CN101001190A - 用于选择性冲突检测的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在至少包括第一设备(1)和第二设备(2)的网络(3)中的方法，网络中两个设备同时发送分组产生冲突。所述方法包括步骤：所述第一设备发出包括第一部分和第二部分的分组，所述第二部分至少包括所述分组的源地址和目的地址的标识；所述第二设备接收所述分组的所述第一部分；以及在接收所述分组的所述第二部分期间，在所述第二设备检测到冲突的情况下，所述第二设备发出指示冲突检测的分组。本发明还涉及用于实现所述方法的一种发送设备和一种接收设备。

Description

用于选择性冲突检测的方法和设备
技术领域
本发明涉及用于选择性冲突检测的方法和设备。
背景技术
载波侦听多路访问(CSMA)机制是网络通信中普遍使用的方案，其中所有的设备可以在任意时间在网络上发送消息。通常，设备在发送分组之前验证不存在其它通信量。无论如何，在这种环境下，两个站可以在同一时间发送消息，这种情况下会出现冲突。
为了避免冲突，定义了两种对策。2002年3月8日的IEEE标准802.3-2002版本文档中的IEEE 802.3标准定义了冲突检测(CSMA/CD)。IEEE标准802.11-2003版本文档中的IEEE 802.11标准定义了冲突避免(CSMA/CA)。
关于CSMA/CD，设备通过在发送消息时监听载波以检测冲突。如果在所发送和所接收之间出现了不同，那么检测到冲突。
关于CSMA/CA，设备通过在发送之前询问介质的可用性以避免冲突。IEEE802.11标准定义了请求发送分组(注解为RTS)和清除发送分组(注解为CTS)。想要发送数据分组的第一设备首先向第二设备发送RTS分组，并在发送数据分组之前等待来自第二设备的CTS分组。当第二设备成功地接收到数据分组时，它发送确认控制分组(注解为ACK)。接收ACK信号通知的发送机设备推断没有出现冲突。
在现有技术中，ACK信号通知是未验证的。验证的确认可以用于知晓确认的发送方是否是数据分组的正确接收方。然而，这将需要具有正确关键资料的先前存在的环境以及不总是可用的密码解决方案。
如下文所述，因为无线局域网(注解为WLAN)中的所有设备在同一时间接收数据，所以WLAN的CSMA/CA方案中可能会出现一种攻击。
在IEEE 802.11类型的WLAN中，第一设备向第二设备发送数据分组。当接收到数据分组时，第二设备向第一设备发送ACK分组。
攻击者包括位于第一设备附近的第三设备和位于第二设备附近的第四设备。一旦第一设备向第二设备发送数据分组，那么第四设备就发送分组，这引起了网络中的冲突。另外，第三设备始终对由第一设备发送的分组做出确认。结果，第二设备不会从第一设备接收到任何消息，而第一设备认为第二设备已经正确地接收到消息。
这种选择性的消息攻击破坏经常用于准备中间人(Man-In-The-Middle)攻击。攻击者可以以非选择性的方式针对每一个分组产生冲突。在这种情况下，网络上不会正确地接收到分组，并且所有设备很快发现网络不可用或受到攻击。
攻击者也可以以选择性的方式仅针对某些分组产生冲突。通常，分组的所有比特不会在同一时间发送，而是顺序地发送。这样，攻击者进行等待，以获得与源地址或目的地址有关的信息。一旦攻击者获得了地址信息，就产生冲突。
US6643296涉及一种用于控制帧冲突的***，能够重试无线LAN中的早先传输。特别地，它描述了几种用于检测冲突以及尽可能地重发发送分组的机制。
2004年7月30日P.Meunier的XP002373781第2部分的网络安全课程涉及地址解析协议(注解为ARP)、CSMA/CA和CSMA/CD范围内的网络安全和多种可能的攻击。
发明内容
本发明涉及一种在至少包括第一设备和第二设备的网络中的方法，网络中两个设备同时发送分组产生冲突。
根据本发明，所述方法在所述第二设备处包括步骤：
-接收包括第一部分和第二部分的分组，所述第二部分至少包括分组的源地址和目的地址的标识；
-在接收所述分组的所述第一部分期间，在检测到冲突的情况下，不发出指示冲突检测的分组；以及
-在接收所述分组的所述第二部分期间，在所述第二设备检测到冲突的情况下，在正确地接收了所述分组的所述第一部分之后，发出指示冲突检测的分组。
如果在接收分组时检测到冲突，所述第二设备向所述第一设备发送冲突检测信息。令人惊讶的是，所述第二设备并不针对其所检测到的所有冲突向所述第一设备发送冲突检测分组。仅当所述第二设备已经接收到部分所述分组且这一部分被正确地接收而没有出现任何冲突时，所述第二设备才发送冲突检测分组。并不会指出在接收所述分组的所述第一部分期间出现的冲突。如果出现如文档中所述的选择性攻击，由于攻击者必须在执行攻击前进行等待，以获得与源地址或目的地址有关的信息，所以所述方法增强了对与所述选择性攻击有关的冲突的检测。
根据本发明，在接收所述分组期间，在所述第二设备没有检测到任何冲突的情况下，所述方法包括步骤：发出指示无冲突检测的分组。
在接收所述分组期间，即使所述第二设备没有检测到冲突，所述第二设备也向所述第一设备发送它没有检测到任何冲突的确认。这时，所述第一设备可以知晓所述第二设备至少在没有任何冲突的情况下已经接收到所述分组。
根据实施例，接收所述分组的所述第一部分的步骤包括步骤：检测所述分组的所述第一部分中的冲突检测字段。
所述分组的所述第一部分包括表明是否对所述分组执行冲突检测机制的指示。有利地，所述指示位于所述分组的所述第一部分中。如果出现如文档中所述的选择性攻击，那么在所述攻击之前，所述第二设备获知所述冲突检测机制。
根据实施例，所述网络是无线局域网。
本发明的另一个目的是一种在至少包括第一设备和第二设备的网络中的方法，网络中两个设备同时发送分组产生冲突。根据本发明，所述方法在所述第一设备处包括步骤：发出包括第一部分和第二部分的分组，所述第一部分包括冲突检测字段，所述第二部分至少包括所述分组的源地址和目的地址的标识。
根据实施例，所述方法在所述第一设备处包括步骤：检测接收到指示冲突检测的分组或接收到指示无冲突检测的分组。
本发明的另一个目的是一种用于在网络上发送分组的设备，网络中两个设备同时发送分组产生冲突，其中，所述分组包括第一部分和第二部分，所述第二部分至少包含所述分组的源地址和目的地址的标识。所述设备包括：用于指示将在所述网络上发送的所述分组的所述第一部分中的冲突检测字段的装置；以及用于发送具有所述冲突检测信息的所述分组的装置。
根据实施例，所述设备包括：用于检测接收到指示冲突检测的分组和接收到指示无冲突检测的分组的装置。
本发明的另一个目的是一种用于在网络中接收分组的设备，所述分组包括具有冲突检测字段的第一部分和包含至少是所述分组的源地址和目的地址的标识的第二部分，网络中两个设备同时发送分组产生冲突。所述设备包括：用于识别接收到的分组的所述第一部分中的冲突检测字段的装置；用于在接收所述分组的所述第二部分期间检测冲突的装置；以及用于在所述检测装置检测到冲突的情况下发出指示冲突检测的分组、并且在所述检测装置没有检测到任何冲突的情况下发出指示无冲突检测的分组的装置。
附图说明
通过下文非限制性的实施例和执行示例，并参考附图，本发明将会得到更好的理解和演示，其中：
图1是示出了根据实施例的设备的框图；
图2是发送设备与接收设备之间的数据交换的表示；
图3是根据IEEE 802.11标准的媒体访问控制帧格式的表示；
图4是表示接收设备的行为的流程图；
图5是表示发送设备的行为的流程图；
图6是详细示出了图1中的第一设备的框图；以及
图7是详细示出了图1中的第二设备的框图。
具体实施方式
在图6和7中，所示出的块纯粹是功能性实体，不需要与物理上分离的实体相对应。也就是说，它们能够以软件的形式形成或以一个或若干集成电路的形式而实现。
典型实施例在IEEE 802.11无线局域网上的传输构架的范围内，但是本发明不限于这种特殊的环境，并且可以应用于可能出现冲突的其它类型的网络中。
图1表示根据实施例的网络3中的第一设备1和第二设备2。网络3是符合IEEE 802.11标准的无线局域网。第一设备1和第二设备2可以是符合IEEE 802.11标准族的接入点或站。
当然，网络3可以包括没有在图中示出的其它设备。
图2示出了冲突检测机制中的不同步骤。
-在步骤S1，第一设备1向第二设备2发送分组；
-在步骤S2，第二设备接收到分组的第一部分。第二设备检测到分组是受保护的分组；
-在步骤S3，第二设备接收到分组的第二部分；
-在步骤S4，由于第二设备没有检测到冲突，第二设备发送NoCOLL分组。如果第二设备在接收分组的第二部分期间检测到冲突，那么第二设备发送COLL分组。
对第二设备接收到的一些分组选择性地执行冲突检测。可以对接收到的所有分组执行冲突检测。可以对分组的子集(例如所有的数据分组)执行冲突检测。根据实施例，可以对所选择的某些分组执行冲突检测。第一设备指示出分组中的冲突检测字段，从而第二设备能够识别这些分组。
具有冲突检测字段的分组是受保护的分组；它涉及接收机中的冲突检测机制。
图3是示出了根据IEEE 802.11标准的IEEE 802.11媒体访问控制帧格式的示图。它包括帧控制字段，所述帧控制字段包括类型和子类型字段。根据实施例，在控制帧中，由类型和子类型字段内的标志指示出冲突检测字段。由第一设备向第二设备发送的分组是类型标识字段值为10的数据分组，如标准中所示的。利用子类型字段值1101来指示冲突检测字段的标识。
冲突检测分组(注解为COLL)是由类型字段值01和子类型字段值0010所标识的控制分组。无冲突检测分组(注解为NoCOLL)是具有类型字段值01和子类型字段值0001的控制分组。
在地址字段之前的帧中指示出冲突检测字段。如果在分组的源地址和目的地址字段之前的帧中存在某些可用的字段，那么可以使用除了类型和子类型字段之外的其它方式来指示冲突检测字段。
根据实施例，分组的第一部分对应于位于地址字段之前的帧的字段，包括帧控制字段和持续时间字段。分组的第二部分包括地址字段和帧的剩余字段。
在另一个实施例中，根据IEEE 802.16标准，帧不包括任何地址字段而是包括连接标识符。连接标识符隐式地指示出分组中的源地址和目的地址。这样，同样在连接标识符字段之前的帧中指示了冲突检测字段。
分组的比特不在同一时间发送，而是顺序地发送。接收机在接收地址字段之前接收到帧控制。接收机甚至在接收地址字段之前(即在知晓接收机是否是分组的目的地之前)就能识别出分组是否受到保护。攻击者也可以在创建选择性冲突之前等待接收地址字段。当出现冲突时，接收机已经知晓分组是受到保护的。
图4中示出了第二设备的行为。如果在第二设备能够检查冲突检测信息之前出现了冲突4.1，那么分组被丢弃并且不向第一设备做出任何指示4.3。
当第二设备接收到分组时，它检查分组是否指示了冲突检测字段4.2。如果未指示冲突检测字段，那么第二设备不会启动冲突检测机制4.3。如果指示了冲突检测字段，那么第二设备针对该分组启动冲突检测机制，并检查是否检测到冲突4.5。如果出现冲突，那么第二设备发送COLL分组4.6。如果没有出现冲突，那么第二设备发送NoCOLL分组4.7。COLL和NoCOLL分组被呈送到第一设备，但是它们不包括任何源地址或目的地址。
这种机制允许检测在接收分组的源地址和目的地址的标识的同时出现的冲突。
即使COLL和NoCOLL分组不包括任何源地址或目的地址，第一设备也知晓与COLL和NoCOLL分组有关的分组。第一设备不会针对许多分组使用冲突检测机制，更不会同时使用。然后，第一设备能够检测COLL和NoCOLL分组的发送方以及与COLL和NoCOLL分组有关的分组。
图5示出了根据冲突检测机制的第一设备的行为。
第一设备决定是否针对分组使用冲突检测机制5.1。
如果第一设备没有设置标志，那么不会针对这个分组启用冲突检测机制5.2。如果第一设备设置了标志，那么冲突检测机制将用于该分组。
如果第一设备接收到COLL分组5.3，那么已经检测到冲突5.4。
如果第一设备没有接收到COLL而接收到NoCOLL分组5.5，那么分组已经正确地发送到接收设备5.6。
如果第一设备既没有接收到COLL也没有接收到NoCOLL，那么第一设备假定第二设备没有接收到分组5.7。
图6是第一设备1的框图。它包括处理装置14、存储装置15、发送装置11、接收装置12和冲突检测字段***装置13。它还包括总线16，用于将所有上述装置互相连接。
图7是第二设备2的框图。它包括发送装置21、接收装置22、冲突检测装置23、冲突检测字段识别装置24、处理装置25、存储装置26和冲突指示装置28。它还包括总线27，用于将所有上述装置互相连接。

Claims (9)

1.一种在至少包括第一设备(1)和第二设备(2)的网络(3)中的方法，在所述网络中两个设备同时发送分组产生冲突，其特征在于，所述方法在所述第二设备处包括步骤：
-接收包括第一部分和第二部分的分组，所述第二部分至少包括所述分组的源地址和目的地址的标识；
-在接收所述分组的所述第一部分期间，在检测到冲突的情况下，不发出指示冲突检测的分组；以及
-在接收所述分组的所述第二部分期间，在所述第二设备检测到冲突的情况下，在已经正确地接收到所述分组的所述第一部分之后，发出指示冲突检测的分组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：在接收所述分组期间，在没有检测到任何冲突的情况下，发出指示无冲突检测的分组。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，接收所述分组的所述第一部分的步骤包括步骤：检测所述分组的所述第一部分中的冲突检测字段。
4.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，所述网络是无线局域网。
5.一种在至少包括第一设备(1)和第二设备(2)的网络(3)中的方法，所述网络中两个设备同时发送分组产生冲突，其特征在于，所述方法在所述第一设备处包括步骤：发出包括第一部分和第二部分的分组，所述第一部分包括冲突检测字段，所述第二部分至少包括所述分组的源地址和目的地址的标识。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：检测接收到指示冲突检测的分组或接收到指示无冲突检测的分组。
7.一种用于在网络(3)上发送分组的设备(1)，所述网络中两个设备同时发送分组产生冲突，
其中，所述分组包括第一部分和第二部分，所述第二部分至少包含所述分组的源地址和目的地址的标识，其特征在于，所述设备包括：
-用于指示将在所述网络上发送的所述分组的所述第一部分中的冲突检测字段的装置(13)；以及
-用于发送具有所述冲突检测信息的所述分组的装置(11)。
8.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，所述设备包括：用于检测接收到指示冲突检测的分组和接收到指示无冲突检测的分组的装置。
9.一种用于在网络(3)中接收分组的设备(2)，所述分组包括具有冲突检测字段的第一部分和至少包含所述分组的源地址和目的地址的标识的第二部分，网络(3)中两个设备同时发送分组产生冲突，其特征在于，所述设备包括：
-用于识别接收到的所述分组的所述第一部分中的冲突检测字段的装置(24)；
-用于在接收所述分组的所述第二部分期间检测冲突的装置(23)；
-用于在所述检测装置检测到冲突的情况下发出指示冲突检测的分组、并且在所述检测装置没有检测到任何冲突的情况下发出指示无冲突检测的分组的装置(28)。
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