为了进一步提高安全性,IEEE 802.1x扩展认证协议采用了WEP2算法,即将启动源密钥由64位提升为128位。
移动节点可被要求周期性地重新认证以保持一定的安全级。
4.2 WPA保护机制
Wi-Fi Protected Access(WPA,Wi-Fi保护访问)是Wi-Fi联盟提出的一种新的安全方式,以取代安全性不足的WEP。WPA采用了基于动态密钥的生成方法及多级密钥管理机制,方便了WLAN的管理和维护。WPA由认证、加密和数据完整性校验三个部分组成。
(1) 认证
WPA要求用户必须提供某种形式的证据来证明它是合法用户,才能拥有对某些网络资源的访问权,并且这是是强制性的。WPA的认证分为两种:第一种采用802.1x+EAP(Extensible Authentication Protocol)的方式,用户提供认证所需的凭证,如用户名密码,通过特定的用户认证服务器来实现。另一种为WPA预共享密钥方式,要求在每个无线局域网节点(AP、STA等)预 先输入一个密钥,只要密钥吻合就可以获得无线局域网的访问权。
(2) 加密
WPA采用TKIP(Temporal Key Integrity Protocol,临时密钥完整性协议)为加密引入了新的机制,它使用一种密钥构架和管理方法,通过由认证服务器动态生成、分发密钥来取代单个静态密钥、把密钥首部长度从24位增加到128位等方法增强安全性。而且,TKIP利用了802.1x/EAP构架。认证服务器在接受了用户身份后,使用802.1x产生一个唯一的主密钥处理会话。然后,TKIP把这个密钥通过安全通道分发到AP和客户端,并建立起一个密钥构架和管理系统,使用主密钥为用户会话动态产生一个唯一的数据加密密钥,来加密每一个无线通讯数据报文。
(3) 消息完整性校验
除了保留802.11的CRC校验外,WPA为每个数据分组又增加了一个8个字节的消息完整性校验值,以防止攻击者截获、篡改及重发数据报文。
4.3 VPN的应用
目前许多企业以及运营商已经采用虚拟专用网(VPN)技术。虚拟专用网(VPN)技术是指在一个公共IP网络平台上通过隧道以及加密技术保证专用数据的网络安全性,其本身并不属于802.11标准定义,但是用户可以借助VPN来抵抗无线网络的不安全因素,同时还可以提供基于RADIUS的用户认证以及计费。可以通过购置带VPN功能防火墙,在无线基站和AP之间建立VPN隧道,这样整个无线网的安全性得到极大的提高,能够有效地保护数据的完整性、可信性和不可抵赖性。
VPN技术作为一种比较可靠的网络安全解决方案,在有线网络中,尤其是企业有线网络应用中得到了一定程度的采用,然而无线网络的应用特点在很大程度上阻碍了VPN技术的应用,如吞吐量性能瓶颈、网络的扩展性问题、成本问题等。
4.4 WAPI鉴别与保密
无线局域网鉴别与保密基础结构(WLAN Authentication and Privacy Infrastructure,WAPI)是我国无线局域网国家标准制定的,由无线局域网鉴别基础结构(WLAN Authentication Infrastructure,WAI)和无线局域网保密基础结构(WLAN Privacy Infrastructure ,WPI)组成。WAPI采用公开密钥体制的椭圆曲线密码算法和对称密钥体制的分组密码算法,分别用于WLAN设备的数字证书、密钥协商和传输数据的加解密,从而实现设备的身份鉴别、链路验证、访问控制和用户信息在无线传输状态下的加密保护。
在WAPI中,身份鉴别的基本功能是实现对接入设备用户证书和其身份的鉴别,若鉴别成功则允许接入网络,否则解除其关联,鉴别流程包含下列几个步骤:
1) 鉴别激活:当STA登录至AP时,由AP向STA发送认证激活以启动认证过程;
2) 接入鉴别请求:工作站STA向AP发出接入认证请求,将STA证书与STA的当前系统时间(接入认证请求时间)发往AP;
3) 证书鉴别请求:AP收到STA接入认证请求后,向AS(认证服务器)发出证书认证请求,将STA证书、接入认证请求时间、AP证书及用AP的私钥对上述字段的签名,构成认证请求报文发送给AS。
4) 证书鉴别响应:AS收到AP的证书认证请求后,验证AP的签名以及AP和STA证书的合法性。验证完毕后,AS将STA证书认证结果信息(包括STA证书、认证结果及AS对它们的签名)、AP证书认证结果信息(包括AP证书、认证结果、接入认证请求时间及AS对它们的签名)构成证书认证响应报文发回给AP。
5) 接入鉴别响应:AP对AS返回的证书认证响应进行签名验证,得到STA证书的认证结果。AP将STA证书认证结果信息、AP证书认证结果信息以及AP对它们的签名组成接入认证响应报文回送至STA。STA验证AS的签名后,得到AP证书的认证结果。STA根据该认证结果决定是否接入该AP。
至此,工作站STA与AP之间完成了双向的证书鉴别过程。为了更大程度上保证WLAN的安全需求,还可以进行私钥的验证,以确认AP和工作站STA是否是证书的合法持有者,私钥验证由请求和响应组成。
当工作站STA与接入点AP成功进行证书鉴别后,便可进行会话密钥的协商。会话密钥协商包括密钥协商请求和密钥协商响应。密钥协商请求可以由AP或STA中的任意一方发起,另一方进行响应。为了进一步提高通信的保密性能,在通信一段时间或交换一定数量的报文后,工作站STA与AP之间应该重新进行会话密钥的协商来确定新的会话密钥。
5 结束语
要保证WLAN的安全,需要从加密技术和密钥管理技术两方面来提供保障。使用加密技术可以保证WLAN传输信息的机密性,并能实现对无线网络的访问控制,密钥管理技术为加密技术服务,保证密钥生成、分发以及使用过程中不会被非法窃取,另外灵活的、基于协商的密钥管理技术为WLAN的维护工作提供了便利。尽管我们国家WLAN标准的出台以及强制执行引起了很大的影响,但这是我国信息安全战略的具体落实,它表明我们国家已经迈出了坚实的一步。
参考文献
[1] [美]Jim Geier著 , 王群 等译 . 无线局域网. 人民邮电出版社
[2] Kaveh Pahlavan 著 . 无线网络通信原理与应用. 清华大学出版社
[3] GB15629.11-2003:中华人民共和国无线局域网国家标准