TWI433498B - 網路內利用二裝置同時產生衝撞以輸送封包之方法 - Google Patents

Description

網路內利用二裝置同時產生衝撞以輸送封包之方法

本發明係關於選擇性衝撞檢測方法和裝置。

載波感測多元出入(CSMA)機制，是網路通訊常用的計劃，其中所有裝置均可隨時在網路上發送訊息。一般而言，裝置可在發送封包之前，驗證無其他通訊量存在。衝撞檢測(CSMA/CD)已在IEEE802.3標準中加以界定，見文件IEEE標準802.3－2002年版，2002年3月8日出版。衝撞避開(CSMA/CA)已在IEEE802.11標準中加以界定，見文件IEEE標準802.11－2003年版。

以CSMA/CD，裝置可在發送訊息時傾聽載波，以檢測衝撞。檢測衝撞是要知道所發送和所接收之間有無差異。

以CSMA/CA，裝置可在發射前，探詢媒體之可行性，以避免衝撞。IEEE802.11標準界定對發送封包之要求，稱為RTS，和取消發送封包，稱為CTS。願發送資料封包的第一裝置，先把RTS封包發送至第二裝置，並在發送資料封包之前，等候來自第二裝置之CTS封包。當第二裝置已成功接收資料封包時，即發送收據控制封包，稱為ACK。接收ACK簽名的發射器裝置，即推論不發生衝撞。

在現時科技中，ACK簽名未經認證。認真收據可用來知悉收據發送者是否為資封包之正確接收者。不過，需要預存有正確關鍵詞材料之脈絡，以及並非始終可得之密碼解法。

一種攻擊(詳後)可在無線局部面積網路(稱為WLAN)的CSMA/CA計劃內為之，因為WLAN的所有裝置均可同時接收資料。

在IEEE802.11型的WLAN內，第一裝置發送資封包至第二裝置。在接收資料封包時，第二裝置發送ACK封包至第一裝置。

攻擊者包括在位於接近第一裝置之第三裝置，和位於接近第二裝置之第四裝置內。一旦第一裝置發送資料封包至第二裝置，第四裝置即發送封包，在網路內產生衝撞。此外，第三裝置始終收到第一裝置發送的封包。結果，第二裝置不從第一裝置接收任何訊息，而第一裝置認為第二裝置已確實接收到訊息。

此項訊息攻擊的選擇性破壞，常用來準備「身在其中」(Man－In－The－Middle)的攻擊。攻擊者可為各封包，以非選擇性方式發生衝撞。在此情況下，網路上未確實接收封包，所有裝置很快發現，網路不能用或正受到攻擊。

攻擊者亦可以選擇性方式只為若干封包發生衝撞。攻擊者再等待獲得來源資訊或去處位址。一旦得到位址資訊，即發生衝撞。

US 6,643,296號處理圖幅衝撞之控制系統，可在無線LAN內較早再試傳輸。尤其記載到若干機制，供檢測衝撞，並盡快再發射傳送之封包。

網路安全課程，P.Meunier，2004年7月30日，XP002373781第二節，涉及網路安全，和在位址決斷規約(ARP)、CSMA/CA和CSMA/CD範圍內之各種可能攻擊。

本發明係關於包括至少第一裝置和第二裝置的網路內採用之一種方法，其中由二裝置輸送封包，同時發生衝撞。

按照本發明，此方法在第二裝置包括下列步驟：－接收封包，包括第一部份和第二部份，第二部份至少包括識別封包來源位址和去處位址；－於接收封包第二部份之際檢測衝撞的第二裝置情況下，俟正確接收該封包之該第一部份後，發出表示衝撞檢測之封包。

於接收封包時檢測衝撞，第二裝置會發送衝撞檢測資訊給第一裝置。出乎意外的是，第二裝置不為其檢測的全部衝撞，發送衝撞檢測封包至第一裝置。只有在第二裝置已接到一部份封包後，若發生衝撞，才發送衝撞檢測封包，而此部份業已正確接到，無任何衝撞。在接收封包第一部份之際發生衝撞，並未指出。若發生上述文件中所述選擇性攻擊，此方法會增進其選擇性攻擊有關的衝撞檢測，因為攻擊者已在進行攻擊之前，等待得到來源或去處位址之資訊。

按照本發明，在接收封包之際，第二裝置不檢測任何衝撞之情況下，此方法包括發出封包以表示無衝撞檢測之步驟。

即使第二裝置在接封包之際尚未檢測衝撞，會對第一裝置發送確認，謂未檢測任何衝撞。第一裝置即知第二裝置已接到封包，至少無任何衝撞。

按照具體例，封包第一部份之接收步驟，包括檢測封包第一部份內衝撞檢測場之檢測步驟。

封包第一部份包括指示是否在封包上進行衝撞檢測機制，此項指示宜位於封包之第一部份。若發生上述文件中所述選擇性攻擊，第二裝置即在攻擊之前明瞭衝撞檢測機制。

按照具體例，網路為無線局部面積網路。

本發明另一目的，是包括至少第一裝置和第二裝置的網路內採用之一種方法，其中由二裝置發送封包，同時發生衝撞。按照本發明，此方法在第一裝置包括步驟為，發射封包，包括有衝撞檢測場之第一部份，和至少包括識別封包來源和去處之第二部份。

按照具體例，在第一裝置包括步驟為，檢測是接收表示衝撞檢測之封包，還是接收表示無衝撞檢測之封包。

本發明另一目的為一種裝置，旨在網路上發送封包，由二裝置發送封包同時發生衝撞，其中封包包括第一部份和第二部份，後者至少含識別封包之來源和去處。裝置包括要在網路上發送的封包第一部份內指示衝撞檢測之機構，和具有衝撞檢測資訊的封包之發送機構。

按照具體例，裝置包括接收指示衝撞檢測的封包，和接收指示無衝撞檢測的封包之檢測機構。

本發明又一目的為一種裝置，旨在接收封包，封包包括具有衝撞檢測場之第一部份，和至少含有識別封包來源和去處之第二部份，在網路內由二裝置發送封包，同時發生衝撞。裝置包括在所接收封包第一部份內衝撞檢測場之識別機構，在接收封包第二部份之際衝撞檢測機構，以及在由檢測機構檢測到衝撞情況下，發出指示衝撞檢測的封包，而在檢測機構來檢測到任何衝撞情況下，發出指示無衝撞檢測的封包之機構。

本發明由下述參照附圖所示非限制性實施例之說明，即可更為明白。

第6和7圖展示之方塊純屬功能性實體，不必然相當於物理上分開之實體。即，可以軟體形式開發，或以一個或若干積體電路加以實施。

具體例來自IEEE802.11無線局部面積網路上的傳輸架構，但本發明不限於此特定環境，可應用到會發生衝撞之其他類型網路。

第1圖展示按照第一具體例網路3內之第一裝置1和第二裝置2。網路3為無線局部面積網路，符合IEEE802.11標準。第一裝置1和第二裝置2可為順應IEEE802.11族標準之存取點或站。

當然，網路3可包括圖上未示之其他裝置。

第2圖表示衝撞檢測機制之不同步驟。

－在步驟S1，第一裝置1發送封包至第二裝置2；－在步驟S2，第二裝置接收封包之第一部份，檢測到封包受到保護之封包；－在步驟S3，第二裝置接收封包之第二部份；－在步驟S4，第二裝置尚未檢測衝撞時，發送「無衝撞」封包，若在接收封包第二部份之際檢測到衝撞，即發送「衝撞」封包。

衝撞檢測是為第二裝置所接收若干封包選擇性進行。可對所接收全部封包為之，亦可為封包之副集合進行，例如全部資料封包。按照具體例，可選擇若干封包為之。第一裝置指示封包內之衝撞檢測場，故第二裝置可識別如此封包。

具有衝撞檢測場之封包，是受到保護的封包；此涉及在接收器內的衝撞檢測機制。

第3圖是按照IEEE802.11標準，展示IEEE802.11媒體出入控制圖幅格式之圖。包括圖幅控制場，此包括類型和副類型場。按照具體例，衝撞檢測場是指示在旗誌內，控制圖幅內，類型和類型場內。由第一裝置送到第二裝置的封包，為資料封包，類型識別場值為10，如標準內所指示。衝撞檢測場的識別是以副類型場值1101指示。

衝撞檢測封包稱為「衝撞」，是控制封包，以類型場值01和副類型場值0010識別。無衝撞檢測封包稱為「無衝撞」，是類型場值01和副類型場值0001之控制封包。

衝撞檢測場是指示在位址場之前的圖幅內。若在封包的來源和去處場之前的圖幅內，可有若干場，則可以類型和副類型場以外的機構指示。

按照具體例，封包的第一部份相當於位在位址場之前的圖幅場，包括圖幅控制和期限場。封包的第二部份包括位址場和剩餘的圖幅場。

在另一具體例中，圖幅不包括任何位址場，而是連接識別符，一如在IEEE802.16標準內。連接識別符隱然指示封包的來源和去處位址。衝撞檢測場則亦指示在連接識別符場前之圖幅內。

封包的位元不同時，而是依序發送，接收器接收圖幅控制，在其接收位址場之前。即使在接收位址場之前，即在知悉是否為封包的去處之前，可識別封包是否受到保護。攻擊者亦在創造選擇性衝撞之前，等待接收位址場。當衝撞發生時，接收器業已知封包受到保護。

第二裝置的行為如第4圖所示，若在第二裝置之前發生4.1衝撞，可核對衝撞檢測資訊，封包即掉落4.3，對第一裝置無任何指示。

當第二裝置接到封包，即核對4.2是否指示衝撞檢測機制。若指示衝撞檢測場，即為此封包開始衝擊檢測機制；核對4.5是否檢測衝撞。若發生衝撞，發送「衝撞」封包。若未發生衝撞，即發送4.7「無衝撞」封包。「衝撞」和「無衝撞」封包，定址於第一裝置，但不包括任何來源或去處位址。

機制容許檢測在接收識別封包的來源和去處位址同時發生的衝撞。

即使「衝撞」和「無衝撞」封包不包括任何來源或去處位址，第一裝置仍知悉其相關之封包為何。第一裝置並非旨在使用衝撞檢測機制於許多封包，即使不太同時。然則可檢測「衝撞」和「無衝撞」封包之發射器，然後是相關之封包。

第一裝置的行為按照衝撞檢測機制，如第5圖所示。

第一裝置決定5.1是否為封包使用衝撞檢測機制。

若第一裝置不設定旗誌，即不為此封包啟動5.2機制。若設定旗誌，機制即用於此封包。

若第一裝置接收5.3「衝撞」封包，即已檢測5.4衝撞。

若第一裝置未接收「衝撞」，而接收5.5「無衝撞」封包，封包已正確發送5.6至接收裝置。

若第一裝置即未接收「衝撞」也未接收「無衝撞」，第一裝置即假設第二裝置未接收5.7封包。

第6圖為第一裝置1之方塊圖。包括處理機構14、儲存機構15、發送機構11、接收機構12，以及衝撞檢測場插入機構13。又包括全部前述機構之相連機構，即流路16。

第7圖為第二裝置2之時計圖。包括發送機構21、接收機構22、衝撞檢測機構23、衝撞檢測場識別機構24、處理機構25、儲存機構26，和衝撞指示機構28。又包括所有前述機構之相連機構，即流路27。

1．．．第一裝置

2．．．第二裝置

4.1．．．在旗誌前之衝撞

4.2．．．旗誌設定

4.3．．．結束

4.5．．．旗誌後之衝撞

4.6．．．發送「衝撞」

4.7．．．發送「無衝撞」

5.1．．．旗誌設定

5.2．．．結束

5.3．．．接收「衝撞」

5.4．．．檢測衝撞

5.5．．．接收「無衝撞」

5.6．．．封包正確發送

5.7．．．封包未接到

11,21．．．發送機構

12,22．．．接收機構

13．．．衝撞檢測場插入機構

14,25．．．處理機構

15,26．．．儲存機構

16,27．．．流路

23．．．衝撞檢測機構

24．．．衝撞檢測場識別機構

28．．．衝撞指示機構

3．．．網路

第1圖為裝置具體例之方塊圖；第2圖展示發送裝置和接收裝置間之資料交換；第3圖展示按照IEEE802.11標準之媒體出入控制圖幅格式；第4圖為展示接收裝置行為之流程圖；第5圖為展示發送裝置行為之流程圖；第6圖為詳示第1圖第一裝置之方塊圖；第7圖為詳示第1圖第二裝置之方塊圖。

4.1．．．在旗誌前之衝撞

4.2．．．旗誌設定

4.3．．．結束

4.5．．．旗誌後之衝撞

4.6．．．發送「衝撞」

4.7．．．發送「無衝撞」

Claims (5)

1. 一種包括至少第一裝置和第二裝置的網路內採用之方法，其中由二裝置發送封包，同時發生衝撞，其特徵為，在第二裝置包括如下步驟：開始衝撞檢測機制；接收封包，包括第一部份和第二部份，該第二部份至少包括封包來源位址和去處位址之識別；於接收封包第一部份之際，檢測衝撞之情況下，不發出指示衝撞檢測之封包；以及於接收封包第二部份之際，檢測衝撞之情況下，在已正確接收該封包之該第一部份後，發出指示業已檢測過衝撞之封包者。
2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中於接收封包之際，不檢測任何衝撞之情況下，此方法又包括步驟為，發出指示並無業已檢測過衝撞之封包者。
3. 如申請專利範圍第1或2項之任一項方法，其中該封包的該第一部份之接收步驟，包括在封包的該第一部份內衝撞檢測場之檢測步驟者。
4. 如申請專利範圍第1或2項之任一項方法，其中該網路為無線區域網路者。
5. 一種旨在接收封包之裝置，包括具有衝撞檢測場之第一部份，以及至少含有識別封包來源和去處位址之第二部份，於網路內由二裝置發送封包，同時發生衝撞，其特徵為，該旨在接收封包之裝置包括：識別機構，識別該所接收封包的該第一部份內之衝撞檢測場；檢測機構，於接收封包第二部份之際，檢測衝撞；發出機構，在正確接收封包之該第一部份後，在接收封包的第二部份之際，檢測衝撞之情況下，發出封包指示業已檢 測到衝撞，而在接收封包第一部份之際，檢測衝撞情況下，則不發出封包指示業已檢測到衝撞者。