CN104486759B - 一种无障碍接入无线网络的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无障碍接入无线网络的方法,所述方法包括如下步骤:在各个需接入的无线设备上设置与其MAC地址对应的单独预共享密钥V‑PSK，并将上述MAC地址与单独预共享密钥V‑PSK及其对应关系保存在接入点设备中；在无线设备与接入点设备的握手过程中，需接入的无线设备和接入点设备都采用所述单独预共享密钥V‑PSK来计算校验值，并通过判断校验值是否相同来确定允许接入还是拒绝接入。

Description

一种无障碍接入无线网络的方法
技术领域
本发明涉及一种无障碍接入无线网络的方法，尤其涉及使用WPA/WPA2协议加密时，支持预设多个预共享密钥的方法。
背景技术
由于无线网络使用的是开放性媒介，采用公共电磁波作为载体来传输数据信号，通信双方没有线缆连接。如果传输链路未采取适当的加密保护，数据传输的风险就会大大增加。常见的无线网络加密方式目前有三种，分别是WEP加密方式，WPA/WPA2企业版加密方式，WPA/WPA2个人版加密方式。由于WEP的安全性低，已经有越来越多的用户选择使用WPA/WPA2企业版或个人版的加密方式。一般对于家庭用户来说，都采用WPA/WPA2的个人版。而这种WPA个人版使用一个预先共享密钥，接入网络的所有设备都必需使用这个共享密钥进行认证接入网络。当网络中的无线接入热点设备，如无线路由器等修改了该密钥后，原来已设置的可接入该网络的所有设备都需要重新设定密钥。这对于无线打印机，无线音箱等没有用户交互界面的设备来说是一个复杂又繁琐的问题。目前市面上无线接入热点设备如无线路由器的出厂设置无线默认多为无加密方式，由用户使用前自行设定无线加密方式和无线密钥。如果厂家希望将无线路由器和无线打印机或无线音箱等多种设备组合套装卖给用户，即使厂家预先设置好无线打印机或无线音箱与套装中的无线路由器绑定。用户使用时若修改了无线路由器的无线密钥后，这些原已绑定好关系的无线打印机或无线音箱仍然需要重新设定无线密钥去接入改变了无线密钥后的无线路由器。
因而存在这样的需求，当用户修改了接入热点的无线密钥时，这些原已绑定到此无线热点的设备无需任何配置即可自动连接新的网络。商家可以组合套装推送多种不同无线设备时，用户随意更改接入点的无线密钥，这些套装设备可以无障碍自动接入，从而使用户更方便的体验无线网络。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种无障碍接入无线网络的方法,所述方法包括如下步骤:
在各个需接入的无线设备上设置与其MAC地址对应的单独预共享密钥(V-PSK)，并将上述MAC地址与单独预共享密钥(V-PSK)及其对应关系保存在接入点设备中；
在无线设备与接入点设备的握手过程中，
所述无线接入点(AP)随机生成接入点随机数据(ANonce)并发送给无线设备(STA)；
所述无线设备随机生成无线设备随机数据(SNonce)，以所接收的接入点随机数据(ANonce)、所述无线设备随机数据(SNonce)、以及自己持有的与其MAC地址对应的单独预共享密钥(V-PSK)生成无线设备端校验值(S-MIC)，并将所述无线设备随机数据(SNonce)和所述无线设备端校验值(S-MIC)发送给无线接入点；
所述无线接入点设备通过需接入的无线设备的MAC地址获取与之对应的单独预共享密钥(V-PSK)，并以所述接入点随机数据(ANonce)、所接收的无线设备随机数据(SNonce)、以及上述单独预共享密钥(V-PSK)生成接入端校验值(A-MIC)；在无线设备端校验值(S-MIC)与接入端校验值(A-MIC)相同时，向所述无线设备发送其它连接信息，否则无线接入点拒绝所述无线设备接入；
所述无线设备向所述无线接入点发送确认信息。
优选地，在上述无障碍接入无线网络的方法中，各个不同的无线设备的单独预共享密钥(V-PSK)是不同的。
优选地，在上述无障碍接入无线网络的方法中，在无线设备与接入点设备的握手过程中，使用EAPOL-KEY帧形式进行数据交互。
优选地，在上述无障碍接入无线网络的方法中，所述无线接入点设备或所述无线设备利用所述接入点随机数据(ANonce)、所述无线设备随机数据(SNonce)、以及所述单独预共享密钥(V-PSK)生成校验值的步骤为：
将所述单独预共享密钥(V-PSK)按照WPA/WPA2协议的规定方式转换为管理密钥(PMK)，
以所述接入点随机数据(ANonce)、所述无线设备随机数据(SNonce)和上述管理密钥(PMK)为输入，按照WPA/WPA2协议的规定方式生成数据加密密钥(PTK)，
以上述数据加密密钥(PTK)按照WPA/WPA2协议的规定方式计算出包含所述无线设备随机数据(SNonce)的帧的接入端校验值(A-MIC)或无线设备端校验值(S-MIC)。
优选地，在上述无障碍接入无线网络的方法中，所述接入点设备上和所述无线设备上还有用户设定的预共享密钥(C-PSK)，当接入点设备或无线设备未能找到单独预共享密钥(V-PSK)时，将会利用上述用户设定的预共享密钥(C-PSK)代替所述单独预共享密钥(V-PSK)来生成接入端校验值(A-MIC)或无线设备端校验值(S-MIC)。
优选地，在上述无障碍接入无线网络的方法中，所述接入点设备是无线路由器。
优选地，在上述无障碍接入无线网络的方法中，所述需接入的无线设备是无线打印机、无线音箱、智能插座、万能遥控器或电视盒子。
优选地，在上述无障碍接入无线网络的方法中，所述接入点设备和需接入的无线设备是配套使用的。
本发明非常方便的让有绑定关系的设备之间进行安全的无线连接：一般无线接入点设备出厂默认都是无加密方式，由用户自行设定加密方式及密钥。即使部分设备出厂默认设定密钥，由于密钥非用户自行设定的无规律字符用户也很难记住，用户还是要改密钥，用户在日常使用过程也有可能有需要修改无线密钥。在现有技术中，当用户修改了密钥后，原有的可接入网络的设备都需要重新设定密钥才能再次接入网络，而用户家中无线打印机，无线音箱，电视盒子等通过无线接入网络的设备都要重新设定密钥。而如果使用本发明所述的方法，这些无线打印机，无线音箱，电视盒子等若使用专用的预共享密钥接入网络，就不受用户修改无线密钥的影响。另一方面这些专用的预共享密钥的使用是和设备的MAC地址绑定在一起的，其它设备使用这些预共享密钥也无法接入网络，因此它是安全的，无需再由用户去设定。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施例的无线设备与接入点设备之间的交互过程；
图2示出了根据本发明的一个实施例的接入点设备生成接入端校验值A-MIC的流程。
具体实施方式
下面结合说明书附图，以具体实施例来说明本发明所述的无障碍接入无线网络的方法。
参考图1，在根据本发明的一个实施例中，涉及到的接入点设备AP为一台无线路由器，涉及到的需要接入网络的无线设备STA分别为一台无线打印机和一台无线音箱。
该两台设备在出厂时，在该无线打应机上预设有与其MAC地址mac-1对应的单独预共享密钥V-PSK1；在该无线音箱上预设有与其MAC地址mac-2对应的单独预共享密钥V-PSK2；并且，在该无线路由器上存储有它们的MAC地址与各自单独预共享密钥V-PSK的对应表。
所述无线路由器、无线打印机和无线音箱捆绑销售，并在实际应用中配合使用。
为了接入网络，无线打印机或无线音箱与无线路由器之间的交互过程分为两段：认证关联过程和四次握手过程。其中认证关联过程为通告双方设备具备的通信能力，与密钥无关。
而四次握手过程验证双方所持有的密钥是否相同，并协商后续通信过程中所使用的数据加密密钥。在该四次握手过程中，使用EAPOL-KEY帧形式交换数据。
如图1所示，四次握手的过程包括：
无线接入点AP随机生成一份数据作为ANonce，并用EAPOL-KEY帧形式发送给无线设备STA。
无线设备STA在接收到上述数据后，也随机生成一份数据作为SNonce，以所接收的接入点随机数据ANonce、所述无线设备随机数据SNonce、以及自己持有的与其MAC地址对应的单独预共享密钥V-PSK(对于无线打印机是V-PSK1对于无线音箱是V-PSK2)生成无线设备端校验值S-MIC；并且以EAPOL-KEY帧形式发送给所述无线接入点AP。
无线接入点设备AP在接收到上述数据后，从其中提取出请求接入的无效设备的MAC地址，并在其MAC地址与单独预共享密钥对应表中查找出与该无线设备对应的单独预共享密钥V-PSK(对于无线打印机是V-PSK1对于无线音箱是V-PSK2)。之后，无线接入点设备AP利用接入点随机数据ANonce、所接收的无线设备随机数据SNonce、以及所查找出的与所述无线设备MAC地址对应的单独预共享密钥V-PSK生成接入点设备端校验值A-MIC；并且判断该A-MIC值是否和所接收的无线设备端校验值S-MIC是否相同，如果相同，以EAPOL-KEY帧形式将包含接入点随机数据ANonce和接入点设备端校验值A-MIC的数据发送给所述无线设备STA。
无线设备在接收到上述数据包后，以EAPOL-KEY帧形式将校验值S-MIC发生给接入点设备。
在上述握手过程中，以接入点随机数据ANonce、无线设备随机数据SNonce、单独预共享密钥V-PSK生成校验值的过程可以按照WPA/WPA2协议规定的方式来进行，也可以使用其它可行的方式来进行。
同时，为了能够兼容现有的WPA/WPA2协议，在上述无线接入点设备和需要接入的无线设备上还可以设置有用户设定的预共享密钥(C-PSK)。
图2示出了在根据本发明的一个实施例中，设置有用户设定的预共享密钥(C-PSK)的接入点设备无线路由器生成校验值A-MIC的流程，其中，包括如下步骤：
步骤S2001:以当前请求接入的无线设备的MAC地址查找其对应的单独共享密钥V-PSK。
例如，如果当前请求接入的设备为MAC地址为mac-1的无线打印机，那么无线路由器从其对应表中取出的单独共享密钥为V-PSK1；如果当前请求接入的设备为MAC地址为mac-2的无线音箱，那么无线路由器从其对应表中取出的单独共享密钥为V-PSK2；其也可能是MAC地址为mac-3的电视盒子，在对应表中不存在相应的V-PSK。
如果能查找到相应的单独共享密钥则执行步骤S2002，例如上述的无线打印机和无线音箱。如果未能查找到相应的单独共享密钥则执行步骤S2003，例如上述的电视盒子。
步骤S2002:以所述单独预共享密钥(V-PSK)按照WPA/WPA2协议的规定方式转换为管理密钥(PMK)。
步骤S2003:以用户所设定的预共享密钥(C-PSK)按照WPA/WPA2协议的规定方式转换为管理密钥(PMK)。
即，如果查到对应的单独预共享密钥就以该单独预共享密钥生成管理密钥，否则以用户所设定的预共享密钥生成管理密钥(PMK)。在生成了管理密钥(PMK)之后，执行步骤S2004和步骤S2005。
步骤S2004:以所述接入点随机数据(ANonce)、所述无线设备随机数据(SNonce)和上述管理密钥(PMK)为输入，按照WPA/WPA2协议的规定方式生成数据加密密钥(PTK)。
步骤S2005:以上述数据加密密钥(PTK)按照WPA/WPA2协议的规定方式计算出包含所述无线设备随机数据(SNonce)的帧的接入端校验值(A-MIC)。
对于需要接入的无线设备，其校验值的计算方式与上面类似：如果其自身持有单独预共享密钥(V-PSK)，则以该单独预共享密钥(V-PSK)按照WPA/WPA2协议的规定方式转换为管理密钥(PMK)；如果不持有单独预共享密钥(V-PSK)则以户所设定的预共享密钥(C-PSK)生成管理密钥(PMK)。而其他处理过程相同。
上面已经结合具体的实施例，并参考附图对本发明进行了描述，但需要声明的是，上述具体实施仅仅是说明性的，并不构成对本发明保护范围的限制。本发明的保护范围由权利要求所限定，并且针对权利要求中技术方案所做的为本领域技术人员所公知的修改，等价方案的替换和组合都落入到本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无障碍接入无线网络的方法,所述方法包括如下步骤:
在各个需接入的无线设备上设置与其MAC地址对应的单独预共享密钥(V-PSK)，并将上述MAC地址与单独预共享密钥(V-PSK)及其对应关系保存在接入点设备中；
在无线设备与接入点设备的握手过程中，
所述接入点设备随机生成接入点随机数据(ANonce)并发送给无线设备(STA)；
所述无线设备随机生成无线设备随机数据(SNonce)，以所接收的接入点随机数据(ANonce)、所述无线设备随机数据(SNonce)、以及自己持有的与其MAC地址对应的单独预共享密钥(V-PSK)生成无线设备端校验值(S-MIC)，并将所述无线设备随机数据(SNonce)和所述无线设备端校验值(S-MIC)发送给接入点设备；
所述接入点设备通过需接入的无线设备的MAC地址获取与之对应的单独预共享密钥(V-PSK)，并以所述接入点随机数据(ANonce)、所接收的无线设备随机数据(SNonce)数据、以及上述单独预共享密钥(V-PSK)生成接入端校验值(A-MIC)；在无线设备端校验值(S-MIC)与接入端校验值(A-MIC)相同时，向所述无线设备发送其它连接信息，否则接入点设备拒绝所述无线设备接入；
所述无线设备向所述接入点设备发送确认信息；
其中，所述接入点设备和所述无线设备为出厂配套设备；
所述接入点设备上和所述无线设备上还有用户设定的预共享密钥(C-PSK)，当接入点设备或无线设备未能找到单独预共享密钥(V-PSK)时，将会利用上述用户设定的预共享密钥(C-PSK)代替所述单独预共享密钥(V-PSK)来生成接入端校验值(A-MIC)或无线设备端校验值(S-MIC)。
2.根据权利要求1所述的无障碍接入无线网络的方法,其特征在于，各个不同的无线设备的单独预共享密钥(V-PSK)是不同的。
3.根据权利要求1所述的无障碍接入无线网络的方法,其特征在于，在无线设备与接入点设备的握手过程中，使用EAPOL-KEY帧形式进行数据交互。
4.根据权利要求1所述的无障碍接入无线网络的方法,其特征在于，所述接入点设备或所述无线设备利用所述接入点随机数据(ANonce)、所述无线设备随机数据(SNonce)、以及所述单独预共享密钥(V-PSK)生成校验值的步骤为：
将所述单独预共享密钥(V-PSK)按照WPA/WPA2协议的规定方式转换为管理密钥(PMK)，
以所述接入点随机数据(ANonce)、所述无线设备随机数据(SNonce)和上述管理密钥(PMK)为输入，按照WPA/WPA2协议的规定方式生成数据加密密钥(PTK)，
以上述数据加密密钥(PTK)按照WPA/WPA2协议的规定方式计算出包含所述无线设备随机数据(SNonce)的帧的接入端校验值(A-MIC)或无线设备端校验值(S-MIC)。
5.根据权利要求1所述的无障碍接入无线网络的方法,其特征在于，所述接入点设备是无线路由器。
6.根据权利要求1所述的无障碍接入无线网络的方法,其特征在于，所述需接入的无线设备是无线打印机、无线音箱、智能插座、万能遥控器或电视盒子。
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