无线通信技术-无线通信的安全机制

目前，利用安全漏洞犯罪的案件有很多。普华永道公司受英国贸易与工业部委托进行的一项调查显示，英国去年由于安全问题而导致的损失达到了180亿美元，比两年前增加了约50%。越来越多的数据显示，无线安全问题造成的损失一直在增长。越来越多的企业、用户已经意识到无线安全问题的严重性。

　　在无线通信中，主要的安全技术有两种，即信息加密技术和身份认证技术。

　　由于无线信道是开放的，所以不能依靠信道的安全来保护信息，必须假设入侵者可以获得信道中传输的内容，所以要通过加密技术对信息进行保护。由于无线信道的开放性，每个合法用户与服务网络之间没有固定的线路连接，同时还要支持全球漫游，所以身份认证是一项非常重要的工作。

　　主流无线技术的安全机制

　　短距离无线通信(包括UWB、蓝牙、RFID等)、无线局域网(WLAN)、无线城域网(WiMAX)、无线广域网(包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等)的安全标准已陆续出台。

　　无线射频识别技术(RFID)又称为电子标签技术，是20世纪90年代兴起的一项自动识别技术。目前广泛使用的无源RFID系统还没有非常可靠的安全机制，无法对数据进行很好的保密。RFID数据很容易受到攻击，主要是因为RFID芯片本身以及芯片在读或写数据的过程中很容易被黑客利用。

　　蓝牙技术是一种有关无线数据与语音通信的开放性全球规范，以低成本的近距离无线连接为基础，为固定与移动设备通信环境建立一个特别的连接。蓝牙采取的安全机制适用于对等通信，即双方以相同方式实现认证与加密规程。蓝牙采用的跳频技术在一定程度上提供了一道安全保障，同时，蓝牙系统在应用层和链路层还设置了较可靠的安全管理机制。例如，链路层使用4个实体提供安全性，包括一个公开的长度为48bit的蓝牙设备地址、长度为128bit的认证密钥、长度为8bit~128bit的加密密钥和长度为128bit的随机数。从这些密钥的长度可以看出，蓝牙技术的安全性还是有保障的。

　　但是，现有蓝牙安全机制也存在两个主要问题：一是单元密钥的使用问题，在鉴权和加密过程中，由于单元密钥没有改变，第三方可利用此密钥来窃取信息；另一个是蓝牙单元提供的个人识别码(PIN码)的不安全问题，由于大多数应用中PIN码是由4位十进制数组成，所以采用穷举法很容易攻击成功。

　　WLAN采用无线通信技术代替传统电缆，并提供传统有线局域网能提供的功能。其安全机制主要包括以下几方面。

　　第一，使用MAC地址访问列表，每个无线工作站网卡都具有惟一的物理地址标识，因此可以通过手工维护AP(接入点)中的一组允许访问或不允许访问的MAC地址列表，实现物理地址过滤。物理地址过滤属于硬件认证，不是用户认证，如果增加用户，就需要在MAC地址列表中手工添加用户的MAC地址。MAC地址列表需要随时更新，目前都是采用手工维护方式。这种方式的扩展能力很差，只适用于小型无线网络。

　　第二，采用加密手段。尽管WEP(有线等效加密)已被证明是比较脆弱的，但是采用加密方式比明文传播还是要安全一些。另外，用户也可以采用TKIP(临时密钥完整性协议)技术替代现有的简单WEP加密技术。这种方式的优势在于不需要更换全部硬件设备，仅仅通过更新驱动程序和软件就可以实现。此外，对于有高安全性要求或大型的无线网络，VPN(虚拟专用网络)方案是一个更好的选择。

　　WiMAX是基于IEEE 802.16系列宽频无线标准的宽带无线技术，可以替代现有的有线和DSL连接方式。

　　目前，IEEE 802.16存在着巨大的安全隐患。WiMAX只能提供单向认证，而且密钥的质量不高，还可能产生漏洞。另外，WiMAX还存在管理协商漏洞，即管理帧协商交互过程的安全性不够。

　　WCDMA、CDMA200以及TD-SCDMA是第三代移动通信系统的主流技术。其中，WCDMA和TD-SCDMA的安全规范由3GPP组织制定。CDMA2000的安全规范由以北美为首的3GPP2组织制定。从算法角度看，3GPP和3GPP2允许将比较弱的加密算法标准化。

　　在3G中引入无线公钥基础设施(WPKI)标准，其内容涉及WPKI的运作方式、WPKI如何与现行的公钥基础设施(PKI)服务相结合等。WPKI中定义了三种不同的通信安全模式。在证书编码方面，WPKI证书格式尽量减少常规证书所需的存储量。

　　证书编码的机制有两种：一是重新定义一种证书格式，以减少X.509证书的尺寸；二是采用椭圆曲线(ECC)算法，减少证书的尺寸。在相同安全强度下，ECC密钥的长度比其他算法的密钥要短得多。WPKI还在工程任务组(IETF)公钥基础设施X.509证书(PKIX)中限制了一个数据区的尺寸。由于WPKI证书是PKIX证书的一个分支，因此还要考虑与PKI之间的互通性。

　　但是，3G网络在安全性方面仍然不够完善，如不能防止用户或网络否认曾进行过的行为，入侵者通过对网络服务的干扰或滥用，可导致系统拒绝服务或系统服务质量降低等。

　　安全决定商业化

　　随着网络技术的不断发展，无线网络也在向着多样化、宽带化、智能化和安全化的方向发展。其中，安全问题成了无线通信网络能否大规模商业化的关键点。基于上面的分析可以看出，无线技术在安全问题上或多或少都存在一些缺陷或漏洞，这使得研究未来无线通信中的安全机制显得特别重要。

　　随着科技的发展，攻击与安全机制的改进几乎是同步的。为了保证用户传输信息的保密性、完整性、可用性、可控性和不可否认性，要求未来移动通信安全机制向着健壮化、透明化、科学化和个性化方向发展。　

几种无线技术的安全机制比较