無線通信的安全機制

目前，利用安全漏洞犯罪的案件有很多。普華永道公司受英國貿易與工業(yè)部委托進行的一項調查顯示，英國去年由于安全問題而導致的損失達到了180億美元，比兩年前增加了約50%。越來越多的數(shù)據顯示，無線安全問題造成的損失一直在增長。越來越多的企業(yè)、用戶已經意識到無線安全問題的嚴重性。
 
在無線通信中，主要的安全技術有兩種，即信息加密技術和身份認證技術。

由于無線信道是開放的，所以不能依靠信道的安全來保護信息，必須假設入侵者可以獲得信道中傳輸?shù)膬热?，所以要通過加密技術對信息進行保護。由于無線信道的開放性，每個合法用戶與服務網絡之間沒有固定的線路連接，同時還要支持全球漫游，所以身份認證是一項非常重要的工作。

主流無線技術的安全機制

短距離無線通信(包括UWB、藍牙、RFID等)、無線局域網(WLAN)、無線城域網(WiMAX)、無線廣域網(包括WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等)的安全標準已陸續(xù)出臺。

無線射頻識別技術(RFID)又稱為電子標簽技術，是20世紀90年代興起的一項自動識別技術。目前廣泛使用的無源RFID系統(tǒng)還沒有非?？煽康陌踩珯C制，無法對數(shù)據進行很好的保密。RFID數(shù)據很容易受到攻擊，主要是因為RFID芯片本身以及芯片在讀或寫數(shù)據的過程中很容易被黑客利用。

藍牙技術是一種有關無線數(shù)據與語音通信的開放性全球規(guī)范，以低成本的近距離無線連接為基礎，為固定與移動設備通信環(huán)境建立一個特別的連接。藍牙采取的安全機制適用于對等通信，即雙方以相同方式實現(xiàn)認證與加密規(guī)程。藍牙采用的跳頻技術在一定程度上提供了一道安全保障，同時，藍牙系統(tǒng)在應用層和鏈路層還設置了較可靠的安全管理機制。例如，鏈路層使用4個實體提供安全性，包括一個公開的長度為48bit的藍牙設備地址、長度為128bit的認證密鑰、長度為8bit~128bit的加密密鑰和長度為128bit的隨機數(shù)。從這些密鑰的長度可以看出，藍牙技術的安全性還是有保障的。

但是，現(xiàn)有藍牙安全機制也存在兩個主要問題：一是單元密鑰的使用問題，在鑒權和加密過程中，由于單元密鑰沒有改變，第三方可利用此密鑰來竊取信息；另一個是藍牙單元提供的個人識別碼(PIN碼)的不安全問題，由于大多數(shù)應用中PIN碼是由4位十進制數(shù)組成，所以采用窮舉法很容易攻擊成功。

WLAN采用無線通信技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)電纜，并提供傳統(tǒng)有線局域網能提供的功能。其安全機制主要包括以下幾方面。

第一，使用MAC地址訪問列表，每個無線工作站網卡都具有惟一的物理地址標識，因此可以通過手工維護AP(接入點)中的一組允許訪問或不允許訪問的MAC地址列表，實現(xiàn)物理地址過濾。物理地址過濾屬于硬件認證，不是用戶認證，如果增加用戶，就需要在MAC地址列表中手工添加用戶的MAC地址。MAC地址列表需要隨時更新，目前都是采用手工維護方式。這種方式的擴展能力很差，只適用于小型無線網絡。

第二，采用加密手段。盡管WEP(有線等效加密)已被證明是比較脆弱的，但是采用加密方式比明文傳播還是要安全一些。另外，用戶也可以采用TKIP(臨時密鑰完整性協(xié)議)技術替代現(xiàn)有的簡單WEP加密技術。這種方式的優(yōu)勢在于不需要更換全部硬件設備，僅僅通過更新驅動程序和軟件就可以實現(xiàn)。此外，對于有高安全性要求或大型的無線網絡，VPN(虛擬專用網絡)方案是一個更好的選擇。

WiMAX是基于IEEE 802.16系列寬頻無線標準的寬帶無線技術，可以替代現(xiàn)有的有線和DSL連接方式。

目前，IEEE 802.16存在著巨大的安全隱患。WiMAX只能提供單向認證，而且密鑰的質量不高，還可能產生漏洞。另外，WiMAX還存在管理協(xié)商漏洞，即管理幀協(xié)商交互過程的安全性不夠。

WCDMA、CDMA200以及TD-SCDMA是第三代移動通信系統(tǒng)的主流技術。其中，WCDMA和TD-SCDMA的安全規(guī)范由3GPP組織制定。CDMA2000的安全規(guī)范由以北美為首的3GPP2組織制定。從算法角度看，3GPP和3GPP2允許將比較弱的加密算法標準化。

在3G中引入無線公鑰基礎設施(WPKI)標準，其內容涉及WPKI的運作方式、WPKI如何與現(xiàn)行的公鑰基礎設施(PKI)服務相結合等。WPKI中定義了三種不同的通信安全模式。在證書編碼方面，WPKI證書格式盡量減少常規(guī)證書所需的存儲量。

證書編碼的機制有兩種：一是重新定義一種證書格式，以減少X.509證書的尺寸；二是采用橢圓曲線(ECC)算法，減少證書的尺寸。在相同安全強度下，ECC密鑰的長度比其他算法的密鑰要短得多。WPKI還在工程任務組(IETF)公鑰基礎設施X.509證書(PKIX)中限制了一個數(shù)據區(qū)的尺寸。由于WPKI證書是PKIX證書的一個分支，因此還要考慮與PKI之間的互通性。

但是，3G網絡在安全性方面仍然不夠完善，如不能防止用戶或網絡否認曾進行過的行為，入侵者通過對網絡服務的干擾或濫用，可導致系統(tǒng)拒絕服務或系統(tǒng)服務質量降低等。

安全決定商業(yè)化

隨著網絡技術的不斷發(fā)展，無線網絡也在向著多樣化、寬帶化、智能化和安全化的方向發(fā)展。其中，安全問題成了無線通信網絡能否大規(guī)模商業(yè)化的關鍵點?；谏厦娴姆治隹梢钥闯?，無線技術在安全問題上或多或少都存在一些缺陷或漏洞，這使得研究未來無線通信中的安全機制顯得特別重要。

隨著科技的發(fā)展，攻擊與安全機制的改進幾乎是同步的。為了保證用戶傳輸信息的保密性、完整性、可用性、可控性和不可否認性，要求未來移動通信安全機制向著健壯化、透明化、科學化和個性化方向發(fā)展?！?

                               幾種無線技術的安全機制比較

鏈 接:無線通信安全機制的發(fā)展方向

由私鑰密碼體制向混合密碼體制轉變是未來無線通信安全機制的發(fā)展方向之一。

未來的移動通信系統(tǒng)將針對不同的安全特征和服務，采用私鑰密碼體制和公鑰密碼體制相混合的體制，充分利用這兩種體制的優(yōu)點。

3G的整個安全體系仍是建立在假定網絡內部絕對安全的基礎之上，當用戶漫游時，核心網絡之間假定相互信任，鑒權中心依附于交換子系統(tǒng)。

隨著移動通信標準化的發(fā)展，終端在不同運營商甚至異種網絡之間的漫游也會成為可能，因此應增加核心網之間的安全認證機制。隨著移動電子商務的廣泛應用，更應盡量減少或避免網絡內部人員的干預。未來的安全中心應能獨立于系統(tǒng)設備,具有開放的接口，能獨立地完成雙向鑒權、端到端數(shù)據加密等功能。

隨著密碼學的發(fā)展以及移動終端處理能力的提高，新的密碼技術，如量子密碼、橢圓曲線密碼以及生物識別等技術將在移動通信系統(tǒng)中獲得廣泛應用。

加密算法和認證算法自身的抗攻擊能力更強大，可以保證傳輸信息的保密性、完整性、可用性、可控性和不可否認性。移動通信網絡的安全要體現(xiàn)面向用戶的理念。用戶能自己選擇所要的保密級別，安全參數(shù)既可由網絡默認，也可由用戶設定。