无线网络安全
2022-06-09
【论文摘要】文章首先介绍了无线广域网、无线城域网、无线局域网、无线个域网、无线体域网等无线网络 的基本特点，然后从无线网络的开放性、移动性、动态变化以及传输信号的不稳定性和终端设备等方面比较 了无线网络安全和有线网络安全的区别，最后提出并详细解释了解决无线网络安全问题的一般思路。
On the Basic Discussion of Wireless Network Security
Abstract: This article firstly introduces basic characteristics of various wireless networks, such as wireless wide area network, wireless metropolitan area network, wireless local area network, wireless personal area network, and wireless body area network. Next, the comparisons of wireless network security and wired network security are presented in terms of openness, mobility, dynamic topology generation, signal channel instability, and properties of terminal devices. Finally, a general research method for solving security problems in wireless networks is proposed and explained in details.
Key words: network security; wireless network security; research method
1无线网络的分类
根据网络覆盖范围、传输速率和用途的差异，无线网络大体可分为无线广域网、无线城域网、无线局域网、无线个域网和 无线体域网。
1) 无线广域网（Wireless Wide Area Network，WWAN):主要通过通信卫星进行数据通信，覆盖范围最大。代表技术是3G以及 4G等，数据传输速率一般在2Mb/s以上。由于3GPP2的标准化工作日趋成熟，一些国际标准化组织（如国际电信联盟ITU)已开始 考虑能提供更大传输速率和灵活统一的全IP网络的下一代移动通信系统，也称为超3G、IMT-Advanced、LTE Advanced、或4G。
2) 无线城域网（Wireless Metropolitan Area Network，WMAN):主要通过移动电话或车载装置进行移动数据通信，可覆盖城 市中的大部分地区。代表技术是IEEE802.20标准，主要针对移动宽带无线接人（Mobile Broadband Wireless Access，MBWA)。 该标准强调移动性（支持速度可高达时速250公里)，由IEEE 802.16宽带无线接人（Broadband Wireless Access, BWA)发展而来。 另一个代表技术是IEEE 802.16标准体系，主要有802.16、802.16a、802.16e等。其中802.16针对一点对多点，802.16a是它的 补充，增加了对非视距（NLOS，None Line of Sight)和网状结构（Mesh Mode)的支持，802.16e是对802.16d的增强，支持在2-llGHz 频段下的固定和车速移动业务，并支持基站和扇区间的切换。802.16a/e也称为WiMAX〇 802.16m是目前正在制定的最新版本（静 止接收1Gb/s，移动接收100Mb/s)。
3) 无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN):覆盖范围较小。数据传输速率为11~56Mb/s之间（甚至更高)。无 线连接距离在50~100米。代表技术是IEEE802.11系列，以及HomeRF技术。IEEE802.11标准系列包含802.11b/a/g3个 WLAN标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接人。其中，802.11b的工作频段为2.4~2.4835GHz，数 据传输速率达到11Mb/s，传输距离100~300m〇 802.11a的工作频段为5.15~5.825GHz，数据传输速率达到54Mb/s，传输距离 10-100米，但由于技术成本过高，因此，该技术缺乏价格优势。802.11g标准拥有802.11a的传输速率，安全性较802.11b好，且与802.11a和802.11b兼容。
4) 无线个域网（Wireless Personal Area Network，WPAN): 通常指个人计算（Personal Computing)中无线设备间的网络。 无线传输距离一般在10米左右，代表技术是IEEE 802.15、 Bluetooth、ZigBee技术，数据传输速率在10Mb/s以上。例如 Bluetooth工作在2.4GHz频段，可实现低成本、短距离无线通 信，在10米范围内可提供721Kb/s的异步最大通信速率，并 可最多同时和7个其他蓝牙设备进行通信。IEEE802.15还可 用于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks)中传感器节 点间的通信。
5) 无线体域网（Wireless Body Area Network，WBAN):
以无线医疗监控和娱乐、军事应用为代表，主要指附着在人 体体表或植人人体内的传感器之间的无线通信。从名称上来 看，WBAN和WPAN有很大关系，但它的通信距离更短，通 常来说为小于2米。因此传输距离非常短是无线体域网的物 理层特征。图1从传输距离角度给出各种网络间的比较。
从网络拓扑结构角度，无线网络又可分为有中心网络和 无中心、自组织网络。有中心网络以蜂窝移动通信为代表，基 站作为一个中央基础设施，网络中所有的终端要通信时，都 要通过中央基础设施进行转发；无中心网络以移动自组织网络 (Moblie Ad Hoc Networks)、无线传感器网络、移动车载自组织 网络(Vehicular Ad Hoc Networks, "VANET)为代表，米用分布式、 自组织的思想形成网络，网络中每个节点都兼具路由功能，可 以随时为其他节点的数据传输提供路由和中继服务，而不仅仅 依赖单独的中心节点。这种网络具有一些通用特征，如无中心 基础设施、自组织、动态拓扑变化、有限的传输带宽等。从 网络拓扑结构角度对各种无线网络的分类如图2所示。
2无线网络安全与有线网络安全的区别
1) 无线网络的开放性使得网络更容易受到被动窃听或主
动干扰等各种攻击。有线网络的网络连接是相对固定的，具 有确定的边界，攻击者必须物理地接人网络或经过物理边界， 如防火墙和网关，才能进人到有线网络。通过对接人端口的 管理可以有效地控制非法用户的接人。而无线网络则没有一 个明确的防御边界。无线网络的开放性带来了信息截取、未授 权使用服务、恶意注人信息等一系列信息安全问题，如无线 网络中普遍存在的DDoS攻击问题。
On the Basic Discussion of Wireless Network Security
Abstract: This article firstly introduces basic characteristics of various wireless networks, such as wireless wide area network, wireless metropolitan area network, wireless local area network, wireless personal area network, and wireless body area network. Next, the comparisons of wireless network security and wired network security are presented in terms of openness, mobility, dynamic topology generation, signal channel instability, and properties of terminal devices. Finally, a general research method for solving security problems in wireless networks is proposed and explained in details.
Key words: network security; wireless network security; research method
1无线网络的分类
根据网络覆盖范围、传输速率和用途的差异，无线网络大体可分为无线广域网、无线城域网、无线局域网、无线个域网和 无线体域网。
1) 无线广域网（Wireless Wide Area Network，WWAN):主要通过通信卫星进行数据通信，覆盖范围最大。代表技术是3G以及 4G等，数据传输速率一般在2Mb/s以上。由于3GPP2的标准化工作日趋成熟，一些国际标准化组织（如国际电信联盟ITU)已开始 考虑能提供更大传输速率和灵活统一的全IP网络的下一代移动通信系统，也称为超3G、IMT-Advanced、LTE Advanced、或4G。
2) 无线城域网（Wireless Metropolitan Area Network，WMAN):主要通过移动电话或车载装置进行移动数据通信，可覆盖城 市中的大部分地区。代表技术是IEEE802.20标准，主要针对移动宽带无线接人（Mobile Broadband Wireless Access，MBWA)。 该标准强调移动性（支持速度可高达时速250公里)，由IEEE 802.16宽带无线接人（Broadband Wireless Access, BWA)发展而来。 另一个代表技术是IEEE 802.16标准体系，主要有802.16、802.16a、802.16e等。其中802.16针对一点对多点，802.16a是它的 补充，增加了对非视距（NLOS，None Line of Sight)和网状结构（Mesh Mode)的支持，802.16e是对802.16d的增强，支持在2-llGHz 频段下的固定和车速移动业务，并支持基站和扇区间的切换。802.16a/e也称为WiMAX〇 802.16m是目前正在制定的最新版本（静 止接收1Gb/s，移动接收100Mb/s)。
3) 无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN):覆盖范围较小。数据传输速率为11~56Mb/s之间（甚至更高)。无 线连接距离在50~100米。代表技术是IEEE802.11系列，以及HomeRF技术。IEEE802.11标准系列包含802.11b/a/g3个 WLAN标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户终端的无线接人。其中，802.11b的工作频段为2.4~2.4835GHz，数 据传输速率达到11Mb/s，传输距离100~300m〇 802.11a的工作频段为5.15~5.825GHz，数据传输速率达到54Mb/s，传输距离 10-100米，但由于技术成本过高，因此，该技术缺乏价格优势。802.11g标准拥有802.11a的传输速率，安全性较802.11b好，且与802.11a和802.11b兼容。
4) 无线个域网（Wireless Personal Area Network，WPAN): 通常指个人计算（Personal Computing)中无线设备间的网络。 无线传输距离一般在10米左右，代表技术是IEEE 802.15、 Bluetooth、ZigBee技术，数据传输速率在10Mb/s以上。例如 Bluetooth工作在2.4GHz频段，可实现低成本、短距离无线通 信，在10米范围内可提供721Kb/s的异步最大通信速率，并 可最多同时和7个其他蓝牙设备进行通信。IEEE802.15还可 用于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks)中传感器节 点间的通信。
5) 无线体域网（Wireless Body Area Network，WBAN):
以无线医疗监控和娱乐、军事应用为代表，主要指附着在人 体体表或植人人体内的传感器之间的无线通信。从名称上来 看，WBAN和WPAN有很大关系，但它的通信距离更短，通 常来说为小于2米。因此传输距离非常短是无线体域网的物 理层特征。图1从传输距离角度给出各种网络间的比较。
从网络拓扑结构角度，无线网络又可分为有中心网络和 无中心、自组织网络。有中心网络以蜂窝移动通信为代表，基 站作为一个中央基础设施，网络中所有的终端要通信时，都 要通过中央基础设施进行转发；无中心网络以移动自组织网络 (Moblie Ad Hoc Networks)、无线传感器网络、移动车载自组织 网络(Vehicular Ad Hoc Networks, "VANET)为代表，米用分布式、 自组织的思想形成网络，网络中每个节点都兼具路由功能，可 以随时为其他节点的数据传输提供路由和中继服务，而不仅仅 依赖单独的中心节点。这种网络具有一些通用特征，如无中心 基础设施、自组织、动态拓扑变化、有限的传输带宽等。从 网络拓扑结构角度对各种无线网络的分类如图2所示。
2无线网络安全与有线网络安全的区别
1) 无线网络的开放性使得网络更容易受到被动窃听或主
动干扰等各种攻击。有线网络的网络连接是相对固定的，具 有确定的边界，攻击者必须物理地接人网络或经过物理边界， 如防火墙和网关，才能进人到有线网络。通过对接人端口的 管理可以有效地控制非法用户的接人。而无线网络则没有一 个明确的防御边界。无线网络的开放性带来了信息截取、未授 权使用服务、恶意注人信息等一系列信息安全问题，如无线 网络中普遍存在的DDoS攻击问题。