信道搶占攻擊及對(duì)其防范的研究.pdf

1、移動(dòng)AD HOC網(wǎng)絡(luò)作為一種新型的移動(dòng)多跳無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，與傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有很大的不同，它不依賴于任何固定的基礎(chǔ)設(shè)施和管理中心，而是通過(guò)傳輸范圍內(nèi)有限的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)間的相互協(xié)作和自我組織來(lái)保持網(wǎng)絡(luò)連接和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。由網(wǎng)絡(luò)的自組織性、節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性和無(wú)線通信信道，使得AD HOC網(wǎng)絡(luò)更容易遭受各種攻擊，安全問(wèn)題相比傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，更加嚴(yán)峻。
　　隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)不遵守協(xié)議規(guī)定，惡意搶占信道的現(xiàn)象引起了研究人員的關(guān)注。由于

2、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的彈性設(shè)計(jì)和高度可配置性使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)適配器容易被程序控制。一些自私節(jié)點(diǎn)對(duì)軟、硬件進(jìn)行篡改，如修改無(wú)線接口或網(wǎng)絡(luò)參數(shù)等，以達(dá)到在信道競(jìng)爭(zhēng)或節(jié)省資源方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)的目的，更有惡意節(jié)點(diǎn)通過(guò)對(duì)IEEE802.11協(xié)議作弊達(dá)到攻擊目的。由于該協(xié)議內(nèi)在的隨機(jī)性和無(wú)線介質(zhì)的不可靠性，很難對(duì)自私行為和偶然的協(xié)議故障進(jìn)行區(qū)分，這給攻擊節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)帶來(lái)很大難度。
　　在IEEE802.11中，為了避免信號(hào)干擾，采用了一種基于NAV的虛擬介質(zhì)監(jiān)聽

3、技術(shù)。協(xié)議中要求所有節(jié)點(diǎn)在探測(cè)到RTS/CTS數(shù)據(jù)包之后利用RTS/CTS中的Duration域設(shè)置自己的NAV時(shí)間，然后開始倒計(jì)時(shí)直到NAV內(nèi)時(shí)間耗盡。協(xié)議規(guī)定，在NAV內(nèi)時(shí)間還未結(jié)束之前，節(jié)點(diǎn)一直當(dāng)作信道處于忙碌狀態(tài)，既不會(huì)向網(wǎng)絡(luò)中別的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包，也不會(huì)嘗試去監(jiān)聽信道。
　　基于上述理論，可以設(shè)計(jì)如下的一種占用信道攻擊：攻擊節(jié)點(diǎn)偽造 RTS數(shù)據(jù)包中Duration域的數(shù)值，使其遠(yuǎn)長(zhǎng)于正常數(shù)據(jù)包需要占用信道的時(shí)間。這樣在其一

4、跳范圍內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)在探測(cè)到這個(gè)RTS數(shù)據(jù)包之后會(huì)用Duration域去設(shè)置NAV計(jì)時(shí)，并且不再探測(cè)信道。當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)返回CTS的時(shí)候，也會(huì)在其一跳范圍內(nèi)產(chǎn)生同樣的效果。長(zhǎng)時(shí)間如此占用信道，AD HOC網(wǎng)絡(luò)中即產(chǎn)生一片數(shù)據(jù)包黑洞，所有進(jìn)過(guò)這個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)包均被發(fā)送中斷，影響網(wǎng)絡(luò)的性能，如果一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè)攻擊節(jié)點(diǎn)，那么整個(gè)AD HOC網(wǎng)絡(luò)就會(huì)崩潰。這就是典型的NAV Spoofing占用信道攻擊。
　　IEEE802.11中同時(shí)規(guī)定了，

5、當(dāng)接收節(jié)點(diǎn)在收到Data數(shù)據(jù)包后，需要發(fā)送ACK數(shù)據(jù)包給發(fā)送節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)包已成功發(fā)送的標(biāo)志。在這個(gè)過(guò)程中，本文嘗試設(shè)計(jì)在發(fā)送Data數(shù)據(jù)包之后，接收節(jié)點(diǎn)主動(dòng)發(fā)送Check NAV數(shù)據(jù)包給自己一跳范圍內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)，使其更新自己的NAV為正常值，發(fā)送節(jié)點(diǎn)在收到ACK數(shù)據(jù)包后，也給自己一跳范圍內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送Check NAV數(shù)據(jù)包，目的相同。以此來(lái)嘗試對(duì)惡意占用信道攻擊的防御。
　　本文在AD HOC網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)了MAC層搶占信道攻擊（