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無線局域網(wǎng)的安全技術分析及比較

文檔作者：劉峰1 楊陽1 王瑞恒2 文檔來源： 1．解放軍92785部隊 2．解放軍92138部隊		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月30日
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第18卷
V01．18
第12期
No．12
電子設計工程
Electronic Design Engineering
2010年12月
Dec．2010
無線局域網(wǎng)的安全技術分析及比較
劉峰1，楊陽1，王瑞恒2
(1．解放軍92785部隊河北秦皇島066200；2．解放軍92138部隊江蘇常州213000)
摘要：隨著無線局域網(wǎng)的應用領域不斷拓寬，無線局域網(wǎng)的安全越來越受到重視，無線局域網(wǎng)的安全技術也隨之得
到了迅速應用和發(fā)展．為了選擇合適的無線局域網(wǎng)安全技術。根據(jù)在無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡產(chǎn)品中廣泛應用的IEEE802．1ib
標準下提供的安全服務．從無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)加密和安全認證兩大主要安全方面出發(fā)．對目前廣泛應用的安全技術
進行了簡要介紹，并分析了各個安全技術的優(yōu)勢和缺陷．最后對無線局域網(wǎng)的安全技術進行了綜合比較，并做出結論
如何選擇合適的無線局域網(wǎng)安全技術，對于無線局域網(wǎng)安全技術的發(fā)展具有一定的積極意義。
關鍵詞：無線局域網(wǎng)；AP(訪問點)；數(shù)據(jù)加密；安全認證
中圖分類號：7I碼93．1 文獻標識碼：A 文章編號：1674—6236(2010)12-0008—03
Analysis and comparison of WLAN security technology
LIU Fen91，YANG Yang’，WANG Rui-hengz
(1．Unit 92785 ofPLA，Qi,慨,,doo 066200，China；2．Unit 92138 ofPLA，Changzhou 213000，China)
Abstract：With the constant increasing of WLAN application field，security of WLAN is more and more emphasized，and
the security technology of WLAN gets applied and developed髂well．In order to choose the proper WLAN security
technology，this paper bases on the WLAN security service provided by IEEE802．1ib standard which is applied widely in
WLAN network product，from aspects of data encryption and security certification which are major WLAN security services，
briefly introduced the major security technology at present，觸alysed the advantages and disadvantages of the security
technology，and drew a synthetical comparison between WLAN security technology．Finally the conclusion how to choose the
proper WLAN security technology Was given．It makes sense for the development of WLAN security technology．
Key words：WLAN；AP；data encryption；security certification
近年來．隨著局域網(wǎng)應用領域的不斷拓寬和現(xiàn)代通信方
式的不斷變化．尤其是移動和便攜式通信工具的普及．無線
局域網(wǎng)WLAN技術得到迅速應用和發(fā)展，但安全問題一直是
制約無線局域網(wǎng)技術推廣的關鍵因素之一。例如。無線工作
站和無線AP通過無線信道進行數(shù)據(jù)通信，必須通過安全技
術來保證數(shù)據(jù)的安全，以免數(shù)據(jù)被竊聽。實際上，安全問題在
無線局域網(wǎng)設備開發(fā)及解決方案設計時，都得到了充分的重
視。目前．已在無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡產(chǎn)品中廣泛應用的IEEE802．
1lb標準．主要應用數(shù)據(jù)加密和安全認證技術來保障無線局域
網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?
1無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)加密技術
1．1 WrEP加密技術
有線等效保密WEP算法支持64位和128位加密。WEP
中數(shù)據(jù)的完整性是通過32位的CRC值來保證的，在數(shù)據(jù)加
密之前，對協(xié)議數(shù)據(jù)進行CRC計算，得到的結果就是完整性
檢驗向量ICV。對數(shù)據(jù)進行加密時。把ICV加在協(xié)議數(shù)據(jù)之
后，同時對兩者加密，生成在無線局域網(wǎng)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
收稿日期：2010-03—24 稿件編號：201003111
雖然通過WEP加密為無線網(wǎng)絡提供了一定的安全性，但
WEP技術本身存在許多缺陷flI。主要表現(xiàn)為：1)密鑰流重復
使用導致的安全問題．如果數(shù)據(jù)在傳輸途中被截獲并對密文
進行異或運算，就可以得到原始明文的異或形式；2)ICV算
法不合適．ICV是一種基于CRC一32的用于檢測傳輸噪音和
普通錯誤的算法．但是CRC的設計初衷是檢測傳輸中的隨
機錯誤，并非用于保護完整性，CRC一32是信息的線性函數(shù)，
這意味著攻擊者可以篡改加密信息，并很容易地修改ICV；
3)RC4算法存在弱點．RC4采用的KSA算法中有大量弱密
鑰的缺陷。這意味著攻擊者收集到足夠的使用弱密鑰的包
后，對它們進行分析，利用破解工具，可以很容易破解WEP
密鑰。
1．2 TK口加密技術
IEEE802．1li標準采用TKIP作為一種過渡安全解決方
案。它可使用戶在不更新硬件設備的情況下，通過軟件升級
的方法。提高系統(tǒng)的安全。
TKIP是一種對傳統(tǒng)設備上的WEP算法進行加強的協(xié)
議，TKIP與WEP～樣基于RC4加密算法，RCA中固有的問
題仍然存在，但相比WEP算法，將WEP密鑰的長度由40位
作者簡介：劉峰(198仁)，男，河北石家莊人，助理工程師。研究方向：通信對抗。
-8-
萬方數(shù)據(jù)
劉峰，等無線局域網(wǎng)的安全技術分析及比較
加長到128位，初始化向量Iv的長度由24位加長到48位．
并對現(xiàn)有的WEP進行了改進，追加了4種算法121，即消息完
整性代碼(MIC)，能夠防止數(shù)據(jù)被篡改；初始化向量IV順序規(guī)
則防止重放攻擊；每包密鑰構建機制消除弱密鑰：密鑰重新獲
取和分發(fā)機制防止IV重用。極大地提高了加密安全強度。
1．3 CCM咿加密技術
CCMP加密技術，即以高級加密標準AES為核心算法。
CCMP是基于AES的CCM模式，該模式結合了計數(shù)器
Counter模式用于數(shù)據(jù)加密和密碼塊鏈消息認證碼CBC—
MAC用于數(shù)據(jù)認證和完整性保護這兩種技術131。
AES是對稱密鑰分組密碼．IEEE802．1l限定了密鑰長度
和塊長度為128 bit。AES算法的主要優(yōu)點是：設計簡單、密鑰
安裝快、需要的內(nèi)存空間少。在所有平臺上運行良好，支持并
行處理，抵抗所有已知攻擊。AES尚不存在己知的弱點，并通
過了廣泛的密碼學測試。
AES可以用來加密和解密單一的確定長度的數(shù)據(jù)塊．但
實際中真正的消息是不會以固定長度的數(shù)據(jù)塊出現(xiàn)的．為了
能夠利用AES這樣的分組密碼．需要在加密之前定義一種將
任意長度信息轉換為固定長度塊序列的方法，同樣地，這種
方法在解密過程中能從塊中重組信息，這種用于在信息和塊
之間進行轉換的方法被稱為分組密碼的操作模式。有許多操
作模式可以與AES聯(lián)合使用．CCMP使用了一種基于計數(shù)器
模式的CCM模式。
2無線局域網(wǎng)的安全認證技術
2．1開放認證
開放認證方法是802．1lb標準中默認的認證方式．在明
文狀態(tài)下進行認證。通常AP的開放認證有3種策略：第一種
策略為默認方式。允許任何客戶端認證：第二種是只允許認
證帶有合法服務器標識ID(實際為SSID)的客戶端，SSID相
當于密碼的作用：第三種是AP只允許認證MAC地址在AP
的訪問控制列表中的客戶端。開放認證基本上是一個空認
證，即它沒有驗證用戶或機器。開放認證可以配置為使用
WEP或不使用．它通常會與一個有線等效保密WEP密鑰綁
定?？蛻舳丝梢耘c具有正確WEP密鑰的AP、沒有正確WEP
密鑰的AP，甚至沒有WEP密鑰的AP建立連接。只是擁有錯
誤WEP密鑰的客戶端是不能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的。因為所有
數(shù)據(jù)都是加密的。
2．2共享密鑰認證
共享密鑰認證是基于WEP共享密鑰的認證方法．前提
是客戶端和AP中己經(jīng)預先手動設置好了共享密鑰。使用
WEP對認證過程進行加密，但WEP是一種存在缺陷的協(xié)議，
因此共享密鑰認證也存在同樣的缺陷。共享密鑰認證方法的
缺陷主要包括以下兩個方面：1)共享密鑰認證是一種單向的
認證方法。網(wǎng)絡認證了客戶端設備，而客戶端沒有認證網(wǎng)絡，
因而存在假冒AP的威脅，這使得偽裝AP的攻擊容易實現(xiàn)，
任何一個假冒AP都可以騙取合法客戶端的接入．甚至個人
用戶名、口令等敏感信息。2)共享密鑰認證方法無法實現(xiàn)對
客戶端的真正認證，因為一個攻擊者無需知道共享密鑰也可
以騙取合法AP的信任而接人無線網(wǎng)絡中。
23踟2．1X認證
802．1X是一種基于端口的認證協(xié)議，是一種對用戶進行
認證的方法和策略。對于無線局域網(wǎng)來說，端口就是AP和工
作站之間的連接，即一個端口就是一個信道。無線局域網(wǎng)中
802．IX的拓撲結構如圖1所示141。
圖l 無線局域網(wǎng)中802．1X的拓撲結構
Fig．1 Topology structure of WLAN 802．IX
802．IX標準利用IEl【．F提出的PPP(點對點協(xié)議)的EAP
(可擴展身份認證協(xié)議)作為它的認證框架，EAP消息包含在
IEEE802．IX消息中。802．1X及EAP的架構，提供了一個很好
的認證機制，這個認證機制使用認證服務器(例如RADIUS
服務器)統(tǒng)一管理無線局域網(wǎng)絡的使用者，提供雙向的相互
認證，提高了802．1l的認證功能。通過EAP可實現(xiàn)多種上層
認證方法，管理密鑰的分發(fā)，因而非常靈活，具有良好的擴展
性和開放性，廠商可以對該標準進行改進，提供擴展的功能。
但802．1X不像WEP、AES，本身并不是加密算法。因此，它不
能解決802．1 l中因WEP導致的安全缺陷，也不能保證上層
如網(wǎng)絡層、應用層數(shù)據(jù)的安全．在WEP基礎上應用802．Ix只
能擴展無線局域網(wǎng)的安全性能．是更強技術標準推出前的一
種過渡。
3無線局域網(wǎng)的安全技術比較
無線局域網(wǎng)各安全標準通過認證技術和數(shù)據(jù)加密技術
實現(xiàn)了無線局域網(wǎng)的安全服務。
其中．服務集標識符SSID和MAC地址過濾是較低級
別的安全認證技術。通過對無線接入點AP設置SSID。無線
客戶端只有提供了正確的SSID才能訪問AP．因此可以認
為SSID是一個簡單的口令，通過SSID實現(xiàn)口令認證機制。
MAC地址過濾就是將允許訪問無線網(wǎng)絡的客戶端MAC地
址存入AP的地址列表。實現(xiàn)基于物理地址過濾的身份認證
方法。
IEEE為無線局域網(wǎng)提供了3種安全性保護協(xié)議：WEP、
TKIP、CCMP。WEP從被宣稱破解到今天，仍被廣泛使用，絕
非偶然，其原岡除了它簡單易行、速度較快、對硬件要求低的
特點以外，WEP的確也能滿足在安全要求不太高的情況下的
需求．比如家庭和SOHO用戶，WEP提供的保護往往已足夠。
TKIP仍然使用RC4算法。所以支持WEP已有的無線設備，
可以在只做軟件升級的情況下就支持它，但同時TKIP又考
-9-
萬方數(shù)據(jù)
《電子設計工程}2010年第12期
慮了WEP的不足。使用了比WEP更長的IV、密鑰和動態(tài)變局域網(wǎng)安全可以說是“三分靠技術，七分靠策略～，除了選擇
化的密鑰機制．所以TKIP的安全性較之WEP大大提高。適當?shù)陌踩夹g外，更要合理選擇安全策略，在未來工作中
由于TⅪP與WEP相同，也是使用RIM算法．不能從本將著重研究。
質上改變RC4算法存在的安全問題，這種算法并不是最理想?yún)⒖嘉墨I：
的選擇，只能作為802．1li標準推出前的過渡。CCMP使用【l】吳越，曹秀英。胡愛群。等．無線局域網(wǎng)安全技術研究叨．電
AES算法。能把原來的問題解決得更好，是無線局域網(wǎng)當前信科學，2002，18(6)：37枷．
的最高安全標準．由于AES對硬件要求比較高，因此CCMP
無法利用現(xiàn)有設備的基礎進行升級，只能用于通過Wi—Fi認
證的WPA2設備151。
無線局域網(wǎng)各種安全技術安全性比較。如圖2所示。
囡因園園圈麥釃而———————愛瓣
圈2無線局域網(wǎng)安全技術安全性比較
Fig．2 Security co刪gon of WLAN security technology
4結束語
無線局域網(wǎng)在受到越來越多用戶的青睞的同時．其在應
用的過程中所帶來的安全問題也越來越受到人們的關注。本
文通過分析和比較當前在IEEE802．1ib標準下無線局域網(wǎng)的
主要安全技術．說明了各個安全技術的安全性能．對于選擇
合適的無線局域網(wǎng)安全技術提供了參考依據(jù)，若想確保無線
WU Yue。CAO Xiu·)ring，HU Ai-qun，et a1．Research on security
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’t★’|七七’’’’|々|’電|’||’七七★’七七t電’|々々專●’’|七七專★’’七七七’電電’七★★七’★★’七★’’七七七七★
安森美半導體推出應用于下一代車身電子的汽車方案
安森美半導體(ON Semiconductor)在2010年德國慕尼黑電子展(Electroniea 2010)推出專門針對汽車終端市場的三款新
產(chǎn)品。應用于當前及下一代車身電子。
新的NCV732I是一款全面的本地互連網(wǎng)絡(LIN)收發(fā)器，它的設計用于在低數(shù)據(jù)率車栽網(wǎng)絡(IVN)應用中作為LIN協(xié)定
控制器與物理總線之問的接口。NCV7321提供極佳的電磁兼容性(EMC)，以及高迭13 kV的強固系統(tǒng)級靜電放電(ESD)性能，
從而不需要外部ESD元件．非常適合；氣車應用中嚴格的環(huán)境。利用安森美半導體創(chuàng)新的13T技術，高壓及敏感的數(shù)字技術能
夠共存在同一芯片上。NCV7321采用高密度、節(jié)省空間的SOIC一8封裝，典型應用包括多種豐身電子功能，如門鎮(zhèn)、電動視鏡及
座椅調(diào)節(jié)器。以及其它功能，如電子轉向鎖和輪胎監(jiān)測電子控制單，L(ECU)。NCV7321板佳地迭致汽車省電目標，體眠模式下
的電流消耗僅為10斗A。其他關鍵特性包括熱關閉、模糊短路保護及45 V負載突降保護。
安森美半導體新的NCV7608是一款8路可配置低端，高端驅動器。這器件通過AECQIOX-12(A版)認證，采用高密度
SOIc一28W封裝．能夠在—lo oC至+150 oC的結溫下工作。NCV7608具有3．15 V至5．25 V的寬輸入電壓范圍，并具有8路完全
獨立的輸出驅動器．能夠任意配置為高端、低端或半橋配置組合，為需要驅動大量負載的設計人員提供極靈活的方案。這器件
通過集成的標準串行外設接口執(zhí)行所有輸出段的數(shù)字控制，這種功能還能獲取診斷故障信息。此外，4個通道能藉外部控制輸
入引腳進行脈寬調(diào)制(PWM)控制。這新器件在25℃時的典型導通阻抗(RDSON)僅為1．2 Q．能大幅延長電池使用時閽。規(guī)范完
備的NCV76嘴還提供正，負瞬態(tài)保護、過流保護及過溫保護功能。其集成鉗位電路(在高端及低端工作模式下)確保過溫保護
及欠壓鎮(zhèn)定。
此外。安森熒半導體還宣布開發(fā)NCV786xx電源鎮(zhèn)流器及雙LED驅動器產(chǎn)品平臺。應用于先進的LED前照燈系統(tǒng)。這產(chǎn)
品平臺的開發(fā)是為了配合驅動高達60 V電壓的多串LED、以PWM調(diào)光維持色溫及控制平均電流的系統(tǒng)級要求。使設計人員
能夠以一顆系統(tǒng)級芯片(SoC)器件控制遠光燈及近光燈、日閱行車燈、轉向指示燈及霧燈。這平臺能夠與外部微控制器通信，在
上電后改變工作參數(shù)、檢測LED短路及提供先進的系統(tǒng)診斷。咨詢編號：2010121001

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