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廣域網接入認證計費系統中的關鍵技術研究與實

發布時間:2015-12-05 11:53

  廣域網接入認證計費系統要對網絡用戶進行認證、授權、計費以及流量控制等運營管理需求的功能。目前此類認證計費技術主要有以下三種:PPPoE+Radius、DHCP+WEB+Radius、以及802.1X+Radius三種方式。因為802.1X認證方式具有安全可靠、簡潔高效等優點而被廣泛使用。本系統在802.1X協議提供的功能基礎上,結合WinPcap的網絡底層訪問技術,避免了IP地址盜用、ARP地址欺騙等各類安全隱患。

  1、認證計費系統解決方法的現狀

  公司目前應用的認證計費系統就是采用網絡底層訪問技術,利用winPcap這個分組捕獲庫完成了防NAT{-~理等多種功能。WinPcap是一個免費的分組捕獲庫,用它可以在windows操作平臺上來實現對底層包的截取過濾。它是獨立于主機協議(如TCP/IP)而發送和接收原始數據報,從而監聽網絡上傳輸的數據包。利用此編程技術,IP地址盜用、帶寬控制等問題也得到了很好地解決。

  2、認證計費系統中關鍵技術的分析與解決

  2.1 IP地址盜用

  目前防止IP地址盜用的方法有許多,如靜態路由技術、交換機控制技術等。本系統中則采用了IP地址綁定技術。IP地址是可以隨時更本文由論文聯盟http://www.LWlm.cOm收集整理換,而網卡上的MAC地址則是唯一固定不變的、用戶無法更改的。因此,通過IP地址和MAC地址在路由器和交換機上的綁定可以有效地避免IP地址被盜用,加強網絡的安全性。

  在本系統中采用了IP地址與MAC地址自動綁定的方法。首先由網管中心給每一臺計算機分配一個IP地址,首次使用該地址時,由客戶端程序將查詢到的本機IP地址和MAC地址一起發送給管理服務器,服務器自動進行記錄。用戶要首先運行客戶端程序進行驗證,成功后則允許用戶接入到Internet,此后每隔一段時間客戶端程序都要把相關信息發送給服務器,如果服務器檢測出有不符的信息,則會中斷客戶機的internet連接。

  2.2 NAT代理

  造成網費收入流失最主要的原因就是NAT代理技術的使用,即多人利用同一IP地址訪問網絡。這一技術實現時要使用雙網卡或是多IP地址,因此,如果能夠檢測到雙網卡或多IP地址則有使用該技術的嫌疑,可中斷此連接。

  為達到這一功能,系統利用winPcap捕獲數據包進行分析處理。程序中主要使用了可以獲得適合的網絡接口的列表:Libpcap中的 pcap_findalldevs( )函數。它返回一個pcap_if結構的列表,根據此列表就可以判斷出每個網絡接口的信息。若有多于兩個網卡或IP地址的情況,則反饋給相關功能模塊,從而禁止網絡功能。

  2.3 ARP地址欺騙

  TCP/IP網絡依據IP地址進行數據包轉發,IP地址用來確定網絡上的主機地址,是個三層協議地址,而當IP包被送到數據鏈路層時,則需要使用物理地址來識別主機或節點。因此,主機在發送數據前需要知道下一跳IP地址的物理地址。ARP的作用就是獲取與IP地址相對應的主機MAC地址。查詢獲得后,主機就會將IP地址到硬件MAC地址之間的映射存放到本機的一個可以動態刷新的ARP高速緩存中。在發送報文前,主機先在ARP高速緩存中查找是否有目標IP地址對應的目的MAC地址。但是這個映射主機并不會檢查結果的合法性,而ARP欺騙正是利用TARP協議的這種機制。

  2.4 帶寬控制

  局域網建立初期出口帶寬各為100M,因為沒有對用戶帶寬進行限制,不少用戶經常抱怨網速太慢。經分析統計,網絡的帶寬主要為BitTorrent、HTTP、eDonkey、WinMedia、Real、FTP等應用程序所占用。這些應用當然可以通過路由器或交換機的關閉一部分端口來實現,但隨著技術的不斷發展,各種軟件使用了動態端口甚至HTTP協議來躲避端口的檢測,無法進行限制,缺乏靈活性。

  針對這種狀況,加之網絡各類應用層出不窮,如果靠檢測各類應用是無法跟上技術發展的。一方面,考慮到普通用戶使用網絡的情況,我們采用取了簡便有效的方法:即限定每個IP地址的流量,而不管用戶使用什么應用協議。計算機網絡數據的輸出模型如圖2所示。

  流量控制可以通過決定包是否加入排隊、拋棄或是延遲從而達到限率、優先級控制以及限流的目的。客戶端向服務器提供客戶信息,服務器端則完成帶寬分配、流量控制的任務。在Linux2.2及以上的版本內核里,可以利用iprouter命令集提供的tc命令完成帶寬分配。

  作者:金瑛

學術參考網:http://www.qfkih.com.cn/jsj/wl/142239.html

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