WAPI技術在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 無線移動網絡的發展和業務變化

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

2 WAPI技術產生背景

通信具有突發性的特點，這種突發性不僅體現在時間的突發上也體現在空間的突發上，突發性是影響服務質量最重要的因素。蜂窩移動通信系統采取小區分裂的方法來解決突發性問題，但是這種方法代價太高，當小區半徑減少到原來的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，在用戶很多的突發情況下，單個用戶所獲得速率則相當低。

在傳統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務和簡單低速的數據業務。而現在用戶移動終端則多樣化發展手機、PDA、PPC、導航儀、高速數據卡等MID的出現豐富了移動通信的內涵，同時也對移動通信性能和質量提出了更高的要求。MID可以根據位置、數據需求、可靠性等具體需求采取不同的無線網絡接入方式。在高密度、高數據量的情況下，WAPI技術是對蜂窩3G網絡的強有力補充和高性能低成本組網的最佳方案。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性成本最低、效果最好的方法。

3 WAPI的原理和優勢

WAPI是（Wireless LAN Authentication and Privacy Infrastructure）無線局域網鑒別和保密基礎結構的英文縮寫，是一種無線局域網安全協議，同時也是中國無線局域網的安全強制性標準。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絡通信領域自主創新并擁有知識產權的安全接入技術標準。WAPI標準已由ISO/IEC授權的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具有明顯的安全優勢和技術優勢，迄今為止未被發現有安全技術漏洞。

WAPI由 WAI(WLAN Authentication Infrastructure)無線局域網鑒別基礎結構和WPI(WLAN Privacy Infrastructure)無線局域網保密基礎結構兩大部分構成。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。在對傳輸數據的保密方面，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，充分保障了數據傳輸過程的安全。WAPI充分考慮了不同市場的不同應用，根據無線網絡應用的不同情況，可以以單點式、集中式等不同的模式工作，同時也可以和現有的無線接入運營商系統結合起來，支持大規模的運營級服務。

4 WAPI與3G網絡的融合

在對數據速率需求很高的“熱點”區域增設無線AP，MID通過網絡切換采用WAPI技術接入無線AP進而連入Internet，這樣可以有效“熱點”區域的蜂窩無線網絡的通信壓力，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、餐廳等公共產所。

在蜂窩移動網絡中，每個用戶都有一個IMSI（international mobile subscriber identity）這是移動網絡用戶的唯一身份認證，為了防止非法監聽進而盜用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模式下進行網絡數據通信時，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。由于在不同的網絡模式下都采用同一個用戶唯一身份認證，為用戶數據安全和計費提供了高可靠性。

5 需要繼續解決的問題

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

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