本發(fā)明涉及通信技術(shù)領域，尤其涉及一種無線MAC嗅探掃描方法及其裝置。

背景技術(shù)：

在無線系統(tǒng)中，為了便于無線系統(tǒng)AP(Access Point，訪問接入點)的部署，需要了解AP附近是否存在未關(guān)聯(lián)AP及已關(guān)聯(lián)本AP的無線終端，，從而提供更加精確的無線服務，這一過程就需要通過AP掃描功能實現(xiàn)，一般我們將把這功能叫做無線MAC(Media Access Control，媒體訪問控制)嗅探掃描，掃描獲取的信息包括MAC地址、RSSI(Received Signal Strength Indication，接收信號強度)以及噪底。

無線MAC嗅探掃描是通過截獲無線終端/未關(guān)聯(lián)AP發(fā)送的probe req(探測請求)廣播包，來獲得無線終端/未關(guān)聯(lián)AP的信息。然而收包一般是通過軟中斷機制實現(xiàn)的，也就是每收到一個包都會產(chǎn)生一個軟中斷，但是，內(nèi)核中軟中斷不能被長時間占用。

如果每收到一個probe req廣播包就相應地產(chǎn)生一個軟中斷，然后把probe req廣播包直接上報給用戶進程，這個過程雖然不會讓軟中斷時間過長，但若整個區(qū)域存在大量無線終端/未關(guān)聯(lián)AP同時發(fā)送probe req廣播包時，會導致內(nèi)核不停的像用戶進程發(fā)送消息；且接收到probe req廣播包會出現(xiàn)較多MAC地址重復的包，無疑會上報大量MAC地址重復的無用信息，不但消耗大量內(nèi)核CPU而且會過多占用內(nèi)核層和用戶層之間的通信通道。

另外，如果每收到一個probe req廣播包就產(chǎn)生一個軟中斷，然后過濾MAC都中相同的包再緩存到隊列，這個過程為了數(shù)據(jù)的一致性要對隊列加鎖；且數(shù)據(jù)的查找、插入、刪除等操作都將占用軟中斷時長，容易導致軟中斷異常而導致內(nèi)核崩潰。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種無線MAC嗅探掃描方法及其裝置，有效解決了抓取探測數(shù)據(jù)包時內(nèi)核軟中斷占用時間過長的問題。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種無線MAC嗅探掃描方法，應用于無線接入設備，包括：

S1抓取終端發(fā)送的探測數(shù)據(jù)包；

S2無線接入設備內(nèi)核進入軟中斷；

S3將探測數(shù)據(jù)包放入緩沖區(qū)進行緩存，并生成探測數(shù)據(jù)包記錄；

S4無線接入設備內(nèi)核結(jié)束軟中斷，正常運行；

S5預設內(nèi)核線程從緩沖區(qū)讀取探測數(shù)據(jù)包記錄進行處理。

在本技術(shù)方案中，無線接入設備抓取到終端發(fā)送的探測數(shù)據(jù)包之后隨即將其緩存入緩沖區(qū)中，而不是立馬對探測數(shù)據(jù)包進行處理；之后，采用預設內(nèi)核線程對探測到的數(shù)據(jù)包進行處理。將運算量大的數(shù)據(jù)處理過程轉(zhuǎn)移到的預先添加的內(nèi)核進程中進行處理，有效避免了由于數(shù)據(jù)處理導致內(nèi)核軟中斷占用時間過長的問題。

進一步優(yōu)選地，在步驟S3中具體包括，將探測報數(shù)據(jù)放入環(huán)形緩沖區(qū)進行緩存。

在本技術(shù)方案中，預設內(nèi)核線程和內(nèi)核軟中斷通過環(huán)形緩沖區(qū)共享數(shù)據(jù)，且緩沖區(qū)為無鎖的環(huán)形緩沖區(qū)，不會對無線接入設備中運行的軟中斷程序造成任何影響，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

進一步優(yōu)選地，在步驟S5中具體包括：

S51預設內(nèi)核線程讀取緩沖區(qū)，獲取探測數(shù)據(jù)包記錄；

S52解析讀取到的探測數(shù)據(jù)包記錄，并對MAC地址重復的探測數(shù)據(jù)包記錄進行過濾；

S53基于探測數(shù)據(jù)包的MAC地址變更內(nèi)核哈希表；

S54上報變更后內(nèi)核哈希表至用戶空間。

在本技術(shù)方案中，在預設的內(nèi)核線程中對探測數(shù)據(jù)包進行過濾處理，以此將無線接入設備的內(nèi)核隔離，若處理過程出現(xiàn)問題，只是預設內(nèi)核線程出現(xiàn)問題，不會導致內(nèi)核崩潰，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

進一步優(yōu)選地，在步驟S52中，還解析出每條記錄中探測數(shù)據(jù)包的背景噪聲和接收時間，以及發(fā)射該探測數(shù)據(jù)包終端的信號強度。

進一步優(yōu)選地，在步驟S53中具體包括：

基于探測數(shù)據(jù)包的MAC地址在當前內(nèi)核哈希表中進行查找；

若在當前內(nèi)核哈希表中查找到相同的MAC地址，則更新該MAC地址關(guān)聯(lián)的信號強度、背景噪聲以及接收時間；

若在當前內(nèi)核哈希表中未查找到相同的MAC地址，則將該探測數(shù)據(jù)包的MAC地址、信號強度、背景噪聲以及接收時間形成新的記錄插入當前內(nèi)核哈希表。

進一步優(yōu)選地，在步驟S54中具體包括：

當變更后內(nèi)核哈希表中預設空間滿或預設上報周期超時，上報變更后內(nèi)核哈希表至用戶空間。

本發(fā)明還提供了一種無線MAC嗅探掃描裝置，應用于無線接入設備，包括：

數(shù)據(jù)包抓取模塊，用于抓取終端發(fā)送的探測數(shù)據(jù)包；

內(nèi)核軟中斷模塊，基于數(shù)據(jù)包抓取模塊抓取到的探測數(shù)據(jù)包軟中斷無線接入設備內(nèi)核；

緩存模塊，用于在無線接入設備內(nèi)核軟中斷之后，緩存數(shù)據(jù)包抓取模塊探測到的探測數(shù)據(jù)包，并生成探測數(shù)據(jù)包記錄；

內(nèi)核軟中斷結(jié)束模塊，用于在探測數(shù)據(jù)包緩存入緩存模塊之后，結(jié)束無線接入設備內(nèi)核的軟中斷；

數(shù)據(jù)處理模塊，用于從緩沖區(qū)讀取探測數(shù)據(jù)包記錄進行處理。

在本技術(shù)方案中，數(shù)據(jù)包抓取模塊抓取到終端發(fā)送的探測數(shù)據(jù)包之后隨即將其緩存入緩存模塊中，而不是立馬對探測數(shù)據(jù)包進行處理；之后，采用數(shù)據(jù)處理模塊(內(nèi)核進程)對探測到的數(shù)據(jù)包進行處理。將運算量大的數(shù)據(jù)處理過程轉(zhuǎn)移到的預先添加的數(shù)據(jù)處理模塊(內(nèi)核進程)中進行處理，有效避免了由于數(shù)據(jù)處理導致內(nèi)核軟中斷占用時間過長的問題。

進一步優(yōu)選地，所述緩存模塊為一環(huán)形緩沖區(qū)。

在本技術(shù)方案中，緩沖區(qū)為無鎖的環(huán)形緩沖區(qū)，不會對無線接入設備中運行的軟中斷程序造成任何影響，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

進一步優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理模塊中包括：

數(shù)據(jù)讀取單元，用于讀取緩沖區(qū)，獲取探測數(shù)據(jù)包記錄；

數(shù)據(jù)包解析單元，用于解析讀取到的探測數(shù)據(jù)包記錄，獲取探測數(shù)據(jù)包的MAC地址；具體探測數(shù)據(jù)包記錄的解析結(jié)果包括：每條記錄中探測數(shù)據(jù)包的MAC地址、背景噪聲和接收時間，以及發(fā)射該探測數(shù)據(jù)包終端的信號強度；

數(shù)據(jù)包過濾單元，基于數(shù)據(jù)包解析單元解析出的MAC地址對MAC地址重復的探測數(shù)據(jù)包記錄進行過濾；

哈希表變更單元，基于數(shù)據(jù)包解析單元解析出的MAC地址變更內(nèi)核哈希表；

哈希表上報單元，用于將變更后的內(nèi)核哈希表上報至用戶空間。

在本技術(shù)方案中，在數(shù)據(jù)處理模塊(預設內(nèi)核線程)中對探測數(shù)據(jù)包進行過濾處理，以此將無線接入設備的內(nèi)核隔離，若處理過程出現(xiàn)問題，只是預設內(nèi)核線程出現(xiàn)問題，不會導致內(nèi)核崩潰，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

進一步優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理模塊中還包括一MAC地址查找單元，基于探測數(shù)據(jù)包的MAC地址在當前內(nèi)核哈希表中進行查找；

若在當前內(nèi)核哈希表中查找到相同的MAC地址，則哈希表變更單元更新該MAC地址關(guān)聯(lián)的信號強度、背景噪聲以及接收時間；

若在當前內(nèi)核哈希表中未查找到相同的MAC地址，則哈希表變更單元將該探測數(shù)據(jù)包的MAC地址、信號強度、背景噪聲以及接收時間形成新的記錄插入當前內(nèi)核哈希表。

在本發(fā)明提供的無線MAC嗅探掃描方法及其裝置中，在抓取終端發(fā)送的探測數(shù)據(jù)包之前在內(nèi)核中添加一條內(nèi)核線程；之后，將抓取到的探測數(shù)據(jù)包直接放進緩沖區(qū)中進行緩存；最后，預設內(nèi)核線程讀取該緩沖區(qū)中的探測數(shù)據(jù)包對其進行處理。將運算量大的數(shù)據(jù)處理過程轉(zhuǎn)移到的預先添加的內(nèi)核進程中進行處理，有效避免了由于數(shù)據(jù)處理導致內(nèi)核軟中斷占用時間過長的問題。同時將無線接入設備的內(nèi)核隔離，若處理過程出現(xiàn)問題，只是預設內(nèi)核線程出現(xiàn)問題，不會導致內(nèi)核崩潰，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

附圖說明

下面將以明確易懂的方式，結(jié)合附圖說明優(yōu)選實施方式，對上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點及其實現(xiàn)方式予以進一步說明。

圖1為本發(fā)明中無線MAC嗅探掃描方法流程示意圖；

圖2為本發(fā)明中預設內(nèi)核線程處理探測數(shù)據(jù)包流程示意圖；

圖3為本發(fā)明中無線MAC嗅探掃描裝置示意圖；

圖4為本發(fā)明中數(shù)據(jù)處理模塊一種實施方式示意圖；

圖5為本發(fā)明中數(shù)據(jù)處理模塊另一種實施方式示意圖。

附圖標號說明：

100-無線MAC嗅探掃描裝置，110-數(shù)據(jù)包抓取模塊，120-內(nèi)核軟中斷模塊，130-緩存模塊，140-內(nèi)核軟中斷結(jié)束模塊，150-數(shù)據(jù)處理模塊，151-數(shù)據(jù)讀取單元，152-數(shù)據(jù)包解析單元，153-數(shù)據(jù)包過濾單元，154-哈希表變更單元，155-哈希表上報單元，156-MAC地址查找單元。

具體實施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實施方式。

如圖1所示為本發(fā)明提供的無線MAC嗅探掃描方法流程示意圖，具體該無線MAC嗅探掃描方法應用于無線接入設備，從圖中可以看出，在該無線MAC嗅探掃描方法中包括：S1抓取終端發(fā)送的探測數(shù)據(jù)包(probe req包)；S2無線接入設備內(nèi)核進入軟中斷；S3將探測數(shù)據(jù)包放入緩沖區(qū)進行緩存，并生成探測數(shù)據(jù)包記錄；S4無線接入設備內(nèi)核結(jié)束軟中斷，正常運行；S5預設內(nèi)核線程從緩沖區(qū)讀取探測數(shù)據(jù)包記錄進行處理。

具體來說，在步驟S3中具體包括，將探測報數(shù)據(jù)放入環(huán)形緩沖區(qū)進行緩存。由緩沖區(qū)為無鎖的環(huán)形緩沖區(qū)，不會對無線接入設備中運行的軟中斷程序造成任何影響，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。另外，上述無線接入設備包括無線AP、無線路由器等，在此不做限定。

在一個具體實施例中，上述環(huán)形緩沖區(qū)的大小設置為512條記錄，每條記錄中包括13個字節(jié)，共6656個字節(jié)；其中，每條記錄中包括的13各字節(jié)具體包括：MAC地址6個字節(jié)，終端的信號強度(RSSI)1個字節(jié)，背景噪聲(Noise Floor)2個字節(jié)，接收時間(Timestamp，接收時的時間戳)4個字節(jié)。在其他實施例中，環(huán)形緩沖區(qū)還可以為其他大小，根據(jù)實際應用進行設定，在此不做限定。

如圖2所示，在步驟S5預設內(nèi)核線程從緩沖區(qū)讀取探測數(shù)據(jù)包記錄進行處理中，具體包括：S51預設內(nèi)核線程讀取緩沖區(qū)，獲取探測數(shù)據(jù)包記錄；S52解析讀取到的探測數(shù)據(jù)包記錄，并對MAC地址重復的探測數(shù)據(jù)包記錄進行過濾；S53基于探測數(shù)據(jù)包的MAC地址變更內(nèi)核哈希表(KVHLIST)；S54上報變更后內(nèi)核哈希表至用戶空間。

具體，在步驟S52中，對探測數(shù)據(jù)包記錄進行解析，解析出每條記錄中探測數(shù)據(jù)包的MAC地址，同時還包括每條記錄中探測數(shù)據(jù)包的背景噪聲和接收時間，以及發(fā)射該探測數(shù)據(jù)包終端的信號強度。之后，根據(jù)每條記錄中探測數(shù)據(jù)包的MAC地址對探測包記錄進行過濾，將MAC地址相同的記錄去除(這里說的MAC地址具體指源MAC地址，MAC地址相同說明發(fā)自同一終端的探測數(shù)據(jù)包，這樣有效避免了重復無用信息的上報，節(jié)約了資源)，得到過濾后的探測數(shù)據(jù)包記錄。之后，在步驟S53中，基于過濾后的探測數(shù)據(jù)包記錄中每條記錄的MAC地址對內(nèi)核哈希表進行變更，最后在步驟S54中將變更后的內(nèi)核哈希表上傳到用戶空間。在這一過程中，在預設的內(nèi)核線程中對探測數(shù)據(jù)包進行過濾處理，將無線接入設備的內(nèi)核隔離出來，若處理過程出現(xiàn)問題，如崩潰等，也只是預設內(nèi)核線程出現(xiàn)問題，不會導致內(nèi)核崩潰，無疑提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

更進一步來說，在步驟S53中對內(nèi)核哈希表進行變更的過程具體包括：基于探測數(shù)據(jù)包的MAC地址在當前內(nèi)核哈希表中進行查找；若在當前內(nèi)核哈希表中查找到相同的MAC地址，則更新該MAC地址關(guān)聯(lián)的信號強度、背景噪聲以及接收時間；若在當前內(nèi)核哈希表中未查找到相同的MAC地址，則將該探測數(shù)據(jù)包的MAC地址、信號強度、背景噪聲以及接收時間形成新的記錄插入當前內(nèi)核哈希表。直到變更后內(nèi)核哈希表中預設空間滿或預設上報周期超時，上報變更后內(nèi)核哈希表至用戶空間，實現(xiàn)無線MAC嗅探掃描。

如圖3所示為本發(fā)明提供的無線MAC嗅探掃描裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，具體該無線MAC嗅探掃描裝置100應用于無線接入設備，從圖中可以看出，在該無線MAC嗅探掃描裝置100中包括：數(shù)據(jù)包抓取模塊110、內(nèi)核軟中斷模塊120、緩存模塊130、內(nèi)核軟中斷結(jié)束模塊140以及數(shù)據(jù)處理模塊150，其中，內(nèi)核軟中斷模塊與數(shù)據(jù)包抓取模塊110連接，緩存模塊130與內(nèi)核軟中斷模塊120連接，內(nèi)核軟中斷結(jié)束模塊140與緩存模塊130連接，數(shù)據(jù)處理模塊150與內(nèi)核軟中斷結(jié)束模塊140連接。

在工作過程中，首先，使用數(shù)據(jù)包抓取模塊110抓取終端發(fā)送的探測數(shù)據(jù)包，并在抓取到的探測數(shù)據(jù)包之后發(fā)送信號至內(nèi)核軟中斷模塊120；內(nèi)核軟中斷模塊120接收到該信號之后，隨即軟中斷無線接入設備內(nèi)核，即無線接入設備內(nèi)核進入軟中斷程序；接著，將抓取到的探測數(shù)據(jù)包緩存入緩存模塊130并生成探測數(shù)據(jù)包記錄；且在緩存之后，內(nèi)核軟中斷結(jié)束模塊140結(jié)束無線接入設備內(nèi)核的軟中斷；最后，數(shù)據(jù)處理模塊150從緩沖區(qū)讀取探測數(shù)據(jù)包記錄進行處理。

具體來說，上述緩存模塊130為一環(huán)形緩沖區(qū)，由緩沖區(qū)為無鎖的環(huán)形緩沖區(qū)，不會對無線接入設備中運行的軟中斷程序造成任何影響，有效提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。上述數(shù)據(jù)處理模塊150為一預先添加的內(nèi)核線程，專用于對抓取到的探測數(shù)據(jù)包進行處理。另外，上述無線接入設備包括無線AP、無線路由器等，在此不做限定。

在一個具體實施例中，上述環(huán)形緩沖區(qū)的大小設置為512條記錄，每條記錄中包括13個字節(jié)，共6656個字節(jié)；其中，每條記錄中包括的13各字節(jié)具體包括：MAC地址6個字節(jié)，終端的信號強度(RSSI)1個字節(jié)，背景噪聲(Noise Floor)2個字節(jié)，接收時間(Timestamp，接收時的時間戳)4個字節(jié)。在其他實施例中，環(huán)形緩沖區(qū)還可以為其他大小，根據(jù)實際應用進行設定，在此不做限定。

進一步來說，如圖4所示為上述數(shù)據(jù)處理模塊150一種實施方式示意圖，具體在本實施方式中，在該數(shù)據(jù)處理模塊150中具體包括：數(shù)據(jù)讀取單元151、數(shù)據(jù)包解析單元152、數(shù)據(jù)包過濾單元153、哈希表變更單元154以及哈希表上報單元155，其中，數(shù)據(jù)包解析單元152與數(shù)據(jù)讀取單元151連接，數(shù)據(jù)包過濾單元153與數(shù)據(jù)包解析單元152連接，哈希表變更單元154分別與數(shù)據(jù)讀取單元151、數(shù)據(jù)包解析單元152以及數(shù)據(jù)包過濾單元153連接，哈希表上報單元155與哈希表變更單元154連接。

在工作過程中，數(shù)據(jù)讀取單元151讀取緩沖區(qū)，獲取探測數(shù)據(jù)包記錄；之后，數(shù)據(jù)包解析單元152對讀取到的探測數(shù)據(jù)包記錄進行解析，解析出每條記錄中探測數(shù)據(jù)包的MAC地址，同時還包括每條記錄中探測數(shù)據(jù)包的背景噪聲和接收時間，以及發(fā)射該探測數(shù)據(jù)包終端的信號強度。之后，數(shù)據(jù)包過濾單元153根據(jù)每條記錄中探測數(shù)據(jù)包的MAC地址對探測包記錄進行過濾，將MAC地址相同的記錄去除，得到過濾后的探測數(shù)據(jù)包記錄。接著，哈希表變更單元154基于過濾后的探測數(shù)據(jù)包記錄中每條記錄的MAC地址對內(nèi)核哈希表進行變更；最后，哈希表上報單元155將變更后內(nèi)核哈希表上報至用戶空間。在這一過程中，在預設的內(nèi)核線程中對探測數(shù)據(jù)包進行過濾處理，將無線接入設備的內(nèi)核隔離出來，若處理過程出現(xiàn)問題，如崩潰等，也只是預設內(nèi)核線程出現(xiàn)問題，不會導致內(nèi)核崩潰，無疑提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

對上述實施方式進行改進，如圖5所示，在該數(shù)據(jù)處理模塊150中除了包括數(shù)據(jù)讀取單元151、數(shù)據(jù)包解析單元152、數(shù)據(jù)包過濾單元153、哈希表變更單元154以及哈希表上報單元155之外，還包括一MAC地址查找單元156，其基于探測數(shù)據(jù)包的MAC地址在當前內(nèi)核哈希表中進行查找。具體，若在當前內(nèi)核哈希表中查找到相同的MAC地址，則哈希表變更單元154更新該MAC地址關(guān)聯(lián)的信號強度、背景噪聲以及接收時間；若在當前內(nèi)核哈希表中未查找到相同的MAC地址，則哈希表變更單元154將該探測數(shù)據(jù)包的MAC地址、信號強度、背景噪聲以及接收時間形成新的記錄插入當前內(nèi)核哈希表。直到變更后內(nèi)核哈希表中預設空間滿或預設上報周期超時，哈希表上報單元155將變更后內(nèi)核哈希表上報至用戶空間，實現(xiàn)無線MAC嗅探掃描。

應當說明的是，上述實施例均可根據(jù)需要自由組合。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。