安全无线局域网增强媒体接入控制功能的关键技术及实现

利用多线程和消息队列的软件设计方法  

本系统的MAC 层协议的开发是基于嵌入式Linux 操作系统进行软件开发的。 Linux 系统本身开放源代码，正在被广泛运用于嵌入式系统中。 另外，Linux 提供了丰富的线程库，并且规定了严格的线程同步通信机制，而线程的优点就是能用尽量小的系统开销实现多任务，因此在嵌入式Linux 系统开发也是从线程的角度来考虑任务处理。   

在软件开发的过程中，整个软件体系按各个功能模块划分，它们是并行运行的任务，需要并发地执行，这就需要操作系统上执行多任务操作。 而且各个功能模块并不是独立运行的，它们之间需要进行实时的消息通信，即信号交互，此外消息还要携带信息(例如需要被处理的数据包、STA 目前的状态、AP 是否处于竞争期等) ，另一个正在运行的模块一旦读到了此消息，就要根据信号的不同类型而做相应的处理，或者进行状态的切换。 模块与模块之间(线程间) 信号交互需要运用Linux 系统进程间通信的方法，这也是软件设计的重点与难点所在。Linux 系统中的IPC (interprocess communication) 函数提供了系统中多个进程之间相互通信的方法，包括管道、命名管道、消息队列、信号量、共享存储区等。   

基于对软件需求的分析以及Linux 系统IPC 机制的分析，软件设计采用了多线程编程，用线程与各功能模块相对应，各线程并发地执行，它们之间利用消息队列来进行消息通信。 多线程之间还牵涉到一个同步的问题，本文使用了互斥锁和信号量。 互斥锁mutex 是一种简单的加锁方法来控制共享资源的存取。 但它只有2 个状态:锁定和非锁定。 而信号量通过允许线程阻塞和等待另一个线程的信号方法，弥补了mutex 的不足，当接收到一个信号时，阻塞线程将会被唤醒，并试图获得相关的mutex 锁。 通过信号量的使用实现了线程同步机制。  

结语  

本文在IEEE 802.11 标准以及IEEE 802.1x协议的基础上提出了安全无线局域网系统，改进了现有IEEE 802.11 标准的接入控制方法和加密方法。 同时本文还阐述了其关键技术和实现方法。SWLAN 通过增强了IEEE 802.11 的媒体接入控制功能，提高了无线局域网的安全性。 同时，考虑到新的安全接入控制方案对原有无线局域网的影响，本系统结合了IEEE 802.11 的已有功能，使得对现有设备的改进更为方便，降低了新的接入控制方法对原有无线局域网性能的影响。