无线局域网络通信安全研究

1 简介

无线局域网是在有线网络上发展起来的，是无线传输技术在局域网技术上的运用，而其大部分应用也是有线局域网的体现。由于无线局域网在诸多领域体现出的巨大优势，因此对无线局域网络技术的研究成为了广大学者研究的热点。

无线局域网具有组网灵活、接入简便和适用范围广泛的特点，但由于其基于无线路径进行传播，因此传播方式的开放性特性给无线局域网的安全设计和实现带来了很大的问题。目前无线局域网的主流标准为IEEE802.11，但其存在设计缺陷，缺少密钥管理，存在很多安全漏洞。

文章针对IEEE802.11的安全性缺陷问题进行分析，并在此基础上对无线局域网的安全研究做出分析。

2 无线局域网的结构

根据不同局域网的应用环境与需求的不同，无线局域网可采取不同的网络结构来实现互联。常用的具体有几种。

2.1 网桥连接型

不同的局域网之间互联时，由于物理上的原因，若采取有线方式不方便，则可利用无线网桥的方式实现二者的点对点连接，无线网桥不仅提供二者之间的物理与数据链路层的连接，还为两个网的用户提供较高层的路由与协议转换。

2.2 基站接入型

当采用移动蜂窝通信网接入方式组建无线局域网时，各站点之间的通信是通过基站接入、数据交换方式来实现互联的。各移动站不仅可以通过交换中心自行组网，还可以通过广域网与远地站点组建自己的工作网络。

2.3 Hub接入型

利用无线Hub可以组建星型结构的无线局域网，具有与有线Hub组网方式相类似的优点。在该结构基础上的WLAN，可采用类似于交换型以太网的工作方式，要求Hub具有简单的网内交换功能。

2.4 无中心结构

要求网中任意两个站点均可直接通信。此结构的无线局域网一般使用公用广播信道，MAC层采用CSMA类型的多址接入协议。

无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站(AP)、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现，其中以无线网卡最为普遍，使用最多。

3 无线局域网安全研究的发展与研究必要性

无线局域网在带来巨大应用便利的同时，也存在许多安全上的问题。由于局域网通过开放性的无线传输线路传输高速数据，很多有线网络中的安全策略在无线方式下不再适用，在无线发射装置功率覆盖的范围内任何接入用户均可接收到数据信息，而将发射功率对准某一特定用户在实际中难以实现。这种开放性的数据传输方式在带来灵便的同时也带来了安全性方面的新的挑战。

IEEE标准化组织在发布802.11标准之后，也已经意识到其固有的安全性缺陷，并针对性的提出了加密协议(如WEP)来实现对数据的加密和完整性保护。通过此协议保证数据的保密性、完整性和提供对无线局域网的接入控制。但随后的研究表明，WEP协议同样存在致命性的弱点。

为了解决802.11中安全机制存在的严重缺陷，IEEE802.11工作组提出了新的安全体系，并开发了新的安全标准IEEE802.11i，其针对WEP机密机制的各种缺陷作了多方面的改进，并定义了RSN(Robust Security Network)的概念，增强了无线局域网的数据加密和认证性能。

IEEE802.11i建立了新的认证机制，重新规定了基于802.1x的认证机制，主要包括TKIP(Temporal Key Integrity Protoco1)、CCMP(Counter CBCMAC Protoco1)和WRAP(Wireless RobustAuthenticated Protoco1)等加密机制，同时引

入了新的密钥管理机制，也提供了密钥缓存、预认证机制来支持用户的漫游功能，从而大幅度提升了网络的安全性。

4 无线局域网的安全现状及安全性缺陷

由于无线局域网采用公共的电磁波作为载体，传输信息的覆盖范围不好控制，因此对越权存取和窃听的行为也更不容易防备。具体分析，无线局域网存在如下两种主要的安全性缺陷。

4.1 静态密钥的缺陷

静态分配的WEP密钥一般保存在适配卡的非易失性存储器中，因此当适配卡丢失或者被盗用后，非法用户都可以利用此卡非法访问网络。除非用户及时告知管理员，否则将产生严重的安全问题。

及时的更新共同使用的密钥并重新发布新的密钥可以避免此问题，但当用户少时，管理员可以定期更新这个静态配置的密钥，而且工作量也不大。但是在用户数量可观时，即便可以通过某些方法对所有AP(接入点)上的密钥一起更新以减轻管理员的配置任务，管理员及时更新这些密钥的工作量也是难以想像的。

4.2 访问控制机制的安全缺陷

(1)封闭网络访问控制机制：几个管理消息中都包括网络名称或SSID，并且这些消息被接入点和用户在网络中广播，并不受到任何阻碍。结果是攻击者可以很容易地嗅探到网络名称，获得共享密钥，从而连接到“受保护”的网络上。

(2)以太网MAC地址访问控制表：MAC地址很容易的就会被攻击者嗅探到，如激活了WEP，MAC地址也必须暴露在外;而且大多数的无线网卡可以用软件来改变MAC地址。因此，攻击者可以窃听到有效的MAC地址，然后进行编程将有效地址写到无线网卡中，从而伪装一个有效地址，越过访问控制。

5 无线局域网安全保障策略

5.1 SSID访问控制

通过对多个无线接人点AP设置不同的SSID，并要求无线工作站出示正确的SSID才能访问AP，这样就可以允许不同群组的用户接人，并对资源访问的权限进行区别限制。

5.2 MAC地址过滤

每个无线客户端网卡都有唯一的一个物理地址，因此可以通过手工的方式在在AP中设置一组允许访问的MAC地址列表，实现物理地址过滤。

5.3 使用移动管理器

使用移动管理器可以用来增强无线局域网的安全性能，实现接入点的安全特性。移动管理器可以提高无线网络的清晰度，当网络出现问题时，它能产生告警信号通知网络管理员，使其能迅速确定受到攻击的接入点的位置。而且其降低接入点受到DOS攻击和窃听的危险，网络管理员设置一个网络行为的门限，这个门限在很大程度上减小了DOS攻击的影响。通过控制接入点的配置，可以防止入侵者通过改变接入点配置而连接到网络上。

5.4 运用VPN技术

VPN技术的运用可以为无线网络的安全性能提供保障。VPN技术通过三级安全保障：用户认证、加密和数据认证来实现无线网络的安全性保证。用户认证确保只有已被授权的用户才能够进行无线网络连接、发送和接收数据。加密确保即使攻击者拦截窃听到传输信号，没有充足的时间和精力他也不能将这些信息解密。数据认证确保在无线网络上传输的数据的完整性，保证所有业务流都是来自已经得到认证的设备。

5.5 采用802.1x 基于端口的认证协议

802.1x为接入控制搭建了一个新的框架，使得系统可以根据用户的认证结果决定是否开放服务端口。基于802.1x认证体系结构，其认证机制是由用户端设备、接入设备、后台RADIUS认证服务器三方完成。

接入设备用来传送用户与后台RADIUS服务器之间的会话数据包。这种认证机制的好处是方便了管理，可以更容易地与现有的资源融合，802.1x除提供端口访问控制能力之外，还提供基于用户的认证系统及计费，更适合公共无线接入解决方案。

在采用802.1x的WLAN中，无线用户端安装802.1x客户端软件，无线AP内嵌802.1x认证代理，同时它还作为RADIUS服务器的客户端，负责用户与RADIUS服务器之间认证信息的转发。

6 结论

无线网络的出现就是为了解决有线网络无法克服的困难。虽然无线网络有诸多优势，但与有线网络相比，无线局域网也有很多不足。无线网络速率较慢、价格较高，因而它主要面向有特定需求的用户。

目前无线局域网还不能完全脱离有线网络，无线网络与有线网络是互补的关系，而不是竞争，目前还只是有线网络的补充，而不是替换。但也应该看到，近年来，无线局域网产品的价格正逐渐下降，相应软件也逐渐成熟。

此外，无线局域网已能够通过与广域网相结合的形式提供移动互联网的多媒体业务。

相信在未来，无线局域网将以它的高速传输能力和灵活性发挥更加重要的作用。

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