WAPI技術(shù)在3G時代增強MID用戶使用體驗上的應用

高 新 李玲玲

（安徽理工大學計算機科學與工程學院，安徽 淮南 232001）

1 無線移動網(wǎng)絡的發(fā)展和業(yè)務變化

第一代移動通信的傳統(tǒng)業(yè)務主要是指語音通信，其傳輸速率一般為30Kbps，不支持數(shù)據(jù)業(yè)務。第二代移動通信系統(tǒng)中，主要業(yè)務是語音業(yè)務，但也可以提供較為豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務，如短信、MMS、用GPRS和EDGD提供低速率的Internet接入業(yè)務。ITU的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，未來移動通信中的多媒體業(yè)務數(shù)據(jù)量將占業(yè)務總量的75%——90%。于是為了滿足新型移動業(yè)務的要求第三代移動通信標準和產(chǎn)業(yè)孕育而生并快速發(fā)展。在第三代移動通信系統(tǒng)中，在中等移動速度下，可以提供384Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，因此在提供傳統(tǒng)的移動通信業(yè)務外也能提供用戶體驗較為良好的多媒體業(yè)務。如視頻通話，手機電視，高速下載，實時數(shù)據(jù)交換。無論是第一代、第二代還是第三代移動通信系統(tǒng)，都是典型的蜂窩移動通信系統(tǒng)。

2 WAPI技術(shù)產(chǎn)生背景

通信具有突發(fā)性的特點，這種突發(fā)性不僅體現(xiàn)在時間的突發(fā)上也體現(xiàn)在空間的突發(fā)上，突發(fā)性是影響服務質(zhì)量最重要的因素。蜂窩移動通信系統(tǒng)采取小區(qū)分裂的方法來解決突發(fā)性問題，但是這種方法代價太高，當小區(qū)半徑減少到原來的1/n時，通信性能增加了n×n倍，但是成本也增加了n×n倍。而且由于蜂窩網(wǎng)絡使用是900MHZ-1800MHZ的載波，理論上的最大集群速率也不過60Mbps，在用戶很多的突發(fā)情況下，單個用戶所獲得速率則相當?shù)汀?/p>

在傳統(tǒng)移動通信中用戶移動終端一般是指手機，其功能單一主要提供語音業(yè)務和簡單低速的數(shù)據(jù)業(yè)務。而現(xiàn)在用戶移動終端則多樣化發(fā)展手機、PDA、PPC、導航儀、高速數(shù)據(jù)卡等MID的出現(xiàn)豐富了移動通信的內(nèi)涵，同時也對移動通信性能和質(zhì)量提出了更高的要求。MID可以根據(jù)位置、數(shù)據(jù)需求、可靠性等具體需求采取不同的無線網(wǎng)絡接入方式。在高密度、高數(shù)據(jù)量的情況下，WAPI技術(shù)是對蜂窩3G網(wǎng)絡的強有力補充和高性能低成本組網(wǎng)的最佳方案。是增強MID用戶使用體驗的重要手段，也是解決通信在時間和空間上突發(fā)性成本最低、效果最好的方法。

3 WAPI的原理和優(yōu)勢

WAPI是（Wireless LAN Authentication and Privacy Infrastructure）無線局域網(wǎng)鑒別和保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的英文縮寫，是一種無線局域網(wǎng)安全協(xié)議，同時也是中國無線局域網(wǎng)的安全強制性標準。在國際標準組織ISO/IECJTC1/SC6會議上，寬帶無線局域網(wǎng)WLAN的中國國家標準WAPI首次獲得與會國家成員體一致同意，將其推進為國際標準。WAPI是我國首個在計算機寬帶無線網(wǎng)絡通信領(lǐng)域自主創(chuàng)新并擁有知識產(chǎn)權(quán)的安全接入技術(shù)標準。WAPI標準已由ISO/IEC授權(quán)的IEEE Registration Authority審查獲得認可，并分配了用于該機制的以太類型號(IEEE Ether Type Field)0x88b4，這是我國在這一領(lǐng)域向ISO/IEC提出并獲得批準的唯一的以太類型號。

安全問題一直是WLAN靈活便捷的優(yōu)勢之上的最大缺陷，為此國際標準采用了WEP、WPA、802.1x、802.11i、VPN 等方式來保證WLAN的安全，但都沒有從根本上解決WLAN的安全問題。而WAPI具有明顯的安全優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢，迄今為止未被發(fā)現(xiàn)有安全技術(shù)漏洞。

WAPI由 WAI(WLAN Authentication Infrastructure)無線局域網(wǎng)鑒別基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和WPI(WLAN Privacy Infrastructure)無線局域網(wǎng)保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)兩大部分構(gòu)成。WAI采用基于橢圓曲線算法的公鑰證書體制，無線客戶端STA和接入點AP通過鑒別服務器AS進行雙向的身份鑒別。在對傳輸數(shù)據(jù)的保密方面，WPI采用了國家商用密碼管理委員會辦公室提供的對稱密碼算法進行加密和解密，充分保障了數(shù)據(jù)傳輸過程的安全。WAPI充分考慮了不同市場的不同應用，根據(jù)無線網(wǎng)絡應用的不同情況，可以以單點式、集中式等不同的模式工作，同時也可以和現(xiàn)有的無線接入運營商系統(tǒng)結(jié)合起來，支持大規(guī)模的運營級服務。

4 WAPI與3G網(wǎng)絡的融合

在對數(shù)據(jù)速率需求很高的“熱點”區(qū)域增設(shè)無線AP，MID通過網(wǎng)絡切換采用WAPI技術(shù)接入無線AP進而連入Internet，這樣可以有效“熱點”區(qū)域的蜂窩無線網(wǎng)絡的通信壓力，也提高了MID用戶的體驗，因為WAPI可以工作在2.4GHz和5GHz的免費頻率段，可以給單個用戶提供11Mbps和54Mbps的通信速率，而且一個AP可以提供128--1024個接入節(jié)點。無線AP的LAN口一般支持1000Mbps的傳輸速率，所以一個無線AP可以相當于一個移動基站，但其成本只有基站的千分之一，而且無線AP體積小，重量輕、安裝維護方便，可以很容易的部署到圖書館、火車站、酒店、餐廳等公共產(chǎn)所。

在蜂窩移動網(wǎng)絡中，每個用戶都有一個IMSI（international mobile subscriber identity）這是移動網(wǎng)絡用戶的唯一身份認證，為了防止非法監(jiān)聽進而盜用IMSI，當在無線鏈路上需要傳送IMSI時，均使用TMSI（temporary mobile subscriber identity）來代替 IMSI，僅在位置更新失敗或是MS（mobile station）得不到TMSI時才使用IMSI。當用戶切換到WAPI模式下進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信時，無線客戶端STA可以使用TMSI碼或IMSI碼和接入點AP通過鑒別服務器AS進行雙向的身份鑒別。由于在不同的網(wǎng)絡模式下都采用同一個用戶唯一身份認證，為用戶數(shù)據(jù)安全和計費提供了高可靠性。

5 需要繼續(xù)解決的問題

在三網(wǎng)合一的大背景下，作為我國首個在計算機寬帶無線網(wǎng)絡通信領(lǐng)域自主創(chuàng)新并擁有知識產(chǎn)權(quán)的安全接入技術(shù)標準WAPI和中國制定的第三代移動通信標準TD-SCDMA都需要快速發(fā)展并相互補充，只有這樣才能使得無線網(wǎng)絡更加靈活、更加經(jīng)濟、更加高效。由于WAPI網(wǎng)絡和3G蜂窩網(wǎng)絡的建網(wǎng)成本不同，所以在保證效率和公平的基礎(chǔ)上如何進行數(shù)據(jù)流量計費、如何統(tǒng)籌進行網(wǎng)絡建設(shè)都是需要進一步研究的問題。

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