CN103501495A - 融合Portal/Web认证和MAC认证的WLAN无感知认证方法 - Google Patents

融合Portal/Web认证和MAC认证的WLAN无感知认证方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种融合Portal/Web认证和MAC认证的WLAN无感知认证方法，该方法融合了Portal/Web认证和MAC认证的特性与优点。在用户终端首次接入WLAN网络时，用户通过手机号认证自身，在此过程中，作为网络接入设备的AP或AC通过控制用户的HTTP重定向请求向认证服务器传递用户终端的MAC地址信息，这样认证服务器就可以将用户信息与用户终端唯一标识MAC进行关联绑定；当用户再次接入网络或发生漫游时，WLAN基础设施AP或AC在用户终端关联网络的过程中提取其MAC地址，并利用该MAC在用户毫无感知的情况下为用户完成网络接入认证。该无感知认证方法对用户的无线终端无额外的软件安装要求，使得用户在接入WLAN网络时既能获得极佳的认证体验又能实现其身份可追溯的网络安全要求。

Description

融合Portal/Web认证和MAC认证的WLAN无感知认证方法
技术领域
本发明属于WLAN无线网络技术领域，具体涉及一种应用在WLAN网络接入认证的无感知认证方式、装置和系统。
背景技术
随着基于IEEE802.11协议的WLAN网络的大规模部署与实施以及移动互联网的普及，如今在机场、高铁站、商场、酒店、街区、超市等人群聚集的公共场所都可以连入WiFi无线网络，而Portal/Web认证以其简单性被广泛用于这些公共场所WLAN网络的接入认证方法，但这种认证方法存在以下缺陷以至于广大用户难以忍受其糟糕的接入体验。
具体体现如下：（1）用户连接上WLAN网络之后必须打开浏览器并任意访问一个站点才能触发接入系统弹出Portal主页，然后认证上网。（2）用户每一次Portal/Web认证过程都必须输入手机号，然后获取短信，最后登入。整个过程至少需要20秒，并且操作繁琐。（3）用户在移动过程中一旦发生漫游切换，对WLAN接入系统而言就视用户已经断开过网络，而对于许多品牌的手机一旦进入待机就会通过解除关联WLAN网络来实现低功耗，这样都会致使用户不得不再次经历繁琐的Portal/Web认证过程来重新认证后才能再次上网。（4）用户每一次认证，系统都需要向其发送短信密码，这是一笔相当庞大的短信费用开销。
因此，当前迫切地需要一种全新的WLAN认证机制来应对现有技术在实际应用中所遇到的上述一系列问题。本发明由此而来。
发明内容
本发明目的在于基于现有的WLAN网络架构提供一种用户无感知的接入认证机制和系统，接入该系统的用户只有在首次接入时需要采用现有的Portal/Web认证方法进行认证，后续无论是漫游还是再次重新接入系统都完全无感知认证的过程，解决了公共WiFi网络用户接入认证体验差的问题。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：
一种融合Portal/Web认证和MAC认证的WLAN无感知认证方法，用于用户通过至少由无线接入点（AP）、Portal服务器、RADIUS服务器构成的WLAN无感知认证系统进行WLAN网络接入认证，其特征在于由用户、AP或AC、Portal服务器、RADIUS服务器组成，其特征在于所述认证方法包括用户首次接入WLAN网络时所采用Portal/Web认证流程进行认证，用户后续再次接入WLAN网络时，通过RADIUS服务器在首次认证时进行的终端用户的MAC地址和用户身份信息的预先绑定自动为用户完成认证交互的步骤。
优选的，基于自治型WLAN网络架构时，所述WLAN无感知认证系统由作为网络接入设备的无线接入点（AP）、Portal服务器、RADIUS服务器构成，无线接入点（AP）通过网络分别与Portal服务器、RADIUS服务器通讯；基于集中型WLAN网络架构时，所述WLAN无感知认证系统由无线接入点（AP）、作为网络接入设备的无线控制器（AC）、Portal服务器、RADIUS服务器构成，所有无线接入点（AP）与无线控制器（AC）有线连接；无线控制器（AC）通过网络分别与Portal服务器、RADIUS服务器通讯；Portal服务器用于Portal/Web认证时通过Web前端与用户进行Web交互，RADIUS服务器用于作为Portal/Web认证和无感知认证的后端服务器，将终端用户的MAC地址与用户身份信息进行绑定，并作为用户账号信息存储在数据库中。
优选的，所述方法中按照Portal/Web认证流程进行认证时，作为网络接入设备的无线接入点（AP）或无线控制器（AC）需要在向用户发送的HTTP重定向报文中包含用于指向Portal服务器的地址的重定向URL、终端用户的MAC地址（STA MAC）、终端用户的IP地址（STA IP）、终端用户关联的无线网络名称（SSID）、网络接入设备名称（NAS Name）、网络接入设备IP（NAS IP）。
优选的，当采用集中型WLAN网络架构时，用户的认证数据流需要通过AP与AC之间的CAPWAP隧道集中转发到AC。
优选的，所述方法中用户身份信息包括用户名、密码，当Portal服务器接收到用户请求获取动态密码的HTTP请求时，将收集到的完整用户信息全部发送给RADIUS服务器，RADIUS服务器根据这些用户信息创建用户账号信息，并将终端用户的MAC地址与用户身份信息进行绑定；所述完整用户信息包含用户名，密码，终端用户的MAC地址（STA MAC）、终端用户的IP地址（STA IP）、终端用户关联的无线网络名称（SSID）、网络接入设备名称（NAS Name）、网络接入设备IP（NAS IP）。
优选的，所述方法中用户名为手机号，密码为为用户分配的随机密码。
优选的，所述方法中当用户一旦通过Portal/Web认证成功登入网络一次之后，用户再次关联网络时，采用以下的认证交互步骤自动为用户完成认证：
B1：终端用户（STA，Station）与WLAN网络按IEEE802.11协议规范进行网络关联交互；
B2：作为网络接入设备的无线接入点（AP）或者无线控制器（AC）将带有终端用户的MAC地址信息通过Access Request消息向RADIUS服务器提出认证申请；
B3：RADIUS服务器检查用户终端的MAC地址是否与某个认证用户的账号信息匹配；如若匹配，则向无线接入点（AP）或者无线控制器（AC）回应表示用户认证成功的Access Response消息；否则返回失败。
优选的，所述方法步骤B3中Access Response消息中除了带有用户认证结果信息之外，还包含用户所属用户组、用户角色、用户服务等级信息，作为网络接入设备的无线接入点（AP）或者无线控制器（AC）根据这些信息为认证成功的用户进行网络授权或者提供不同服务等级的QoS。
本发明技术方案中用户是认证的申请者，即待认证对象，AP或AC是认证者（在自治型WLAN网络架构中，AP是认证者；在集中型WLAN网络架构中，AC是认证者）。本发明技术方案中该认证方法结合了Portal/Web认证和MAC地址认证，使得用户在首次接入WLAN网络时通过手机号进行实名认证，后续用户无论是漫游还是再次接入WLAN网络都无需任何手动操作就能完成认证，做到网络认证对用户完全透明无感知，提升用户体验的同时还保证了网络安全和用户身份可追溯。
该方法融合了Portal/Web认证和MAC认证的特性与优点。在用户终端首次接入WLAN网络时，用户通过手机号认证自身，在此过程中，作为网络接入设备的AP或AC通过控制用户的HTTP重定向请求向认证服务器传递用户终端的MAC地址信息，这样认证服务器就可以将用户信息与用户终端唯一标识MAC进行关联绑定；当用户再次接入网络或发生漫游时，WLAN基础设施AP或AC在用户终端关联网络的过程中提取其MAC地址，并利用该MAC在用户毫无感知的情况下为用户完成网络接入认证。该无感知认证方法对用户的无线终端无额外的软件安装要求，使得用户在接入WLAN网络时既能获得极佳的认证体验又能实现其身份可追溯的网络安全要求。
相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：
（1）在本发明的WLAN无感知认证系统中，继承了Portal/Web认证的简单易用性以及用户通过手机号实名信息认证的身份可追溯性。
（2）本发明的WLAN无感知认证方法将用户多次使用网络时所必须的多次繁琐的Portal/Web认证操作缩减到只需要操作一次，后续用户再次接入网络时完全无感知认证的过程。
（3）本发明的WLAN无感知认证系统允许用户在系统覆盖范围内的任意物理位置的无线接入点下无感知地认证接入WLAN网络并漫游。
（4）本发明的WLAN无感知认证系统由于只要求用户通过手机认证一次，因此大幅节省了WLAN网络服务提供商由于频繁向用户发送短信所造成的费用开销。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为自治型WLAN网络的无感知认证系统组网拓扑图。
图2为集中型WLAN网络的无感知认证系统组网拓扑图。
图3为Portal/Web认证的交互流程图。
图4为无感知认证的交互流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
本实施例中整体认证过程融合了Portal/Web认证和MAC认证的WLAN无感知认证机制，包括用户首次接入网络时所采用的Portal/Web认证流程和后续重新接入网络时系统自动为用户完成的MAC无感知认证交互。
在如图1所示的自治型WLAN网络中，无线接入点AP通过局域网LAN或广域网WAN与Portal服务器和RADIUS服务器连接，在该WLAN网络架构中，AP是网络接入设备负责控制用户终端的接入和认证过程；在如图2所示的WLAN网络中，无线接入点AP与无线控制器AC构成集中型WLAN网络，并通过LAN或WAN与Portal服务器和RADIUS服务器互联，其中，AC是网络接入设备。
对于上述两大类WLAN网络架构，用户初次接入WLAN网络时所采用的Portal/Web认证流程如图3所示：
步骤A1：终端用户（STA，Station）与WLAN网络按IEEE802.11协议规范进行网络关联交互。
步骤A2：终端用户通过HTTP协议请求访问任意Internet站点，该HTTP请求将被AP/AC截获（在自治型WLAN网络架构中，由作为网络接入设备的AP实现HTTP请求截获；在集中型WLAN网络架构中，由AC作为网络接入设备来截获终端用户的HTTP请求）。
步骤A3：作为网络接入设备的AP/AC响应终端用户的HTTP请求，并在HTTP响应报文中包含HTTP重定向请求URL（指向Portal服务器的地址）、终端用户的MAC地址（STA MAC）、终端用户的IP地址（STA IP）、终端用户关联的无线网络名称（SSID）、网络接入设备名称（NAS Name）、网络接入设备IP（NAS IP）。
步骤A4：终端用户根据步骤A3中的HTTP重定向请求URL自动重定向请求Portal服务器，并在HTTP请求中捎带在步骤A3中由网络接入设备AP/AC的HTTP响应中所包含的终端用户MAC地址（STA MAC）、终端用户的IP地址（STA IP）、终端用户关联的无线网络名称（SSID）、网络接入设备名称（NAS Name）、网络接入设备IP（NAS IP）。
步骤A5：Portal服务器向终端用户回应HTTP响应，该HTTP页面是一张带有用户登入框的Portal页。
步骤A6：用户通过在Portal页中填入手机号并点击“获取密码”按钮来取得用于登入的动态密码。
步骤A7：Portal服务器接收用户的“获取密码”请求，为用户生成动态随机密码并将用户账号信息（用户名即手机号，密码即随机密码，终端用户MAC地址（STA MAC）、终端用户的IP地址（STA IP）、终端用户关联的无线网络名称（SSID）、网络接入设备名称（NAS Name）、网络接入设备IP（NAS IP））发送给RADIUS服务器，RADIUS服务器随即创建用户账号信息以便后续接收用户认证的请求，其中最重要的是将用户终端的唯一标识STA MAC与用户的账号标识，即手机号，进行了绑定动作。
步骤A8：Portal服务器通知短信服务器向用户手机发送带有随机密码的短信。
步骤A9：短信服务器通过短信方式向用户手机发送随机密码。
步骤A10：用户在Portal页面的登入框中输入用户账号，即手机号，以及密码，即收到的随机密码，并点击“登入”按钮向Portal服务器发起登入请求。
步骤A11：Portal服务器与作为网络接入设备的AP/AC进行Portal认证交互握手（PAP或CHAP方式），在此交互握手过程中Portal服务器会将待认证用户的账户信息（用户名即手机号，密码即随机密码）传递给AP/AC。
步骤A12：AP/AC将带有用户帐户信息的Access Request消息向RADIUS服务器发起认证请求。
步骤A13：RADIUS服务器使用在步骤A7中创建好的用户账号信息对用户认证信息进行核查，如若匹配则向AP/AC返回代表认证成功的AccessResponse消息，否则返回代表认证失败的Access Response。
步骤A14：AP/AC将对用户的RADIUS认证结果返回给Portal服务器。
步骤A15：Portal服务器向用户发送HTTP响应，其页面中给出用户登入成功与否的结果信息。
所述Portal/Web认证过程中，作为网络接入设备的AP或AC需要在向用户发送的HTTP重定向报文中包含但不限于重定向URL（指向Portal服务器的地址）、终端用户的MAC地址（STA MAC）、终端用户的IP地址（STAIP）、终端用户关联的无线网络名称（SSID）、网络接入设备名称（NAS Name）、网络接入设备IP（NAS IP）。
所述Portal/Web认证过程中，Portal服务器接收到用户请求获取动态密码的HTTP请求时，将收集到的完整用户信息（包含但不限于用户名即手机号，密码即为用户分配的随机密码，终端用户MAC地址（STA MAC）、终端用户的IP地址（STA IP）、终端用户关联的无线网络名称（SSID）、网络接入设备名称（NAS Name）、网络接入设备IP（NAS IP））全部发送给RADIUS服务器，RADIUS服务器使用这些信息为用户创建账号信息，并将用户终端的唯一标识STA MAC与用户身份标识，即手机号，进行绑定。
经过上述Portal/Web认证之后，用户再次接入WLAN网络或发生漫游时所采用的无感知认证流程如图4所示，具体来说包含以下交互步骤：
步骤B1：终端用户（STA，Station）与WLAN网络按IEEE802.11协议规范进行网络关联交互。
步骤B2：作为网络接入设备的AP/AC将带有用户终端唯一标识的MAC地址信息通过Access Request消息向RADIUS服务器提出认证申请。
步骤B3：RADIUS服务器检查用户终端的MAC地址是否与某个认证用户的账号信息匹配，如若匹配，则向AP/AC回应表征用户认证成功的AccessResponse消息；否则返回失败。
所述的MAC认证过程在用户终端再次关联WLAN网络的时刻被激活，它甚至发生在用户终端通过DHCP协议获取IP的流程之前。WLAN网络中的无线接入点AP（在自治型WLAN网络架构中）或无线接入控制器AC（在集中型WLAN网络架构中）收到用户终端的关联请求帧（IEEE802.11Associate Request）后经一系列判决条件后一旦允许用户终端关联网络就向RADIUS认证服务器发送包含以用户终端MAC作为用户标识的认证请求消息（Access Request），随后RADIUS服务器在用户账号信息库中查找该MAC所对应的用户是否存在，若用户存在，则向AP或AC返回包含认证成功信息的认证响应消息（Access Response），否则返回认证失败。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种融合Portal/Web认证和MAC认证的WLAN无感知认证方法，用于用户通过至少由无线接入点（AP）、Portal服务器、RADIUS服务器构成的WLAN无感知认证系统进行WLAN网络接入认证，其特征在于由用户、AP或AC、Portal服务器、RADIUS服务器组成，其特征在于所述认证方法包括用户首次接入WLAN网络时所采用Portal/Web认证流程进行认证，用户后续再次接入WLAN网络时，通过RADIUS服务器在首次认证时进行的终端用户的MAC地址和用户身份信息的预先绑定自动为用户完成认证交互的步骤。
2.根据权利要求1所述的WLAN无感知认证方法，其特征在于基于自治型WLAN网络架构时，所述WLAN无感知认证系统由作为网络接入设备的无线接入点（AP）、Portal服务器、RADIUS服务器构成，无线接入点（AP）通过网络分别与Portal服务器、RADIUS服务器通讯；基于集中型WLAN网络架构时，所述WLAN无感知认证系统由无线接入点（AP）、作为网络接入设备的无线控制器（AC）、Portal服务器、RADIUS服务器构成，所有无线接入点（AP）与无线控制器（AC）有线连接；无线控制器（AC）通过网络分别与Portal服务器、RADIUS服务器通讯；Portal服务器用于Portal/Web认证时通过Web前端与用户进行Web交互，RADIUS服务器用于作为Portal/Web认证和无感知认证的后端服务器，将终端用户的MAC地址与用户身份信息进行绑定，并作为用户账号信息存储在数据库中。
3.根据权利要求2所述的WLAN无感知认证方法，其特征在于所述方法中按照Portal/Web认证流程进行认证时，作为网络接入设备的无线接入点（AP）或无线控制器（AC）需要在向用户发送的HTTP重定向报文中包含用于指向Portal服务器的地址的重定向URL、终端用户的MAC地址（STAMAC）、终端用户的IP地址（STA IP）、终端用户关联的无线网络名称（SSID）、网络接入设备名称（NAS Name）、网络接入设备IP（NAS IP）。
4.根据权利要求2所述的WLAN无感知认证方法，其特征在于当采用集中型WLAN网络架构时，用户的认证数据流需要通过AP与AC之间的CAPWAP隧道集中转发到AC。
5.根据权利要求2所述的WLAN无感知认证方法，其特征在于所述方法中用户身份信息包括用户名、密码，当Portal服务器接收到用户请求获取动态密码的HTTP请求时，将收集到的完整用户信息全部发送给RADIUS服务器，RADIUS服务器根据这些用户信息创建用户账号信息，并将终端用户的MAC地址与用户身份信息进行绑定；所述完整用户信息包含用户名，密码，终端用户的MAC地址（STA MAC）、终端用户的IP地址（STA IP）、终端用户关联的无线网络名称（SSID）、网络接入设备名称（NAS Name）、网络接入设备IP（NAS IP）。
6.根据权利要求5所述的WLAN无感知认证方法，其特征在于所述方法中用户名为手机号，密码为为用户分配的随机密码。
7.根据权利要求2所述的WLAN无感知认证方法，其特征在于所述方法中当用户一旦通过Portal/Web认证成功登入网络一次之后，用户再次关联网络时，采用以下的认证交互步骤自动为用户完成认证：
B1：终端用户（STA，Station）与WLAN网络按IEEE802.11协议规范进行网络关联交互；
B2：作为网络接入设备的无线接入点（AP）或者无线控制器（AC）将带有终端用户的MAC地址信息通过Access Request消息向RADIUS服务器提出认证申请；
B3：RADIUS服务器检查用户终端的MAC地址是否与某个认证用户的账号信息匹配；如若匹配，则向无线接入点（AP）或者无线控制器（AC）回应表示用户认证成功的Access Response消息；否则返回失败。
8.根据权利要求7所述的WLAN无感知认证方法，其特征在于所述方法步骤B3中Access Response消息中除了带有用户认证结果信息之外，还包含用户所属用户组、用户角色、用户服务等级信息，作为网络接入设备的无线接入点（AP）或者无线控制器（AC）根据这些信息为认证成功的用户进行网络授权或者提供不同服务等级的QoS。
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