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IEEE 802.11无线应用 无限享受(一)
2012 2012-02-09

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几年前Web2.0还讨论的沸沸扬扬,因特网的应用不再只是单向传播,「你」也可以参与其中,主导、创造、分享各种信息于网络上。然而,当「你」在跨年一起倒数迈入2012年的同时,也正式宣告Web3.0时代即将来临。未来因特网的应用将完整实现无所不在(Ubiquitous)的定义,除了无线网络的如影随形外,在硬件装置方面也不在局限于传统的PC、行动装置上,不论是家电、汽车、飞机甚至路边的电话亭等搭配无线网络科技的装置,都能轻松连网,将无所不在的理想发挥得更淋漓尽致。

因此,在享受Web 3.0时代科技应用的同时,了解其背后的理论基础为何就显得极为重要,这时就不得不提到IEEE 802.11这个无线网络标准协议。IEEE 802.11是由美国「电机电子工程师学会」(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)所定义的无线网络通讯标准。简单来说,IEEE 802.11标准主要是定义无线区域网路(WLAN)中物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)的通讯协议。目前,最为大众耳熟能详的几项通讯协议,即是Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)标准所采用的IEEE 802.11 a/b/g/n,也是百佳泰(Allion Labs, Inc.)所致力于提供的专业认证测试项目之一。

Wi-Fi CERTIFIED™是Wi-Fi联盟开放给制造商使用的认证商标,以确认通过认证的产品基于IEEE 802.11标准的通讯协议基础、并符合Wi-Fi联盟之技术规格。在此,我们必须厘清的一个观念,就是基于Wi-Fi与IEEE 802.11两套系统的密切相关,以致常常有人把Wi-Fi当作成IEEE 802.11,这其实是不恰当的。理由在于,Wi-Fi联盟为IEEE 802.11通讯协议的采用者,而非定义者;因此,是Wi-Fi技术标准采纳了IEEE 802.11的通讯协议。

在这样的情况下,并非每种符合IEEE 802.11标准的产品都申请Wi-Fi认证;相对地,未经Wi-Fi联盟认证的产品也不一定意味着未采纳IEEE 802.11标准。然而,由于IEEE 802.11并未有一套确保质量的认证计划,对无线产品制造厂商而言,申请Wi-Fi认证便成为保障产品质量水平的重要把关方式。有别于IEEE 802.11 a/b/g/n,IEEE802.11还有许多应用在其他技术领域的新标准,也就是我们接下来要介绍的IEEE 802.11w/p/u/v/z这五种标准。

 

IEEE 802.11w:提升无线网络的安全性

随着无线网路的发展与进步,人们对于数据传输时的安全加密与认证需求也逐渐提升;因此,早在2004年,IEEE就完成了IEEE 802.11i协议的制订。然而,IEEE 802.11i虽然可以保护数据封包(data frame),但在管理封包(management frame)上仍然是以不经加密和认证的方式进行传送。意识到这个问题后,IEEE进而在2009年推出IEEE 802.11w,IEEE 802.11w无线加密标准是建立在IEEE 802.11i的基础上,可以保护针对无线区域网路管理封包的攻击。另外,IEEE 802.11w可以增加通讯效能,例如无线网络电话(VoIP)等应用网络管理,在确保安全的无线通信时,同时提供稳定的通话质量与稳定性。

IEEE 802.11w主要可以提供三种类型的保护。第一种是用于「单播管理封包」(unicast management frames),即一个AP(access point)与一个客户端之间的封包。IEEE 802.11w延伸了IEEE 802.11i的临时密钥完整性协议(Temporal Key Integrity Protocol,TKIP)与RC4加密算法,将现有的数据加密演算扩展到单播管理封包中。如此一来,可以防止攻击者伪造的管理封包,使其被解密引擎所阻挡,进而增加保密性。其次,在「广播管理封包」(broadcast management frames)中,这类信息通常用于调整无线电波频率或启动测量,并不像单点封包般需要保密,而且广播封包的加密动作比单播封包更为复杂。因此,IEEE 802.11w只针对这类广播封包提供防伪造、防窃听的保护,并不提供加密性保护,仅倚赖一组信息完整性代码,附加在无加密的管理封包上。最后一种方法则是用于「解除认证与解离封包」(deauthentication and disassociation frames)上,透过在AP和客户端上的一对一次密钥(a pair of one-time keys),使用端能确定解除验证是否奏效。

 

IEEE 802.11p:未来交通的智能型运输系统

 

所谓的智能型运输系统(Intelligent Transportation System,ITS)是指将电子信息、通讯以及控制等各領域科技作一整合应用,其目的在于将运输上的所有有限资源能有效地被利用。如此一来,不仅可以减轻交通尖峰时刻所产生的壅塞狀况、减少因交通堵塞所浪费的时间成本、降低人工化的营运成本、减少車辆怠速所引发的空气污染甚至提升行車交通的安全等。目前,国道上利用红外线的电子收费( Electronic Toll Collection,ETC )系统,是一般民众较为熟知的实际应用之一。

在技术层面上,智能型运输系统主要是利用「车载环境无线存取(Wireless Access in Vehicular Environments,WAVE)」技术,针对「车对道路(Vehicle-to-Roadside,V2R)」、「车对车(Vehicle-to-Vehicle,V2V)」以及「车对基础建设(Vehicle to Infrastructure,V2I)」的运输通讯环境下,提供实时的交通信息通报及网络存取服务,而此架构被IEEE制定为IEEE 802.11p规格。

换句话说,IEEE 802.11p主要是应用于车载通讯(Telematics),并根据WAVE技术所提出的通讯协议,在面对多重路径衰减的无线通信上,能抵抗因车用环境(距离、速度)所造成的讯号衰减,其目的在提供车用通讯上安全性与商业性的应用。安全性的应用将可以改善行车驾驶的安全,减少意外事故的发生;商业性的应用主要是用来提供乘客最佳的乘车服务。

基本上,我们目前所熟知的无线局域网络应用只是堂堂的冰山一角,例如笔记本电脑、平板计算机与手机等行动装置市场;未来,在工业、医疗、汽车等应用领域将会逐渐趋向使用无线技术。我们可以预见,未来创新的无线网络应用与商业模式将会朝向一种「量变」的过程,大量应用无线局域网络技术的产品将变得多样化与普及化,不断朝向各种技术领域多元化发展。于此同时,无线局域网络应用的可靠度、移动性以及兼容性测试就变得越来越重要,需要一个专业、公正、独立的第三方测试实验室来执行各种规范标准的测试、验证与认定,这样的趋势也将加快「质变」过程。截至目前为止,百佳泰对于IEEE 802.11w此规格,已顺利通过PMF认证,这意味着我们对无线局域网络认证的技术突破。本次文章就先介绍到此,后续我们将为大家带来IEEE 802.11 u/v/z三种标准的介绍,敬请期待啰。

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