支持認證多種WiFi熱點系統的設計與實現

1 引言

隨著智能移動設備終端的快速普及，移動互聯網的需求越來越大，WiFi熱點的數量也越來越多?？蛻舳顺绦蜻B接不同的網絡接入點的時候，需要根據不同的網絡接入點提供不同的參數進行驗證。在這種情況下，可能因為不同的WiFi熱點認證所需要的協議不同，而存在不斷修改或者升級所述客戶端程序的風險。

本文提供一個種無須修改或者升級客戶度應用程序，即可實現所述客戶端程序在不同的WiFi熱點的登錄。為了適應不同的驗證服務器，增加一個協議適配處理服務器來統一兼容各種認證協議，從而保證了客戶端的穩定性。

WiFi全稱WirelessFidelity，實質上是一種商業認證，具有WiFi認證的產品符合IEEE 802.11a /b /g /n 無線網絡規范，它是當前應用最為廣泛的WLAN 標準，一般工作在2.4Ghz 頻段。WiFi是一種可以將個人電腦、手持設備（如PAD、手機）等終端以無線方式互相連接的技術，事實上它是一個高頻無線電信號。 無線保真是一個無線網絡通信技術的品牌，由WiFi聯盟所持有。目的是改善基于IEEE 802.11標準的無線網路產品之間的互通性。有人把使用IEEE 802.11系列協議的局域網就稱為無線保真。甚至把無線保真等同于無線網際網路（WiFi是WLAN的重要組成部分）。

2 WiFi 認證系統的基本原理

WiFi 認證系統的基本流程：（1）用戶連接到AP（無線熱點）；（2）用戶打開瀏覽器輸入任意網址，頁面重定向到Portal頁面；（3）用戶輸入賬號和密碼；（4）用戶認證（Radius認證）；（5）返回認證結果給Portal Server；（6）認證通過的賬號用戶可以正常上網了。如圖1所示。

AP是（Wireless） Access Point的縮寫，即（無線）訪問接入點。如果無線網卡可比作有線網絡中的以太網卡，那么AP就是傳統有線網絡中的HUB，也是目前組建小型無線局域網時最常用的設備。AP相當于一個連接有線網和無線網的橋梁，其主要作用是將各個無線網絡客戶端連接到一起，然后將無線網絡接入以太網（這正是Access Point名稱的本義）。

RADIUS（Remote Authentication Dial In User Service）是一種客戶端、服務器結構的協議，RADIUS協議支持PAP（密碼認證協議）、CHAP（詢問握手認證協議）等多種認證方式，其認證機制非常靈活，每個廠商都可以擴充自己的專有屬性。RADIUS協議是在IETF的RFC2865和2866中定義的。RADIUS是基于UDP 的一種客戶機/服務器協議。RADIUS客戶機是網絡訪問服務器，它通常是一個路由器、交換機或無線訪問點。RADIUS服務器通常是在UNIX或Windows 2000服務器上運行的一個監護程序。RADIUS 協議的認證端口是1812 ，計費端口是1813。

3 支持認證多種WiFi熱點系統的認證流程

如圖2所示，支持多種WiFi熱點系統的認證流程：（1）用戶連接到AP（無線熱點）；（2）客戶端程序訪問任意的http請求，頁面重定向到Portal頁面；（3）客戶端程序將相應的參數信息發送給多協議適配服務器；（4）多協議適配服務器根據客戶端程序傳過來的參數，計算出認證所需的相關信息，返回給客戶端程序；（5）客戶端程序根據多協議適配服務器返回的認證所需的相關信息發起認證請求；（6）用戶認證（Radius 認證）；（7）返回結果給Portal Server；（8）認證通過的賬號用戶可以正常上網了；（9）根據上述業務需求，可以提出適配實現過程。如圖2所示。

4 系統架構

系統架構包括三層：終端、接入層以及賬號管理層，如圖3所示。

終端主要包括無線上網終端。主要包括瀏覽器和客戶端應用程序等。

接入層包括Portal服務器和多協議適配服務器。Portal服務器是提供Portal 認證的服務器，用戶通過可以通過Portal服務器發起認證請求。Portal服務器可以是不同的WiFi服務供應商的服務器，比如中國移動、中國聯通和中國電信等WiFi運營商提供的Portal服務器。多協議適配服務器根據用戶應用程序發過來的相關信息，比如用戶Mac、手機號等相關的用戶信息，從多協議適配數據庫讀取相關的協議信息，計算出認證所需要的相關信息，將認證相關的信息返回給相應的應用程序，多協議適配是自建的一個服務器集群，用以保證服務的穩定性。

賬號管理層主要包括Radius賬號服務器。Radius賬號服務器提供賬號的管理功能，包括賬號的生成、認證、查詢和刪除等。Radius服務器和Portal 服務器一一對應，一個廠商Radius服務器對應一個相應的Portal服務器，也就是說Radius服務器可以是不同的WiFi服務供應商的服務器，比如中國移動、中國聯通和中國電信等WiFi運營商提供的Radius服務器。

多協議適配服務器分作兩個階段進行工作：業務模型定義和業務模型的執行。

4.1 業務模型定義

按照既定的定義方式對獲得認證的業務關系進行定義，得到業務認證模型。

4.2 業務模型的執行

滿足業務模型觸發條件時，對制定的業務模型進行實例化（即確定相關聯的業務實例），并且將業務模型實例交由業務執行器執行。執行的過程如圖4所示。在上述方案中，業務需求直接表達在適配模型之中。

5 適配模型

5.1 對適配過程的表達

模型能夠實現過程描述。

（1）順序過程：模型中元素的排列順序隱含著所要求的順序過程。

（2）分支過程：使用“switch”開關語句實現條件、二選一、多選一和多選多的分支過程。在switch語句中，使用“condition”描述判別條件，使用“state”描述判別條件結果狀態的指定（可以制定多個state）。則當條件計算的結果滿足state確定的狀態時，將執行state 語句所包含的操作。這些操作可以是表達式，或者是子過程，從而實現過程的嵌套。

（3）循環過程：使用“while”語句實現循環過程。當“condition”所表達的判斷結果滿足“state”所指定的狀態時，則執行將執行state語句所包含的操作。這些操作可以是表達式，或者是子過程，從而實現過程的嵌套。然后再進行新的一次condition計算與判斷，直到沒有任何state狀態被滿足為止。

5.2 對適配操作的表達

對數據適配操作采用適配表達式來描述。適配表達式由數據源、數據操作和數據目的地所構成。

（1） 數據源。業務對象的屬性、內存變量（對中間計算結果的引用）或者其他（如對XML文檔數據的引用等），數據源可以是來自于不同業務對象、中間變量等的集合。

（2）數據操作。包括三種情況，即空操作（NULL）——直接將源數據放入目的地（直接引用）；簡單操作（simpleOpe）——由SQL語句構成的數據操作集，可以實現通常的數據檢索、統計操作；復雜操作（complexOpe）——必須調用操作構件才能實現的操作。這種操作構件可能是即定的內部函數，或者是定制開發的專用構件。

（3）數據目的地。適配操作結果的存儲（對象屬性等）。

6 結束語

綜上所述，當從所述客戶端應用程序發起認證請求的時候，多協議適配服務器根據所述接入請求中的參數及登錄所述應用程序的終端的信息，生成認證所需的參數信息。其中所述客戶端應用程序的參數包括驗證服務器相應的認證協議信息，所述生成認證所需要的份參數符合所述驗證服務器相應的認證協議，使得所述驗證服務器修改客戶端應用程序登錄權限以允許所述客戶端應用程序 登錄所述網絡接入點；向所述客戶端應用程序發送應答消息，所述應答消息中包含所述認證所需參數，使得所述客戶端應用程序 向所述網絡接入點發送登錄請求以登錄網絡。

因此，所述應用的客戶程序在整個登錄網絡接入點的過程中，只需要做一個媒介的角色，而無須根據所述客戶端穿過來的參數生成所述可被驗證服務器識別，符合所述驗證服務器相應的認證協議的認證參數，而是由所述多協議處理服務器生成符合不同驗證服務器的相應協議的驗證信息，因而可以在不同的驗證協議時，無須修改或者升級所述客戶端應用程序，即可實現所述客戶端應用程序 在不同的驗證協議下登錄所述網絡接入點。

參考文獻

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作者簡介：

李原野（1980-），女，漢族，吉林吉林人，中科院軟件所，碩士，國家知識產權局專利局，審查員。