无线局域网标准的最新发展

目前，曾经火爆一时的无线通信并不一帆风顺，蓝牙、3G都不同程度受到了挫折，或者是比预期发展得缓慢或者是商用时间被迫推迟。只有无线局域网技术一枝独秀。最早的无线局域网主要用在仓库和工厂里，而现在却安装在办公室、住宅，甚至是公共场所。人们熟知的无线局域网的标准是IEEE 802.11b（也称作Wi-Fi或无线以太网），现在，IEEE又制定了新的802.11a和802.11g标准，希望能够提高传输速率以便可以和铜线甚至光纤抗衡。

但是IEEE的802.11系列的802.11b、802.11a、802.11g这三个标准都存在着安全问题。IEEE将推出一些补充的标准来解决现存问题，同时ETSI和其它标准组织也在推出自己的无线局域网标准。标准之争也在悄悄展开，目前尚不能确定谁将是最终的赢家。下面从速率、频段、距离和安全等方面对几个常用的标准进行介绍。

速率

“802.11”后面的字母顺序代表了开始制定协议的时间顺序。显然，802.11a开始制定的时间要早于802.11b，只是因为802.11b采用了相对简单的直序扩频（DSSS）技术，完成得较早，而802.11a采用了较复杂的正交频分复用（OFDM）技术，反而完成得晚。这使得802.11b产品占据了较大的市场份额。

802.11b的速率可以达到11Mb/s，而802.11a可以达到54Mb/s。其实设备制造商经常提到的这些数字对用户起了误导作用，因为物理层的开销至少达到40%，这意味着802.11b的速率至多为6Mb/s，这也仅在理想情况下，通常速率远低于此。所有的无线局域网都使用自由频段，因此容易受到干扰。如产生误码将要导致数据被重新传输，因此误码多了将会严重地影响数据吞吐量。50%的误码率就会使吞吐量降低2/3。还要指出的是，这里提到的是半双工的方式，另外带宽也是共享的。为了降低误码率，协议本身都具有自动降低物理层速率的功能。802.11b有三个低速档次：5.5、2和1Mb/s，802.11a有7个：48、36、24、18、12、9和6Mb/s。

频段

802.11a使用5GHz的较高频段，802.11b使用2.4GHz。这两个频段在很多国家都是自由频段，无需申请就可以使用。无绳电话、蓝牙设备甚至微波炉都使用2.4GHz这个频段，相比之下，5GHz频段没有那么拥挤。另外，每个国家为自由频段分配的带宽不一样，但基本上为5GHz频段分配的带宽都较大，这就允许更多的无线频道存在。2.4GHz频段允许3个频道，而5GHz频段允许11个。每个频道可以对应一个独立的网络。

使用5GHz频段产生的主要问题是：802.11a的产品不能和802.11b相兼容。为了解决这个问题，IEEE开发了802.11g协议，它在和802.11b兼容的基础上提高了速度和传输距离。但是干扰的原因决定了802.11g不可能达到802.11a的高速率，而且这个协议要到2002年秋季才能得到批准，许多设备生产商已经转而直接采用802.11a。

距离

不同无线局域网的覆盖距离也不一样。多数802.11b的网络可以传输100米的距离。采用更高功率的发送器可以延长覆盖距离，但是随之而来的问题是信号将遇到更大的干扰和更多的障碍物。另外无线局域网的安全规则又要求限制发送功率，这些都是影响传输距离的因素。802.11a可以传输的距离和802.11b差不多。虽然从原理上讲高频电磁波更容易被吸收，传输距离较短，但是由于前者采用OFDM技术，可以克服多径效应的影响，两相抵消使两种技术覆盖的距离没有多大差别。但要注意的是，802.11a的54Mb/s速率是在10米以内可达到的，随着距离的增加，速率减小得很快，70多米时就下降到10Mb/s以内了。

802.11g也使用OFDM调制方式，工作频段为2.4GHz，可以和802.11b兼容。它是一个新标准，还没有实验数据来说明它的传输距离，但从OFDM技术的原理来推测应当能达到更远的距离。这个优点将促进802.11g的推广。当然增加传输距离不完全是优势，因为无线带宽是共享的，距离的增加就意味着用户数的增加，每个用户可分配的带宽相应减少。因此802.11g适合在用户较少的环境或者用户对于带宽要求低的场所。另一个问题就是较长的距离将会泄漏信号，入侵者就可能从远端闯入网络。要解决这个问题可以采用定向天线的办法来解决。

安全

2000年10月，802.11b采用的标准安全协议WEP（Wired Equivalent Privacy）被发现存在安全漏洞。它使用40bit密钥来加密数据，每个用户使用相同的密钥，这意味着某个用户的安全漏洞将威胁整个网络的安全。它错误地使用了RC4的初始向量，可以被黑客用来攻击该协议的弱点。现在一些新的产品支持WEP2，IEEE最近将其命名为TKIP（Temporal Key Integrity Protocol），它使用128bit密钥，和WEP完全兼容。但是这也无济于事，因为WEP算法本身容易受攻击。甚至TKIP也更容易受攻击，因为它采用了Kerberos密码，常常可以用简单的猜测方法攻破。IEEE正在制定新的标准来解决这个问题，但是许多用户现在就需要网络安全的保证。目前能够采用的补救措施有：

* 使用WEP协议的时候要注意密钥的管理，每天或每周更换缺省的密钥；

* 用密码保护硬盘和文件夹；

* 改变默认的SSID（无线网络名称）；

* 使用有些产品中提供的会话密钥； * 使用有些产品中提供的MAC地址过滤功能；

* 使用VPN系统，这要求有VPN服务器，客户端软件已经包含在Windows 98第二版、Windows 2000和Windows XP中。

* 对于较大型的或者数据安全要求较高的网络，应当使用其它安全措施。例如使用基于RADIUS或者Kerberos的访问控制，端到端的数据加密、密码保护、用户认证、VPN、SSL（Secure Socket Layer）和防火墙等。Wi-Fi技术无缝集成了这些安全技术。

IEEE802.11b工作组正在制定WEP的扩展协议。就目前的进度而言，升级的功能包括完全不同的私密算法和加强的认证功能。这种方案就是联合采用已经过考验的加密方法，如AES（Advanced Encryption Standard高级加密标准）和已经过考验的认证方法如CBC（Cipher Block Chaining，密码块链）。其中认证采用了信息完整性编码或信息认证编码，认证过程包含对信息的认证而不仅是针对用户的认证。IEEE于2001年7月在波特兰的会议上，基本确定采用OCB（Offset Codebook，分支编码本）方法，它使用128bit的AES块密码和128bit信息认证密钥。目前，OCB-AES128是IEEE802.11b标准修改版中唯一选定的方法，但是业界的领导者可能会选择其它组合。IEEE考虑的是OCB的专利使用费较低，而且与其它方法相比，OCB的运算速度快一倍，对硬件的要求也较低。

目前许多设备商也在提出自己解决安全问题的方法。新出现的802.1x也是其中一种。但它主要解决认证问题，并不是完全的安全方案，而且也未完成。

竞争

符合HomeRF2协议的产品已经面世。从它的名称来看，HomeRF2本意是面向家庭用户，应当简单而且便宜。但是同802.11b相比，它既不简单也不便宜。倒是企业用户看中了它能支持QoS和比WEP可靠的加密系统。

802.11系列协议在欧洲也不受欢迎，他们甚至不允许802.11a在欧洲应用。他们将5GHz频段留给了由ETSI推出的HiperLAN2协议。HiperLAN2和802.11a很相似，也使用OFDM调制方式和同样的数据速率，只是在协议层上更接近ATM。HiperLAN2推出的真实目的不是字面上的LAN协议，它是为宽带移动数据通信而设计，将形成第4代移动通信（4G）的基础。IEEE现正与ETSI联合建立5GHz合作项目，目标是将802.11a和HiperLAN2协议融合起来，暂时定名为5GHz统一协议（5-UP）。通过将2到3个信道捆绑起来，这个标准可以提高数据速率。3个信道就可以使实际吞吐量达到100Mb/s。

这些新的系统将在2003年开始出现。它们拥有高数据速率、QoS保证和无懈可击的安全性，将是对3G和有线数据网络的挑战。

另外，IEEE除了制定上述的三个主要无线局域网协议之外，还在不断改善这些协议，推出或即将推出一些新的协议。如：

* 802.11d，是802.11b使用其它频率的版本，以适应一些不能使用2.4GHz 频段的国家。这些国家中的多数正在清理这个频段。

* 802.11e，在802.11系列协议中增加QoS能力。它用TDMA方式取代类似Ethernet的MAC层，为重要的数据增加额外的纠错功能。

* 802.11f，目的是改善802.11协议的切换机制，使用户能够在不同的交换分区间（无线信道）或者在接入设备间漫游。这就使无线局域网能够提供与移动通信同样的移动性。

* 802.11h，比802.11a能更好地控制发送功率和选择无线信道，与802.11e一起可以适应欧洲的更严格的标准。

* 802.11i，改善802.11最明显的缺陷－安全。

* 802.11j，目的是使802.11a和HiperLAN2网络能够互通，IEEE还没有组成工作组来讨论它。

目前无线局域网市场有些混乱，现有标准不够成熟，新的标准还未出来。而设备生产商已经推出产品，大批用户已经开始使用。已有的投资必然受到保护。因此，802.11b及其升级版本802.11g将会继续得到发展。而802.11a具有54Mb/s的高速率，而且工作于5GHz频段，有很多优势。无线局域网毕竟是局域网技术，标准的选择空间较大，因此，802.11a和HiperLAN2也都将会有自己生存的空间。