信道搶占攻擊及對其防范的研究.pdf

1、移動AD HOC網(wǎng)絡作為一種新型的移動多跳無線網(wǎng)絡，與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡有很大的不同，它不依賴于任何固定的基礎設施和管理中心，而是通過傳輸范圍內(nèi)有限的移動節(jié)點間的相互協(xié)作和自我組織來保持網(wǎng)絡連接和實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。由網(wǎng)絡的自組織性、節(jié)點的移動性和無線通信信道，使得AD HOC網(wǎng)絡更容易遭受各種攻擊，安全問題相比傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡，更加嚴峻。
　　隨著無線網(wǎng)絡的廣泛應用，無線網(wǎng)絡中節(jié)點不遵守協(xié)議規(guī)定，惡意搶占信道的現(xiàn)象引起了研究人員的關注。由于

2、無線網(wǎng)絡協(xié)議的彈性設計和高度可配置性使無線網(wǎng)絡適配器容易被程序控制。一些自私節(jié)點對軟、硬件進行篡改，如修改無線接口或網(wǎng)絡參數(shù)等，以達到在信道競爭或節(jié)省資源方面占據(jù)優(yōu)勢的目的，更有惡意節(jié)點通過對IEEE802.11協(xié)議作弊達到攻擊目的。由于該協(xié)議內(nèi)在的隨機性和無線介質(zhì)的不可靠性，很難對自私行為和偶然的協(xié)議故障進行區(qū)分，這給攻擊節(jié)點的檢測帶來很大難度。
　　在IEEE802.11中，為了避免信號干擾，采用了一種基于NAV的虛擬介質(zhì)監(jiān)聽

3、技術。協(xié)議中要求所有節(jié)點在探測到RTS/CTS數(shù)據(jù)包之后利用RTS/CTS中的Duration域設置自己的NAV時間，然后開始倒計時直到NAV內(nèi)時間耗盡。協(xié)議規(guī)定，在NAV內(nèi)時間還未結(jié)束之前，節(jié)點一直當作信道處于忙碌狀態(tài)，既不會向網(wǎng)絡中別的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包，也不會嘗試去監(jiān)聽信道。
　　基于上述理論，可以設計如下的一種占用信道攻擊：攻擊節(jié)點偽造 RTS數(shù)據(jù)包中Duration域的數(shù)值，使其遠長于正常數(shù)據(jù)包需要占用信道的時間。這樣在其一

4、跳范圍內(nèi)所有節(jié)點在探測到這個RTS數(shù)據(jù)包之后會用Duration域去設置NAV計時，并且不再探測信道。當接收節(jié)點返回CTS的時候，也會在其一跳范圍內(nèi)產(chǎn)生同樣的效果。長時間如此占用信道，AD HOC網(wǎng)絡中即產(chǎn)生一片數(shù)據(jù)包黑洞，所有進過這個區(qū)域的數(shù)據(jù)包均被發(fā)送中斷，影響網(wǎng)絡的性能，如果一個網(wǎng)絡中存在多個攻擊節(jié)點，那么整個AD HOC網(wǎng)絡就會崩潰。這就是典型的NAV Spoofing占用信道攻擊。
　　IEEE802.11中同時規(guī)定了，

5、當接收節(jié)點在收到Data數(shù)據(jù)包后，需要發(fā)送ACK數(shù)據(jù)包給發(fā)送節(jié)點作為數(shù)據(jù)包已成功發(fā)送的標志。在這個過程中，本文嘗試設計在發(fā)送Data數(shù)據(jù)包之后，接收節(jié)點主動發(fā)送Check NAV數(shù)據(jù)包給自己一跳范圍內(nèi)的所有節(jié)點，使其更新自己的NAV為正常值，發(fā)送節(jié)點在收到ACK數(shù)據(jù)包后，也給自己一跳范圍內(nèi)的所有節(jié)點發(fā)送Check NAV數(shù)據(jù)包，目的相同。以此來嘗試對惡意占用信道攻擊的防御。
　　本文在AD HOC網(wǎng)絡中實現(xiàn)了MAC層搶占信道攻擊（