IEEE 802.11u:無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)間的相互溝通
IEEE 802.11u:無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)間的相互溝通
隨著無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)趨漸成熟,尤其是雙模手機(jī)的推出,許多產(chǎn)品可望將Wi-Fi與其他標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合在一起,例如GSM、Edge、EV-DO、IETF、3GPP、3GPP2以及WiMAX等不同網(wǎng)絡(luò)間傳送訊號(hào)的方法,能夠彼此互通訊息與數(shù)據(jù)切換,以簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)切換和漫游等問(wèn)題。有鑒于此,IEEE提出IEEE 802.11u,又被稱為「聯(lián)外網(wǎng)絡(luò)互通(Interworking with External Networks)」技術(shù),其定義不同規(guī)范的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)絡(luò)互通機(jī)制,使IEEE 802. a/b/g/n網(wǎng)絡(luò)能與其他網(wǎng)絡(luò)(non-802 networks)溝通。
IEEE 802.11u除了定義裝置在區(qū)域與都會(huì)網(wǎng)絡(luò)間切換的方式外,也規(guī)范可適用于IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的MAC層與PHY層規(guī)格。在功能上,IEEE 802.11u主要負(fù)責(zé)處理裝置于網(wǎng)絡(luò)上的在線登入(Online Enrolment)、網(wǎng)絡(luò)選擇、通訊保密安全、網(wǎng)絡(luò)簽署認(rèn)證以及支持媒介獨(dú)立換手(Media Independent Handover Support,MIH)機(jī)制等五項(xiàng)工作,使這些跨網(wǎng)絡(luò)互連動(dòng)作依照IEEE 802.11u的管理,使其在最佳網(wǎng)絡(luò)選擇、交換認(rèn)證與控制以及數(shù)據(jù)監(jiān)控等工作上,能以通用且標(biāo)準(zhǔn)化的方式執(zhí)行。
IEEE 802.11v:優(yōu)化無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的管理能力
IEEE 802.11v是一項(xiàng)能提供簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)部署與管理的高效能機(jī)制,它能規(guī)范無(wú)線發(fā)射基地臺(tái)去控制無(wú)線終端設(shè)備上的關(guān)鍵參數(shù),例如根據(jù)AP的負(fù)載情況,并在它們之間去分配要連接到哪一個(gè)網(wǎng)絡(luò)AP,透過(guò)終端設(shè)備引導(dǎo)至具有帶寬與資源的AP,藉以平衡負(fù)載情況,提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)選擇、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)測(cè)的能力。
此外,IEEE 802.11v引進(jìn)創(chuàng)新的節(jié)電功能,使無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)更具環(huán)保意識(shí)與綠色節(jié)能,其節(jié)電功能包含以下特點(diǎn):
基本上,IEEE802.11v的速度與IEEE 802.11n沒(méi)有區(qū)別,但它是以節(jié)能為設(shè)計(jì)目標(biāo);因此,IEEE 802.11v能在網(wǎng)絡(luò)處于閑置的狀態(tài)下,將Wi-Fi設(shè)備置入待機(jī)狀態(tài),可以節(jié)省行動(dòng)裝置的電池耗能并減少終端設(shè)備向網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牧髁俊Uw來(lái)說(shuō),IEEE 802.11v包含了節(jié)電特性、負(fù)載平衡與簡(jiǎn)化管理等功能,不但能改善無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的可靠性、傳輸量與服務(wù)質(zhì)量,有助于未來(lái)的創(chuàng)新市場(chǎng)與商業(yè)規(guī)模。
IEEE 802.11z:提高點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連結(jié)規(guī)范
IEEE 802.11z協(xié)議于2010年9月由IEEE正式批準(zhǔn)推出,全名為IEEE
Std.802.11z-2010,它是專門為了加強(qiáng)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)安全的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),在IEEE 802.11的MAC層與PHY層增加一種直接聯(lián)機(jī)裝置(Direct-Link Setup,DLS)的應(yīng)用功能,藉以提高「點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連結(jié)」的能力,并且加入節(jié)電功能。另外,IEEE 802.11z規(guī)格主要定義客戶端之間不須通過(guò)AP相互通訊的協(xié)議,就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)封包的傳送。乍看之下類似Wi-Fi Direct,但其實(shí)不然,IEEE 802.11z是屬于802.11底層的規(guī)格,與現(xiàn)有的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(peer to peer)聯(lián)機(jī)不兼容之外,與Wi-Fi聯(lián)盟所推廣的裝置到裝置間的通訊也不一樣。換言之,IEEE 802.11z和Wi-Fi Direct,一個(gè)是規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、一個(gè)是認(rèn)證項(xiàng)目,雖然兩者都和直接點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連結(jié)有關(guān),但實(shí)際上是相互獨(dú)立的。
靈活、迅速、安全、可靠的無(wú)線/無(wú)限體驗(yàn)
談?wù)摿诉@么多新穎的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用;我們可以發(fā)現(xiàn),百佳泰在此扮演的角色除了認(rèn)證服務(wù)外,在和許多廠商、客戶的合作與互動(dòng)過(guò)程中,累積了寶貴經(jīng)驗(yàn),一同來(lái)驗(yàn)證這些議題。未來(lái),我們將提供廠商客制化的測(cè)試服務(wù),像是網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)能力的好壞程度、接收是否全向性等等,同時(shí),不同產(chǎn)品之間也必須有良好的互操作性,讓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基地臺(tái)、路由器可以與不同制造商的終端設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品相互運(yùn)行。未來(lái)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用裝置種類繁多,因應(yīng)這樣的潮流,百佳泰的技術(shù)顧問(wèn)工程師除了具備專業(yè)而領(lǐng)先業(yè)界的知識(shí)外,同時(shí)更能根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)范與產(chǎn)品項(xiàng)目進(jìn)行儀器的調(diào)整設(shè)定、測(cè)試計(jì)劃的量身打造、并在產(chǎn)品未能通過(guò)測(cè)試時(shí)提供除錯(cuò)(debug)的咨詢服務(wù),才能發(fā)揮產(chǎn)品的最佳效能,確保消費(fèi)者能享有最穩(wěn)定的質(zhì)量享受。
]]>幾年前Web2.0還討論的沸沸揚(yáng)揚(yáng),因特網(wǎng)的應(yīng)用不再只是單向傳播,「你」也可以參與其中,主導(dǎo)、創(chuàng)造、分享各種信息于網(wǎng)絡(luò)上。然而,當(dāng)「你」在跨年一起倒數(shù)邁入2012年的同時(shí),也正式宣告Web3.0時(shí)代即將來(lái)臨。未來(lái)因特網(wǎng)的應(yīng)用將完整實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在(Ubiquitous)的定義,除了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的如影隨形外,在硬件裝置方面也不在局限于傳統(tǒng)的PC、行動(dòng)裝置上,不論是家電、汽車、飛機(jī)甚至路邊的電話亭等搭配無(wú)線網(wǎng)絡(luò)科技的裝置,都能輕松連網(wǎng),將無(wú)所不在的理想發(fā)揮得更淋漓盡致。
因此,在享受Web 3.0時(shí)代科技應(yīng)用的同時(shí),了解其背后的理論基礎(chǔ)為何就顯得極為重要,這時(shí)就不得不提到IEEE 802.11這個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。IEEE 802.11是由美國(guó)「電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)」(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)所定義的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)主要是定義無(wú)線區(qū)域網(wǎng)路(WLAN)中物理層(PHY)和媒體訪問(wèn)控制層(MAC)的通訊協(xié)議。目前,最為大眾耳熟能詳?shù)膸醉?xiàng)通訊協(xié)議,即是Wi-Fi聯(lián)盟(Wi-Fi Alliance)標(biāo)準(zhǔn)所采用的IEEE 802.11 a/b/g/n,也是百佳泰(Allion Labs, Inc.)所致力于提供的專業(yè)認(rèn)證測(cè)試項(xiàng)目之一。
Wi-Fi CERTIFIED™是Wi-Fi聯(lián)盟開(kāi)放給制造商使用的認(rèn)證商標(biāo),以確認(rèn)通過(guò)認(rèn)證的產(chǎn)品基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議基礎(chǔ)、并符合Wi-Fi聯(lián)盟之技術(shù)規(guī)格。在此,我們必須厘清的一個(gè)觀念,就是基于Wi-Fi與IEEE 802.11兩套系統(tǒng)的密切相關(guān),以致常常有人把Wi-Fi當(dāng)作成IEEE 802.11,這其實(shí)是不恰當(dāng)?shù)摹@碛稍谟?,Wi-Fi聯(lián)盟為IEEE 802.11通訊協(xié)議的采用者,而非定義者;因此,是Wi-Fi技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采納了IEEE 802.11的通訊協(xié)議。
在這樣的情況下,并非每種符合IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品都申請(qǐng)Wi-Fi認(rèn)證;相對(duì)地,未經(jīng)Wi-Fi聯(lián)盟認(rèn)證的產(chǎn)品也不一定意味著未采納IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。然而,由于IEEE 802.11并未有一套確保質(zhì)量的認(rèn)證計(jì)劃,對(duì)無(wú)線產(chǎn)品制造廠商而言,申請(qǐng)Wi-Fi認(rèn)證便成為保障產(chǎn)品質(zhì)量水平的重要把關(guān)方式。有別于IEEE 802.11 a/b/g/n,IEEE802.11還有許多應(yīng)用在其他技術(shù)領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn),也就是我們接下來(lái)要介紹的IEEE 802.11w/p/u/v/z這五種標(biāo)準(zhǔn)。
IEEE 802.11w:提升無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全性
隨著無(wú)線網(wǎng)路的發(fā)展與進(jìn)步,人們對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的安全加密與認(rèn)證需求也逐漸提升;因此,早在2004年,IEEE就完成了IEEE 802.11i協(xié)議的制訂。然而,IEEE 802.11i雖然可以保護(hù)數(shù)據(jù)封包(data frame),但在管理封包(management frame)上仍然是以不經(jīng)加密和認(rèn)證的方式進(jìn)行傳送。意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題后,IEEE進(jìn)而在2009年推出IEEE 802.11w,IEEE 802.11w無(wú)線加密標(biāo)準(zhǔn)是建立在IEEE 802.11i的基礎(chǔ)上,可以保護(hù)針對(duì)無(wú)線區(qū)域網(wǎng)路管理封包的攻擊。另外,IEEE 802.11w可以增加通訊效能,例如無(wú)線網(wǎng)絡(luò)電話(VoIP)等應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)管理,在確保安全的無(wú)線通信時(shí),同時(shí)提供穩(wěn)定的通話質(zhì)量與穩(wěn)定性。
IEEE 802.11w主要可以提供三種類型的保護(hù)。第一種是用于「單播管理封包」(unicast management frames),即一個(gè)AP(access point)與一個(gè)客戶端之間的封包。IEEE 802.11w延伸了IEEE 802.11i的臨時(shí)密鑰完整性協(xié)議(Temporal Key Integrity Protocol,TKIP)與RC4加密算法,將現(xiàn)有的數(shù)據(jù)加密演算擴(kuò)展到單播管理封包中。如此一來(lái),可以防止攻擊者偽造的管理封包,使其被解密引擎所阻擋,進(jìn)而增加保密性。其次,在「廣播管理封包」(broadcast management frames)中,這類信息通常用于調(diào)整無(wú)線電波頻率或啟動(dòng)測(cè)量,并不像單點(diǎn)封包般需要保密,而且廣播封包的加密動(dòng)作比單播封包更為復(fù)雜。因此,IEEE 802.11w只針對(duì)這類廣播封包提供防偽造、防竊聽(tīng)的保護(hù),并不提供加密性保護(hù),僅倚賴一組信息完整性代碼,附加在無(wú)加密的管理封包上。最后一種方法則是用于「解除認(rèn)證與解離封包」(deauthentication and disassociation frames)上,透過(guò)在AP和客戶端上的一對(duì)一次密鑰(a pair of one-time keys),使用端能確定解除驗(yàn)證是否奏效。
IEEE 802.11p:未來(lái)交通的智能型運(yùn)輸系統(tǒng)
所謂的智能型運(yùn)輸系統(tǒng)(Intelligent Transportation System,ITS)是指將電子信息、通訊以及控制等各領(lǐng)域科技作一整合應(yīng)用,其目的在于將運(yùn)輸上的所有有限資源能有效地被利用。如此一來(lái),不僅可以減輕交通尖峰時(shí)刻所產(chǎn)生的壅塞狀況、減少因交通堵塞所浪費(fèi)的時(shí)間成本、降低人工化的營(yíng)運(yùn)成本、減少車輛怠速所引發(fā)的空氣污染甚至提升行車交通的安全等。目前,國(guó)道上利用紅外線的電子收費(fèi)( Electronic Toll Collection,ETC )系統(tǒng),是一般民眾較為熟知的實(shí)際應(yīng)用之一。
在技術(shù)層面上,智能型運(yùn)輸系統(tǒng)主要是利用「車載環(huán)境無(wú)線存取(Wireless Access in Vehicular Environments,WAVE)」技術(shù),針對(duì)「車對(duì)道路(Vehicle-to-Roadside,V2R)」、「車對(duì)車(Vehicle-to-Vehicle,V2V)」以及「車對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)(Vehicle to Infrastructure,V2I)」的運(yùn)輸通訊環(huán)境下,提供實(shí)時(shí)的交通信息通報(bào)及網(wǎng)絡(luò)存取服務(wù),而此架構(gòu)被IEEE制定為IEEE 802.11p規(guī)格。
換句話說(shuō),IEEE 802.11p主要是應(yīng)用于車載通訊(Telematics),并根據(jù)WAVE技術(shù)所提出的通訊協(xié)議,在面對(duì)多重路徑衰減的無(wú)線通信上,能抵抗因車用環(huán)境(距離、速度)所造成的訊號(hào)衰減,其目的在提供車用通訊上安全性與商業(yè)性的應(yīng)用。安全性的應(yīng)用將可以改善行車駕駛的安全,減少意外事故的發(fā)生;商業(yè)性的應(yīng)用主要是用來(lái)提供乘客最佳的乘車服務(wù)。
基本上,我們目前所熟知的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用只是堂堂的冰山一角,例如筆記本電腦、平板計(jì)算機(jī)與手機(jī)等行動(dòng)裝置市場(chǎng);未來(lái),在工業(yè)、醫(yī)療、汽車等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)逐漸趨向使用無(wú)線技術(shù)。我們可以預(yù)見(jiàn),未來(lái)創(chuàng)新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與商業(yè)模式將會(huì)朝向一種「量變」的過(guò)程,大量應(yīng)用無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)品將變得多樣化與普及化,不斷朝向各種技術(shù)領(lǐng)域多元化發(fā)展。于此同時(shí),無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的可靠度、移動(dòng)性以及兼容性測(cè)試就變得越來(lái)越重要,需要一個(gè)專業(yè)、公正、獨(dú)立的第三方測(cè)試實(shí)驗(yàn)室來(lái)執(zhí)行各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試、驗(yàn)證與認(rèn)定,這樣的趨勢(shì)也將加快「質(zhì)變」過(guò)程。截至目前為止,百佳泰對(duì)于IEEE 802.11w此規(guī)格,已順利通過(guò)PMF認(rèn)證,這意味著我們對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證的技術(shù)突破。本次文章就先介紹到此,后續(xù)我們將為大家?guī)?lái)IEEE 802.11 u/v/z三種標(biāo)準(zhǔn)的介紹,敬請(qǐng)期待啰。
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