CN1853397A - 增强无线局域网安全的方法 - Google Patents

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Abstract

一种在无线局域网中由无线终端执行的增强网络安全的方法，包括步骤：读取存储在身份卡中的密钥；根据读取到的密钥以及相应的加密算法请求无线接入点进行身份认证处理；如果身份认证成功，接入无线局域网，该加密算法可以采用网络协议中的算法，也可以采用定制的加密解密算法，利用该方法，可以对即将接入无线局域网的无线终端进行强制身份认证以防止未经授权的无线终端进入网络而导致网络不安全。

Description

增强无线局域网安全的方法
技术领域
本发明涉及一种增强无线局域网安全的方法，尤其涉及一种应用身份卡增强无线局域网安全的方法。
技术背景
无线局域网(WLAN)是一种数据通信系统，因为它可以通过无线电波发射和接收数据，减少对有线连接的需要，同时混合了数据连接性和用户移动性的优点，并且部署简单，所以它作为有线局域网的扩展或替代品被用在大楼或校园内。
与有线局域网使用有线媒体点到点传送信号不同，无线局域网使用无线媒体(比如无线电波、红外线等)以广播的形式来传输信号，因此处在无线局域网中同一个无线接入点覆盖范围内的无线终端，都能接收到在该覆盖范围内的其他无线终端发送的信号，尽管这些信号不是发送给它的。由此可见，如果在无线局域网中不采取一定的安全措施，在无线局域网中传输的信息很容易就被不属于该局域网的无线终端截获。
为了解决上述的无线局域网的安全问题，生产厂商研究出了许多无线网络安全方法以保证在无线局域网中通过无线媒体安全地传送信息。下面以基于网络协议802.11标准的无线局域网采用的有线对等保密(WEP)方法为例，简单说明无线网络安全方法保证在无线局域网中通过无线媒体安全地传送信息的原理。
有线对等保密(WEP)方法使用相同的加/解密算法以及相同的加密密钥和解密密钥通过两个安全措施来保证网络信息的安全，即：对接入网络的无线终端进行身份认证和对在无线媒体中传输的信息进行加密。
在基于网络协议802.11标准的无线局域网中，当一个用户想通过无线终端访问网络时，首先对即将接入网络的无线终端进行身份认证处理，具体步骤如下：
(a)即将接入网络的无线终端向无线接入点请求身份认证。
(b)收到身份认证请求后，无线接入点向无线终端返回用于身份认证的明文信息。
(c)收到用于身份认证的明文信息后，无线终端使用有线对等保密(WEP)方法提供的加密算法和加密密钥对该用于身份认证的明文信息进行加密得到用于身份认证的密文信息，并把该用于身份认证的密文信息发送给无线接入点。
(d)收到无线终端发送的用于身份认证的密文信息后，无线接入点使用有线对等保密(WEP)方法提供的解密算法和解密密钥对该密文信息进行解密得到用于身份认证的明文信息，并把该解密后的明文信息与先前发送给该无线终端的用于身份认证的明文信息进行比较，如果两个信息匹配，允许无线终端接入网络；如果两个信息不匹配，不允许无线终端接入网络，并且该无线终端被称为未经授权的无线终端。
无线终端接入网络后，用户就可以经由该无线终端和无线接入点与无线局域网进行数据交互。在数据交互过程中，该无线终端使用有线对等保密(WEP)方法提供的加密算法和加密密钥对发送给无线接入点的数据进行加密处理，而使用解密算法和解密密钥对来自无线接入点的经过加密的数据进行解密处理；无线接入点对发送给该无线终端和来自该无线终端的数据也进行相同的处理。
由上述可知，通过对即将接入网络的无线终端进行身份认证和对在无线媒体中传输的数据进行加密，防止了未经授权的无线终端进入网络或截获传输的数据，提高了网络的安全能力。当然，也会出现加/解密算法或密钥被破解而导致未经授权的无线终端进入网络或截获传输的经过加密的数据的情况，但是随着对无线网络安全方法的深入研究，无线网络安全方法会采用越来越强壮的加/解密算法和加密/解密密钥，使得破解加/解密算法或密钥越来越困难。
但是即使这样，无线局域网还是经常出现由于用户的原因而导致的安全漏洞，具体表现在两个方面：
第一、虽然无线网络安全方法提供了身份认证机制，但是用户在无线局域网中并不使用该身份认证机制对接入网络的无线终端进行身份认证，导致未经授权的无线终端很容易地进入网络。
第二、由于加/解密算法使用的密钥通常以明文形式保存在无线终端中，使得用户很容易不小心把密钥泄漏出去。
综上所述，有必要提供一种用于无线局域网的增加网络安全的方法以防止未经授权的无线终端进入网络和密钥被泄露。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于增强无线局域网安全的方法。在该方法中，对即将接入无线局域网的无线终端进行强制身份认证以防止未经授权的无线终端进入网络而导致网络不安全。
本发明的另一个目的是提供一种用于增强无线局域网安全的方法。在该方法中，把密钥存储在独立于无线终端的身份卡中，增强密钥的安全性。
按照本发明的一种在无线局域网中由无线终端执行的增强网络安全的方法，包括步骤：读取存储在身份卡中的密钥；根据读取到的密钥以及相应的加密算法请求无线接入点进行身份认证处理；如果身份认证成功，接入无线局域网。
按照本发明的一种在无线局域网中由无线接入点执行的增强网络安全的方法，包括步骤：利用与无线终端使用的身份卡中的密钥相对应的密钥，根据与无线终端采用的加密算法相对应的解密算法，对无线终端发起的身份认证请求进行认证处理；如果身份认证成功，允许无线终端接入无线局域网。
其中上述的加密解密算法可以采用网络协议中的算法，也可以采用定制的加密解密算法。
附图简述
图1是根据本发明的使用网络协议802.11标准加/解密算法的结构方框图。
图2是根据本发明的在网络协议802.11标准中增加定制的加/解密算法的结构方框图。
发明详述
本发明的基本思想为：把密钥存储在身份卡中，当用户想通过无线终端访问无线局域网时，用户必须先使用身份卡向无线终端提供密钥，无线终端根据得到的密钥请求无线接入点对其进行身份认证处理，如果身份认证成功，无线接入点允许无线终端接入网络，用户就可以通过无线终端访问无线局域网；如果身份认证失败，无线接入点拒绝无线终端接入网络，用户不可以通过无线终端访问无线局域网。
下面以读者访问无线局域网中的电子图书馆为实施例，详细说明本发明应用身份卡增强无线局域网安全的方法。
当一个读者想下载无线局域网中电子图书馆的电子图书时，图书馆管理员给该读者发放一个存储有密钥的身份卡，该读者把得到的身份卡插入到该无线局域网的一个无线终端的无线网卡中，该无线终端首先通过其无线网卡从身份卡中读取密钥，并根据读取的密钥请求无线接入点对其进行身份认证。如果身份认证成功，无线接入点允许所述无线终端接入网络，该读者就可以通过所述无线终端从电子图书馆下载电子图书；如果身份认证失败，无线接入点拒绝所述无线终端接入网络，该读者不能通过所述无线终端从电子图书馆下载电子图书。如果该读者能够通过所述无线终端访问电子图书馆，在电子图书馆访问结束后，把身份卡从所述无线终端的无线网卡中拔下来归还给图书馆管理员。
上述的身份卡不仅可以存储用于无线局域网的密钥，还可以存储用于遵循其它标准的系统的密钥，比如通用分组无线系统(GPRS)的密钥和第三代通信系统(3G)的密钥等。因为倾向于把多个标准的密钥集成在一张卡中，所以本发明的身份卡可以参照用于笔记本电脑的通用分组无线系统客户识别卡(GPRS SIM)的做法把多个标准的密钥集成在卡中。
在使用身份卡进行身份认证的过程中，一种情况是只使用网络协议中的加/解密算法，另外一种情况是同时使用网络协议中的加/解密算法和定制的加/解密算法。以网络协议802.11标准为例，可以只使用网络协议802.11标准的加/解密算法，或者同时使用网络协议802.11标准的加/解密算法和新增到网络协议802.11标准中的定制的加/解密算法。下面对这两种情况进行详细说明。
一、只使用网络协议802.11标准的加/解密算法
在这种情况中，只使用网络协议802.11标准的加/解密算法进行身份认证。因为网络协议802.11标准使用相同的加/解密算法对用于身份认证的信息进行加密和解密，并且在该相同的加/解密算法中加密和解密使用相同的密钥，所以在这种情况下应对网络协议802.11标准中的密钥进行非常严格的管理。譬如把用于有线等效协议(WEP)或高级加密标准(AES)的密钥存储在身份卡中，然后通过可见的方式把身份卡分发给用户使用，以此防止密钥的泄露。
图1是一种只使用网络协议802.11标准的加/解密算法和身份卡进行身份认证的结构的方框图。下面结合图1描述无线终端请求无线接入点进行身份认证的过程。
当无线终端100请求无线接入点200进行身份认证处理时，在收到来自无线接入点的用于身份认证的明文信息后，在该无线终端100中的直接内存存取控制模块10获取该用于身份认证的明文信息并把它送给AES或WEP密码流生成器20。AES或WEP密码流生成器20收到该用于身份认证的明文信息后，从身份卡60中获取加密密钥，并用该加密密钥和网络协议802.11标准的加密算法对该用于身份认证的明文信息进行加密得到用于身份认证的密文信息，然后将该用于身份认证的密文信息发送给帧生成单元30。帧生成单元30收到该用于身份认证的密文信息后，将它与相应的帧头、循环校验码(CRC)一起合成密文的身份认证数据帧，然后将该合成的密文的身份认证数据帧经由物理层控制器接口40和数据接口50发送给无线接入点200。
无线接入点200收到来自无线终端的密文的身份认证数据帧后，经由数据接口50和物理层控制器接口40，将该包含帧头、循环校验码(CRC)和用于身份认证的密文信息的数据帧传送给AES或WEP密码流生成器20。AES或WEP密码流生成器20从收到的密文的身份认证数据帧中取出用于身份认证的密文信息，然后根据预存在密钥存储管理单元65中的与无线终端所使用的加密密钥相对应的解密密钥，使用网络协议802.11标准的解密算法对该用于身份认证的密文信息进行解密以得到用于身份认证的明文信息，最后将该用于身份认证的明文信息发送给直接内存存取控制模块10。直接内存存取控制模块10将收到的该用于身份认证的明文信息发送给相应处理模块(图1中未显示)以判断该用于身份认证的明文信息与先前向该无线终端发送的用于身份认证的明文信息是否一致，如果一致，表明无线终端的身份认证成功，无线终端可以接入无线局域网；如果不一致，表明无线终端身份认证失败，无线终端不能接入无线局域网。
二、同时使用网络协议802.11标准的加/解密算法和定制的加/解密算法
在这种情况中，无线终端使用网络协议802.11标准的加密算法对用于身份认证的明文信息进行加密后，再使用定制的加密算法进一步加密，这样即使未经授权的无线终端知道网络协议802.11标准的加密算法，由于不知道定制的加密算法，因此用户终端的身份认证是不会成功，从而防止未经授权的无线终端进入无线局域网。
图2显示了在网络协议802.11标准中增加定制加/解密算法的方框图。如图所示，在原有无线局域网中增加定制的加/解密模块80来实现定制的加/解密算法(比如RSA算法、数据加密标准算法(DES)、数字签名算法(DSA)、信息-摘要算法(MD5)或其它新的算法)，并且把该定制的加/解密算法的密钥保存在身份卡90中。从图2可以看出，通过身份卡，在不更改无线局域网任何高层协议的情况下，可以很容易地把定制的加/解密算法增加到802.11标准中。
下面基于图2所示的结构详细描述无线局域网同时使用网络协议802.11标准的加/解密算法和定制的加/解密算法进行身份认证的过程。
当无线终端300请求无线接入点400进行身份认证处理时，无线接入点首先向该无线终端发送用于身份认证的明文信息。
当该无线终端收到无线接入点发送的用于身份认证的明文信息后，该无线终端的直接内存存取控制模块10获取该用于身份认证的明文信息并把该信息发送给AES或WEP密码流生成器20。AES或WEP密码流生成器20得到该用于身份认证的明文信息后，使用网络协议802.11标准的加密算法以及相应的加密密钥对其进行加密得到用于身份认证的初步加密信息，并把该用于身份认证的初步加密信息发送给帧生成单元30。帧生成单元30把该用于身份认证的初步加密信息与相应的帧头、循环校验码(CRC)合成初步加密的身份认证数据帧，然后经由物理层控制器接口40和媒体访问控制层数据接口70发送给定制的加/解密模块80。定制的加/解密模块80根据从身份卡90中获取的加密密钥，使用定制的加密算法对接收到的该初步加密的身份认证数据帧进一步加密得到密文的身份认证数据帧，并把该密文的身份认证数据帧发送给数据接口50。最后由数据接口50把该密文的身份认证数据帧发送给无线接入点。
当无线接入点经由数据接口50接收到无线终端发送的密文的身份认证数据帧后，把该数据帧发送给定制的加/解密模块80。定制的加/解密模块80根据预存在密钥存储管理单元95中的与无线终端定制的加密算法所使用的加密密钥相对应的解密密钥，使用定制的解密算法对接收到的密文的身份认证数据帧进行解密得到初步解密的身份认证数据帧，并把包含帧头、循环校验码(CRC)和用于身份认证的初步密文信息的该初步解密的身份认证数据帧，经由媒体访问控制层数据接口70和物理层控制器接口40发送给AES或WEP密码流生成器20。AES或WEP密码流生成器20从收到的初步解密的身份认证数据帧中取出用于身份认证的初步密文信息，然后使用网络协议802.11标准的解密算法以及相应的解密密钥对该信息进一步解密得到用于身份认证的明文信息，并把该用于身份认证的明文信息发送给直接内存存取控制模块10。直接内存存取控制模块10把该用于身份认证的明文信息发送给相应的处理模块(图2中未显示)以判断该用于身份认证的明文信息与先前向该无线终端发送的用于身份认证的明文信息是否一致，如果一致，表明无线终端的身份认证成功，无线终端可以接入无线局域网；如果不一致，表明无线终端身份认证失败，无线终端不能接入无线局域网。
有益效果
综上所述，本发明提供的用于增强无线局域网安全的方法，把密钥存储在身份卡中，增强密钥的安全性，同时对即将接入无线局域网的无线终端进行强制身份认证以防止未经授权的无线终端进入网络而导致网络不安全。
本领域技术人员应当理解，本发明所公开的用于增强无线局域网安全的方法，可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (14)

1、一种在无线局域网中由无线终端执行的增强网络安全的方法，包括步骤：
(a)读取存储在身份卡中的密钥；
(b)根据读取到的密钥以及相应的加密算法请求无线接入点进行身份认证处理；
(c)如果身份认证成功，接入无线局域网。
2、如权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)进一步包括：
根据读取到的密钥和局域网协议中的加密算法请求无线接入点进行身份认证处理。
3、如权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)进一步包括：
根据读取到的密钥和定制的加密算法请求无线接入点进行身份认证处理。
4、如权利要求1所述的方法，其中，步骤(b)进一步包括：
根据读取到的密钥以及局域网协议中的加密算法和定制的加密算法，请求无线接入点进行身份认证处理。
5、一种在无线局域网的无线终端，包括：
一个信息读取单元，用于读取存储在身份卡中的密钥；
一个身份认证单元，用于根据读取到的密钥和相应的加密算法请求无线接入点进行身份认证处理；
一个接入网络单元，用于如果身份认证成功，接入无线局域网。
6、如权利要求5所述的无线终端，其中所述的加密算法是局域网协议中的加密算法。
7、如权利要求5所述的无线终端，其中所述的加密算法是定制的加密算法。
8、如权利要求5所述的无线终端，其中所述的加密算法是局域网协议中的加密算法和定制的加密算法。
9、一种在无线局域网中由无线接入点执行的增强网络安全的方法，包括步骤：
利用与无线终端使用的身份卡中密钥相对应的密钥，根据与无线终端采用的加密算法相对应的解密算法，对无线终端发起的身份认证请求进行认证处理；
如果身份认证成功，允许无线终端接入无线局域网。
10、如权利要求9所述的方法，其中所述的解密算法是局域网协议中的解密算法。
11、如权利要求9所述的方法，其中所述的解密算法是定制的解密算法。
12、如权利要求9所述的无线终端，其中所述的解密算法是局域网协议中的解密算法和定制的解密算法。
13、一种在无线局域网中的无线接入点，包括：
一个密钥存储管理单元，用于存储有效密钥；
一个身份认证处理单元，用于从该密钥存储管理单元中读取与无线终端使用的身份卡中密钥相对应的密钥，利用该对应密钥，根据与无线终端采用的加密算法相对应的解密算法，对无线终端发起的身份认证请求进行认证处理；
一个网络接入单元，用于当身份认证成功时，允许无线终端接入无线局域网。
14、一种在无线局域网中用于增强网络安全的方法，包括步骤：
获取用于一个无线终端的存有密钥的身份卡；
向一个无线接入点发送接入一个无线局域网的请求；
利用该身份卡中的密钥及用于身份认证的信息，按照该无线终端中的加密算法及该无线接入点中对应的解密算法，进行身份认证；和
在身份认证成功后，经由该无线接入点访问该无线局域网中的资源。
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