测水平

=0.05，取置信概率

=0.95，通过查格拉布斯准则的临界值表，得到

；e-3-5).剔除异常值，取

中最大值

，当

＞

时说明第

个信号强度

为粗大误差，即异常值，将其剔除；e-3-6).重复滤除粗大误差值，对剩余的信号强度值重复步骤e-3-1)至e-3-5)，直到没有满足

＞

的信号强度值出现为止，记此时的信号强度值的数目为

，执行步骤e-3-7)；e-3-7).求取信号强度值，对过滤粗大误差后剩余的

个信号强度值，根据下面的公式，

求取当前时刻信号强度值

；e-4).发出提示音，根据当前时刻信号强度值

的大小发出提示音，

越大，提示音的频率和音调越高，

越小，提示音的频率和音调越低。

本发明的便携式WiFi设备入侵防范方法，步骤e-4)中所述的根据当前时刻信号强度值的大小发出提示音，采用以下方法：当

＜-60时，“滴”1声每秒，采用音调1；当-60≤

＜-40时，“滴”2声每秒，采用音调2；当-40≤

＜-25时，“滴”5声每秒，采用音调3；当

≥-25时，采用长“滴”，采用音调4；其中音调1、音调2、音调3、音调4逐渐升高。 

本发明的有益效果是：本发明的便携式WiFi设备入侵防范方法，在WiFi网络环境中，首先根据接收到的802.11帧建立AP、STA的网络拓扑结构，并将信任的AP和STA的MAC地址存储到建立的白名单中；然后通过扫描网络拓扑结构，查找出信的AP或STA，并判断白名单中是否存储有其MAC地址，如果没有，则将其视为入侵设备；最后，通过计算视为入侵设备的当前时刻信号强度值，通过发出提示音来引导人员接近并查找出入侵设备。通过格拉布斯准则对采集的信号强度值进行滤波，可有效地将存在粗大误差的信号强度值剔除，保证了计算出的当前时刻信号强度值的准确性。本发明的便携式WiFi设备入侵防范方法，可有效、快速、准确的将WiFi网络环境中假冒AP和STA设备查找出来，保证了办公环境下公司的文件信息、商业秘密不被窃取。

附图说明

图1为本发明中便携式WiFi设备入侵防范方法的流程图；

图2为本发明中入侵设备定位方法的流程图；

图3为本发明中建立的网络拓扑结构示意图；

图4为本发明中基于网络拓扑结构形成的入侵检测示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，给出了发明中便携式WiFi设备入侵防范方法的流程图，其通过以下步骤来实现：

a).获取数据包，将入侵检测设备置于需要防范入侵的WiFi环境中，利用信息捕获模块在相应的信道上捕获数据包；

该步骤中，信息捕获模块可以在所有信道上、特定的几个信道上或者锁定在某个信道上进行数据捕获；

b).获取AP和STA信息，从获取的数据包中提取信道channel、信号强度RSSI以及802.11帧，并通过对802.11帧的分析获取帧的源MAC、目标MAC、网络名称以及加密方式；

MAC为STA或AP的物理地址，具有唯一性，便于对AP、STA设备进行识别；

c).建立AP、STA的网络拓扑结构，通过对802.11帧的分析，确定出那些STA属于同一根节点AP的子节点，建立AP、STA的网络拓扑结构；网络拓扑结构中，根节点AP包含的信息为MAC、网络名称、信道channel、信号强度RSSI、捕包数目、加密方式，子节点AP包含的信息为MAC、信号强度和捕包数目；

建立的AP、STA的网络拓扑结构如图3所示。

d).入侵检测，首先，建立白名单，对扫描出的各个AP和STA进行标记，如果信任某个AP或STA，则将其标记为已知，并将其MAC存入白名单中；

然后，判断是否有未知WiFi设备，在扫描网络拓扑结构时，对新的WiFi设备，判断其MAC在白名单中是否能查找到，如果能查找到，则标记为已知；如果不能查找到，则标记为未知，并将未知WiFi设备视为入侵设备；

该步骤中，首次运行时，自动建立白名单文件whitelist.txt，此时白名单为空；之后运行时，用户可对扫描出的各个AP和STA根据已知信息进行标记，若信任某个MAC则标记为已知；在标记的同时将该MAC自动存入whitelist.txt。建立的基于网络拓扑结构的入侵检测示意图如图4所示；

e).入侵设备定位，根据接收到的入侵设备的数据包中的多个信号强度值，求取其当前时刻的信号强度，并根据当前时刻的信号强度大小发出提示音提醒人员对入侵设备进行定位；入侵检测设备距离入侵设备越近，提示音的发声频率和音调越高；

如图2所示，给出了入侵设备定位的流程图，该步骤可通过以下方法来实现：

e-1).锁定信道，设入侵设备所在信道为

，则将信息捕获模块的信道锁定在

上；

e-2).获取入侵设备的数据包，利用信息捕获模块对

信道上的数据包进行捕获，并根据入侵设备的MAC筛选出入侵设备发送和接收的数据包；

e-3).计算当前时刻信号强度值，从步骤e-2)中提取

个信号强度值

（1≤

≤

），当1≤

≤2时，当前时刻信号强度值通过以下公式来计算：

当≥3时，则通过步骤e-3-1)至e-3-7)来求取；

e-3-1).对信号强度值进行排序，对

个信号强度值按照由小到大进行排序，设排好的序列为

，

，…, 

；

e-3-2).计算均值和标准差，分别根据下面的公式，

计算出

个信号强度值的均值

和标准差

；

e-3-3).计算统计量，根据下面的公式，

计算出统计量

；

e-3-4).查格拉布斯准则表，取检测水平

=0.05，取置信概率

=0.95，通过查格拉布斯准则的临界值

表，得到

；

其中，

中的“

”为信号强度值个数；

e-3-5).剔除异常值，取中最大值

，当

＞

时说明第

个信号强度为粗大误差，即异常值，将其剔除；

由于在步骤e-3-1)中信号强度值按照由小到大进行了排序，故该步骤中

=1或

=；

e-3-6).重复滤除粗大误差值，对剩余的信号强度值重复步骤e-3-1)至e-3-5)，直到没有满足

＞

的信号强度值出现为止，记此时的信号强度值的数目为

，执行步骤e-3-7)；

e-3-7).求取信号强度值，对过滤粗大误差后剩余的

个信号强度值，根据下面的公式，

求取当前时刻信号强度值；

e-4).发出提示音，根据当前时刻信号强度值

的大小发出提示音，

越大，提示音的频率和音调越高，越小，提示音的频率和音调越低。

提示音可采用以下方式：

当

＜-60时，“滴”1声每秒，采用音调1；

当-60≤

＜-40时，“滴”2声每秒，采用音调2；

当-40≤

＜-25时，“滴”5声每秒，采用音调3；

当

≥-25时，采用长“滴”，采用音调4；

其中音调1、音调2、音调3、音调4逐渐升高。

入侵检测设备应为便携式设备，根据当前时刻信号强度值

发出声音，人员携带系统在场地内随机运动，入侵检测设备的入侵设备的信号强度会随之变化，系统会根据信号强度的变化趋势，提示人员运动的方向是否正确。同时声音的缓急和音调的高低分别表示距离目标的远近；声音越急音调越高说明距离目标越近。当入侵检测设备接收到的信号强度小于指定阈值-25时，系统提示目标已找到，同时声音为持续报警，声调为最高，此时入侵目标在信息捕获模块附近1M2内。

f).拒绝入侵设备访问网络，通过向入侵设备持续发送攻击包的方式，令其无法连接到网络。

本发明的便携式WiFi设备入侵防范方法，可有效、快速、准确的将WiFi网络环境中假冒AP和STA设备查找出来，保证了办公环境下公司的文件信息、商业秘密不被窃取。

Claims (3)

1.一种便携式WiFi设备入侵防范方法，其特征在于，包括以下步骤：

a).获取数据包，将入侵检测设备置于需要防范入侵的WiFi环境中，利用信息捕获模块在相应的信道上捕获数据包；

b).获取AP和STA信息，从获取的数据包中提取信道channel、信号强度RSSI以及802.11帧，并通过对802.11帧的分析获取帧的源MAC、目标MAC、网络名称以及加密方式；

c).建立AP、STA的网络拓扑结构，通过对802.11帧的分析，确定出那些STA属于同一根节点AP的子节点，建立AP、STA的网络拓扑结构；网络拓扑结构中，根节点AP包含的信息为MAC、网络名称、信道channel、信号强度RSSI、捕包数目、加密方式，子节点AP包含的信息为MAC、信号强度和捕包数目；

d).入侵检测，首先，建立白名单，对扫描出的各个AP和STA进行标记，如果信任某个AP或STA，则将其标记为已知，并将其MAC存入白名单中；

然后，判断是否有未知WiFi设备，在扫描网络拓扑结构时，对新的WiFi设备，判断其MAC在白名单中是否能查找到，如果能查找到，则标记为已知；如果不能查找到，则标记为未知，并将未知WiFi设备视为入侵设备；

e).入侵设备定位，根据接收到的入侵设备的数据包中的多个信号强度值，求取其当前时刻的信号强度，并根据当前时刻的信号强度大小发出提示音提醒人员对入侵设备进行定位；入侵检测设备距离入侵设备越近，提示音的发声频率和音调越高；

f).拒绝入侵设备访问网络，通过向入侵设备持续发送攻击包的方式，令其无法连接到网络。

2.根据权利要求1所述的便携式WiFi设备入侵防范方法，其特征在于：步骤e)所述的入侵设备定位通过以下步骤来实现：

e-1).锁定信道，设入侵设备所在信道为                                               

，则将信息捕获模块的信道锁定在

上；

e-2).获取入侵设备的数据包，利用信息捕获模块对

信道上的数据包进行捕获，并根据入侵设备的MAC筛选出入侵设备发送和接收的数据包；

e-3).计算当前时刻信号强度值，从步骤e-2)中提取

个信号强度值

（1≤

≤

），当1≤

≤2时，当前时刻信号强度值

通过以下公式来计算：

当

≥3时，则通过步骤e-3-1)至e-3-7)来求取；

e-3-1).对信号强度值进行排序，对

个信号强度值按照由小到大进行排序，设排好的序列为

，

，…, 

；

e-3-2).计算均值和标准差，分别根据下面的公式，

计算出

个信号强度值的均值

和标准差

；

e-3-3).计算统计量，根据下面的公式，

计算出统计量；

e-3-4).查格拉布斯准则表，取检测水平

=0.05，取置信概率

=0.95，通过查格拉布斯准则的临界值

表，得到；

e-3-5).剔除异常值，取

中最大值

，当

＞

时说明第个信号强度

为粗大误差，即异常值，将其剔除；

e-3-6).重复滤除粗大误差值，对剩余的信号强度值重复步骤e-3-1)至e-3-5)，直到没有满足

＞

的信号强度值出现为止，记此时的信号强度值的数目为

，执行步骤e-3-7)；

e-3-7).求取信号强度值，对过滤粗大误差后剩余的

个信号强度值，根据下面的公式，

求取当前时刻信号强度值

；

e-4).发出提示音，根据当前时刻信号强度值

的大小发出提示音，

越大，提示音的频率和音调越高，

越小，提示音的频率和音调越低。

3.根据权利要求2所述的便携式WiFi设备入侵防范方法，其特征在于：步骤e-4)中所述的根据当前时刻信号强度值

的大小发出提示音，采用以下方法：

当

＜-60时，“滴”1声每秒，采用音调1；

当-60≤

＜-40时，“滴”2声每秒，采用音调2；

当-40≤

＜-25时，“滴”5声每秒，采用音调3；

当

≥-25时，采用长“滴”，采用音调4；

其中音调1、音调2、音调3、音调4逐渐升高。

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