WiFi动态认证与快速切换的研究与实现

摘要

近年来，基于IEEE802.11的WiFi技术因具有移动性、灵活性和经济性等诸多优点得到了迅速的发展。WiFi信号的空间传播特性有可能造成数据泄露。WiFi热点覆盖范围较小，用户在移动过程中会频繁切换接入点（AP)，切换带来的时延回影响实时性，降低用户体验。因此，解决WiFi的安全性问题和降低切换时延具有重要意义，本文主要工作如下：
　　1、介绍了共享wifi系统的工作原理，调研了国内外研究的现状，对WiFi共享系统进行了设计。
　　2、对WiFi的认证方式进行了研究。针对应用最为广泛的WPA-PSK方式提出了动态密码的认证方案。AP定期自动更新WiFi密码，服务器和移动终端app自动完成认证，剔除非法用户，提高了家庭WiFi网络的安全性。
　　3、对WiFi切换廷时的主要因素进行了分析，并提出了改进的SNC算法增大了命中缓存的概率，有效缩短了扫描时延；将室内不易定位的CPS_NG算法中的定位方式替换为WiFi信号强度定位法：使用预先身份认证机制缩短了认证时延，引入信号强度加信号方差代替原有信号强度直接比较缓减了乒乓效应。
　　4.对共享WiFi的动态密码认证算法和改进SNC切换算法进行了环境搭建和实验验证。移动端软件使用Android开发，无线网络管理和控制使用了wpa_supplicant，服务器使用tomcat搭建，数据的储存和査询使用了MySQL数据库。
　　实验结果表明，动态密码认证策略可以有效剔除非法入侵用户，保证系统安全；改进型SNC切换方案可以将切换时延由原有的约400ms[14]缩短到约36ms，满足诸如Volp，视频流传输等实时性要求较高应用的要求。

目录

声明

1 绪论

1.1 无线局域网的概念

1.2课题背景及研究意义

1.3 国内外研究现状及优缺点

1.4 论文的研究内容与结构

2 WiFi共享系统及方案选择

2.1 总体方案设计

2.2 工作流程

2.3 小结

3 WIFI共享系统安全认证策略

3.1 WiFi安全的威胁

3.2 无线安全概要

3.3 动态密码认证方案设计

3.4 小结

4 快速切换方法的设计

4.1 WLAN的切换时延分析

4.2 邻居图

4.3 预先身份认证

4.4 乒乓效应

4.5 快速切换机制的设计

4.6 小结

5 软件设计与功能验证

5.1 移动端构架

5.2 系统各模块设计

5.3 动态密码认证实验与分析

5.4 快速切换实验与分析

5.5 小结

6 总结与展望

6.1全文总结

6.2展望

致谢

参考文献

在校学习期间所发表的论文、专利、获奖及社会评价等