定位技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域中的應(yīng)用

　　3 定位技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用

　　隨著802.11n和Mesh技術(shù)的推出，無線局域網(wǎng)（WLAN）作為一種新興的互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入手段正在逐步改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的基于固定寬帶的上網(wǎng)方式。擺脫了網(wǎng)線的束縛，人們可以通過筆記本電腦、上網(wǎng)本、智能手機等便攜式的終端設(shè)備，在任何部署了無線局域網(wǎng)的場所連接到互聯(lián)網(wǎng)，例如圖書館、商場、咖啡廳、餐廳等公共場所以及辦公大樓等辦公場所，極大地滿足了廣大用戶需要隨時隨地上網(wǎng)的迫切需求。而集中式的無線局域網(wǎng)架構(gòu)的應(yīng)用極大地降低了成本并簡化了無線系統(tǒng)管理、安全和升級等任務(wù)，使得無線局域網(wǎng)得到了迅速普及和快速發(fā)展。

　　無線局域網(wǎng)在終端和接入訪問點（Access Piont）之間采取無線信道作為信息傳輸途徑，較之傳統(tǒng)的固定線路更為開放、便捷的同時，也為網(wǎng)絡(luò)安全帶來了新的挑戰(zhàn)。原有的固定局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、策略和管理方式已經(jīng)不能滿足無線局域網(wǎng)新形勢下對網(wǎng)絡(luò)安全的需求。尤其是對于網(wǎng)絡(luò)安全有較高需求的企業(yè)來說，如何在使用無線局域網(wǎng)改善辦公條件的同時，能夠有效阻止外界的非法訪問、保護敏感信息等是當(dāng)前企業(yè)關(guān)注的焦點。

　　雖然一些標(biāo)準（如Wi-Fi WPA2和802.11i）能夠提供全新水平的無線安全能力并得到了新的監(jiān)視和入侵保護工具的支持，但是企業(yè)的焦點已經(jīng)轉(zhuǎn)向如何將傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全和物理安全相結(jié)合，形成一套基于位置信息的新型網(wǎng)絡(luò)安全解決方案。幫助企業(yè)平衡在為自己的員工和訪客提供移動上網(wǎng)服務(wù)的同時，提供對這種難以管理的自由性進行必要檢查之間的矛盾。

　　例如，企業(yè)在自己的辦公大樓內(nèi)部署了無線局域網(wǎng)，方便員工辦公，但是企業(yè)不希望處于辦公大樓之外的人訪問自己的無線局域網(wǎng)，以防備網(wǎng)絡(luò)攻擊、敏感信息竊取等安全隱患。再比如，企業(yè)因為辦公需要為人力資源部門實現(xiàn)無線上網(wǎng)功能，但是需要限制除人力資源部門以外的無線訪問，以阻止其他人訪問部門內(nèi)部的敏感資料，如員工信息、績效考核信息等。

　　這就是基于位置信息的安全技術(shù)發(fā)揮作用的根本所在：基于用戶的位置信息限制無線局域網(wǎng)訪問權(quán)限。除增加了一層物理安全保護外，定位控制加*問權(quán)限控制還可以防止網(wǎng)絡(luò)單元的過載（并且阻止“拒絕服務(wù)”的攻擊），以及限制訪客在哪里可以訪問網(wǎng)絡(luò)。

　　這種新的網(wǎng)絡(luò)安全思路其實體現(xiàn)了一種“物理圍欄”的概念，即基于訪客的地理位置以及授權(quán)狀態(tài)等因素，從而限制對網(wǎng)絡(luò)訪問的活動。這一理念在技術(shù)上并不難實現(xiàn)，只要將定位技術(shù)引入無線局域網(wǎng)即可實現(xiàn)。

　　用戶的身份基于一種或多種ID（如RFID工牌/訪客牌和移動Wi-Fi設(shè)備）來建立，同時采用定位技術(shù)來確定具體ID的位置，這樣就實現(xiàn)了對用戶適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)訪問級別的設(shè)定。其基本的前提是圍繞每一個移動設(shè)備和每名用戶建立一個虛擬的訪問圍欄。它的工作原理是跟蹤用戶在樓內(nèi)的行動情況，根據(jù)授權(quán)狀態(tài)和是否在指定的允許區(qū)域，來認可或拒絕用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問。

　　“物理圍欄”還可以設(shè)定只有當(dāng)ID卡（物理安全）符合提供給指定的用戶和他的移動設(shè)備時，才能訪問無線局域網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)資源，這樣極大地降低了某人使用其他用戶的便攜機或移動設(shè)備訪問網(wǎng)上非授權(quán)信息的可能性。

　　“地理圍欄”通過對訪客位置進行跟蹤，當(dāng)他/她在會議室與公司其他員工在一起時允許其訪問無線局域網(wǎng)，而離開會議室之后的訪問則予以拒絕。同時，“地理圍欄”還可以在訪客離開允許區(qū)域后發(fā)出告警信息，并終止無線局域網(wǎng)訪問。

　　基于位置信息的安全技術(shù)和用戶、移動設(shè)備身份識別技術(shù)的綜合運用，把網(wǎng)絡(luò)的防護和智能辨認功能提升到更高的層次。“地理圍欄”可以創(chuàng)建一個伴隨每一個移動設(shè)備移動的客戶化的無形圍欄，使網(wǎng)絡(luò)管理員能夠確保每一個設(shè)備僅能訪問網(wǎng)絡(luò)上被授權(quán)的區(qū)域和資源。

　　4 室內(nèi)定位技術(shù)的原理

　　實現(xiàn)基于位置信息的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案的關(guān)鍵在于獲取位置信息，這就需要定位技術(shù)的幫助。“物理圍欄”的應(yīng)用場景大多位于室內(nèi)，所以本文以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為例，簡述室內(nèi)定位技術(shù)的原理。

　　在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點定位技術(shù)中，根據(jù)節(jié)點是否已知自身的位置，把傳感器節(jié)點分為信標(biāo)節(jié)點（Beacon Node）和未知節(jié)點（Unknown Node）。信標(biāo)節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中所占的比例很小，是未知節(jié)點定位的參考點。除了信標(biāo)節(jié)點外，其他傳感器節(jié)點就是未知節(jié)點，它們通過信標(biāo)節(jié)點的位置信息，根據(jù)一定的定位算法計算出自身位置。

　　根據(jù)定位過程中是否測量實際節(jié)點間的距離，把定位算法分成基于距離的（Range-based）定位算法和距離無關(guān)的（Range-free）定位算法。主流的基于距離的定位算法包括極大似然估計法和圓形定位算法。它們的原理是未知節(jié)點通過測量接收信號強度（RSS）獲得與信標(biāo)節(jié)點之間的實際距離，再使用一定數(shù)學(xué)方法獲得自身位置信息。

　　這其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)有兩個：

　　（1）如何將接收信號強度轉(zhuǎn)換為節(jié)點之間的距離。在基于距離的定位算法中，已知發(fā)射節(jié)點的發(fā)射信號強度，接收節(jié)點根據(jù)信號強度，計算出信號的傳播損耗，利用理論和經(jīng)驗?zāi)Ｐ蛯鬏敁p耗轉(zhuǎn)化為距離。實際上這個理論和經(jīng)驗?zāi)Ｐ途褪菬o線信道模型，它將接收信號強度與距離聯(lián)系起來。例如，在自由空間衰落模型中，發(fā)射方和接收方之間的距離越遠，接收信號強度越弱。目前，常用的信道模型包括Nakagami衰落模型、瑞利衰落模型、萊斯衰落模型以及對數(shù)正態(tài)陰影路徑損耗模型。保證定位精確度的首要工作就是選擇正確的信道模型。不同空間的信號衰落規(guī)律是不一樣的，只有根據(jù)具體情況選擇適當(dāng)?shù)男诺滥Ｐ停拍軌蚴菇邮招盘枏姸饶軌蜉^為精確地轉(zhuǎn)換為節(jié)點之間的距離，不至于引入過大的誤差，降低定位精確度。

　　（2）關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于定位算法所使用的數(shù)學(xué)方法至少需要3個信標(biāo)節(jié)點的距離和位置信息才能夠計算未知節(jié)點的位置。而且獲得的信標(biāo)節(jié)點的距離和位置信息越多，定位精確度越高。所以在系統(tǒng)部署的環(huán)節(jié)中，信標(biāo)節(jié)點位置選擇的標(biāo)準是：能夠保證在定位區(qū)域內(nèi)的任何位置都可以接收到至少3個信標(biāo)節(jié)點的信號。而由于建筑物內(nèi)墻壁的阻擋會導(dǎo)致接收信號強度急劇下降，影響接收信號強度轉(zhuǎn)換為實際距離的結(jié)果，所以最好能夠保證在定位區(qū)域內(nèi)的任何位置都可以接收到至少3個視距范圍內(nèi)信標(biāo)節(jié)點的信號。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的原理同樣適用于其他基于無線信號的室內(nèi)定位技術(shù)，例如Wi-Fi，藍牙，RFID等。只是由于所使用的具體的物理層技術(shù)不同，在獲得已知和未知節(jié)點間距離的方法上可能不近相同。通信距離上的差異、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不同也導(dǎo)致基于不同定位技術(shù)的定位系統(tǒng)在部署方面存在差異，但是其大致原理和所使用的定位算法還是相通的。

　　5 結(jié)束語

　　基于位置信息的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)作為一種新興的、跨學(xué)科的安全防護技術(shù)還處于研究和應(yīng)用的初級階段。“物理圍欄”技術(shù)只是定位技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的簡單結(jié)合。隨著研究的深入，基于位置信息的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)必將更為成熟和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也不再局限于無線局域網(wǎng)，而是將在更廣泛的安全領(lǐng)域中發(fā)揮積極的作用。