柯俊霄

[摘要]探討無線網(wǎng)絡中實現(xiàn)安全通信的若干手段，并對比它們之間的差異，供同行參考。

[關鍵詞]無線網(wǎng)絡 安全通信 手段 對比

中圖分類號：TN92文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0120066－01

一、引言

無線通信采用無線電波傳輸，具有保密性強、移動性高、抗干擾性好、架設與維護容易等特點，還能支持移動計算，越來越成為室外通信的最佳方案。目前無線通信可以實現(xiàn)計算機局域網(wǎng)、無線接入、網(wǎng)際互聯(lián)、圖文傳真、電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、數(shù)據(jù)采集和遙測遙控等，已經(jīng)成為現(xiàn)代通信手段的重要組成部分。因此，無線網(wǎng)絡的安全通信技術成為業(yè)界的研究熱點。

二、無線網(wǎng)絡的安全通信措施

（一）WLAN的安全保障

雖然目前廣泛使用的跳頻擴頻技術可以讓人難于截取，但也只是對普通人難而已，隨著通信技術的飛速發(fā)展，相信很快就會普及起來。

IEEE802.11標準制定了如下3種方法來為WLAN的數(shù)據(jù)通信提供安全保障：

1．使用802.11的服務群標識符SSID。但是，在一個中等規(guī)模的WLAN上，即使每年只進行兩次基本群標識符的人工修改，也足以證明這是一個低效的不可靠的安全措施。

2．使用設備的MAC地址來提供安全防范，顯然這也是一個低水平的防護手段。

3．安全機制相比前兩種效果要好得多，即WEP(Wired Equivalent Privacy)。它是采用RC4算法來加密傳輸?shù)木W(wǎng)絡分組，通過WEP協(xié)議來保護進入無線網(wǎng)的身份驗證過程。但從有線網(wǎng)連接到無線網(wǎng)是通過使用某些網(wǎng)絡設備進行連接（即網(wǎng)絡適配器驗證，而不是利用網(wǎng)絡資源進行加密的），還有其他的一些不可靠問題，人們在重要點的加密場合，都不使用WEP安全協(xié)議。

（二）VPN與IPSec的作用

VPN首先是用于在Internet上擴展一個公司的網(wǎng)絡當然公司的部門或子公司在地理上位于不同的地域，甚至在不同的國家。VPN是一個加密了的隧道，在隧道中它對IP中的所有數(shù)據(jù)進行封裝。在VPN中最常用的兩種隧道協(xié)議是，點對點隧道協(xié)議PPTP和第二層隧道化協(xié)議LTP，它們分別是由微軟和Cisco公司開發(fā)的。還有一種現(xiàn)在也在VPN中廣泛使用的有隧道功能的協(xié)議即IPSec，它還是一個IETF建議IP層安全標準。IPSec首先是作為IPv4的附加系統(tǒng)實現(xiàn)的，而IPv6則將該協(xié)議功能作為強制配置了。

（三）IPSec協(xié)議及其實施

IPSec協(xié)議包括如下：驗證頭AH(Authentication)，封裝安全載荷ESP(Encapsulation Security Payload)，Internet密鑰交換IKE(Internet Key Exchange)，Internet安全關聯(lián)和密鑰管理協(xié)議ISAKMP(Internet Security Association and Key Management Protocol)及轉碼。IPSec體系定義了主機和網(wǎng)關應該提供的各科能力，討論了協(xié)議的語義，以及牽涉到IPSec協(xié)議同TCP/IP協(xié)議套件剩余部分如何進行溝通的問題。封裝安全載荷和驗證頭文檔定義了協(xié)議、載荷頭的格式以及它們提供的服務，還定義了包的處理規(guī)則。轉碼方式定義了如何對數(shù)據(jù)進行轉換，以保證其安全。這些內容包括：算法、密鑰大小、轉碼程序和算法專用信息。IKE可以為IPSec協(xié)議生成密鑰。還有一個安全策略的問題，它決定了兩個實體間是否能夠通信，采取哪一種轉碼方式等。

IPSec的工作模式有如下2種：

1．通道模式：這種模式特點是數(shù)據(jù)包的最終目的地不是安全終點。路由器為自己轉發(fā)的數(shù)據(jù)包提供安全服務時，也要選用通道模式。在通道模式中，IPSec模塊在一個正常的普通IP 數(shù)據(jù)包內封裝了IPSec頭，并增加了一個外部IP頭。

2．傳送模式：在傳送模式中，AH和ESP保護的是傳送頭，在這種模式中，AH和ESP會攔截從傳送層到網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)包，并根據(jù)具體情況提供保護。例如：A、B是兩個已配置好的主機，它們之間流通的數(shù)據(jù)包均應予以加密。在這種情況采用的是封裝安全載荷(ESP)的傳送模式。若只是為了對傳送層數(shù)據(jù)包進行驗證，則應采用“驗證頭(AH)”傳送模式。IPSec可以在終端主機、網(wǎng)關/路由器或兩者之間進行實施和配置。

（四）一個實現(xiàn)無線通信加密的方法

在給出下面加密方案之前，首先確定加密的位置：綜前所述，選擇在TCP/IP協(xié)議的IP層進行加密（當然也含了解密功能，下同）處理，可以達到既便利又滿足盡可能與上下游平臺無關性。

為了敘述方便，筆者定義一個抽象實體：加密模塊，當它是一臺PC或工控機時，它就是具備基本網(wǎng)絡協(xié)議解析與轉換功能的安全（加密）網(wǎng)關；當它是一個DSP或FPGA芯片時，它就是一個具備網(wǎng)絡協(xié)議功能的加密芯片；當它是一個與操作系統(tǒng)內核集成的軟件模塊時，它就是一個加密模塊。至此，就形成如下加密方案的雛形：

1．在無線網(wǎng)絡的橋路器或是無線Hub與有線LAN間置一加密模塊，這時可用一臺功能強勁的PC或是工控機（方便戶外攜帶使用），最好是雙CPU的，具備強大的數(shù)學運算能力，實現(xiàn)網(wǎng)絡層到鏈路層之間的功能和IP數(shù)據(jù)包的加解密功能。

2．Black Box：對FPGA(Field Programmable Gate Array)進行集群，初定為由3塊FPGA芯片構成，1塊加密，1塊解密，1塊進行協(xié)議處理。之所以要求集群，是基于這樣一個事實：由獨立的一塊100－1000MIPS的FPGA芯片完成協(xié)議處理和加解密這樣超強度的運算處理，缺乏可行性。

3．在購買第三方廠商的無線HUB及橋路器時，與廠商進行技術合作，要求他們在設備上提供FPGA的接口，邏輯上FPGA只完成IP包數(shù)據(jù)的加解密功能，不涉及協(xié)議處理（由廠商的軟硬件平臺完成）。但這涉及知識產(chǎn)權歸屬的問題，對廠商來說，由他們來實現(xiàn)這一點是非常容易的。

三、小結

網(wǎng)絡協(xié)議是數(shù)據(jù)傳輸安全的基礎，加密技術是數(shù)據(jù)傳輸完全的核心技術，通訊傳輸機制是數(shù)據(jù)傳輸安全的實現(xiàn)方式，網(wǎng)絡管理是數(shù)據(jù)傳輸安全的保障，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的安全傳輸是在多方面機制的共同作用下實現(xiàn)的。因此，研究網(wǎng)絡安全機制也應從網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡傳輸、數(shù)據(jù)加密及安全認證機制等多方面進行探討，網(wǎng)絡的安全性應當在網(wǎng)絡運行機制中的各個環(huán)節(jié)中得到保障。

參考文獻：

[1]趙冬梅、徐寧、馬建峰，無線網(wǎng)絡安全的風險評估[J].網(wǎng)絡安全技術與應用，2006.(03).

[2]張東黎，無線網(wǎng)絡安全與認證[J].網(wǎng)絡安全技術與應用，2005.(04).

[3]黃晶，確保無線網(wǎng)絡安全 實現(xiàn)文件安全共享[J].微電腦世界，2002.(23).

[4]張昕楠，消除無線網(wǎng)絡安全風險[J].軟件世界，2006，(01).