详细介绍802.11标准的最新进展

[分享]详细介绍802.11标准的最新进展
近一两年已有广泛应用的无线局域网（WLAN）是一种低成本德无线接入技术，作为GPRS或 cdma2000的补充技术，或新的家庭联网方式，它使越来越多的设备供应商涉足此领域。目前应用得比较成功得WLAN技术是802.11，此标准虽然已经经历了十多年的发展，但目前仍在不断的改进和发展之中，以适应安全认证、漫游和QoS等方面的要求。
　　
　　802.11b和802.11a是1999年出台得标准，它们分别工作在2.4GHz和5 GHz频段，前者采用直接序列扩频（DSSS）技术，传送速率可达11Mbit/s，后者则采用正交频分复用（OFDM）技术，传送速率可达54Mbit/s.此后，在媒体接入控制/链路连接控制（MAC/LLC）层面上进行扩展，形成了 802.11c以及802.11d标准。当前，IEEE正进行802.11e，f，g，h，i等标准得 制订，它们各有测重，下面将分别介绍这几种标准的最新进展情况。
　　
　　一、802.11b和802.11a
　　802.11b（即Wi-Fi）由IEEE在1998-1999年制订完成，到2002年底，已在超过3000万的无线基站中应用。Wi-Fi使用单承载调制（即码分键控（cck）），提供3个非重叠道，支持1，2，5.5Mbit/s 以及11Mbit/s等速率得数据流。
　　
　　在制订Wi-Fi的同时，IEEE还在制订另一种支持更高速率的保准——802.11a，它使用多承载调制（即OFDM），具有较好得多径性能，可提供8个信道，支持6，9，12，18，24，36，48， 54Mbit/s等更高速率流，只是有效距离小于Wi-Fi.802.11a产品最早出现在2001年第4季度，当前Wi-Fi联盟（原无线以太网兼容性联盟（WECA））正在考虑有关802.11a产品互操作性的试验工作。802.11a产品在技术上需经过一些改进才能达到想像目前802.11b产品被接受的水平。 Gartner公司建议使用者等到2003年底再去采购802.11a产品，此前企业可以在特殊的应用中采纳 802.11a标准。因为，Gartnet预计要到2003年下半年802.11a产品的采购量才开始超过802.11b 产品，而此前采购802.11b产品则比采购802.11a产品更便宜，使用时遇到的问题也会少一些。
　　二、802.11g
　　802.11g工作在2.4GHz频段，使用CCK技术以与Wi-Fi后向兼容，同时为支持更高得速率 （54Mbit/s），802.11g又采用了OFDM技术，可以说802.11g融合了2.4GHz及5GHz两个频段。目前，这种混合式的标准正由IEEE制订，预计整个标准要等到2003年第1季度才能最后通过。
　　
　　从802.11b到802.11g，可发现WLAN标准不断发展的轨迹：
　　
　　*802.11b是所有WLAN标准演进的基石，未来许多的系统大都需要与802.11b后向兼容，2002 年802.11b在整个WLAN市场中占据95%以上的份额，预计到2003年年底将有6000-7000万个无线基站使用802.11b；
　　
　　*802.11a是一个非全球性的标准，与802.11b后向不兼容，但采用OFDM技术，支持的数据流高达54Mbit/s，提供几倍于802.11b/g的高速信道，如802.11b/g提供3个非重叠信道可达8-12 个；
　　
　　*802.11g通过采用OFDM技术可支持高达54Mbit/s的数据流，所提供的带宽是802.11a的1.5 倍，与802.11b后向兼容。
　　
　　可以看出，在802.11g和802.11a之间存在与Wi-Fi兼容性上的差距，为此出现了一种桥接此差距的双频技术——双模（dual band）802.11a+g（=b），它较好地融合了802.11a/g技术，工作在 2.4GHz和5GHz两个频段，服从802.11b/g/a等标准，与802.11b后向兼容，使用户简单连接到现有或未来的802.11网络成为可能。据市场研究机构Cahners的分析，未来几年这4种标准在WLAN智能卡芯片市场中的份额将呈现增长的势头。
　　
　　三、802.11e
　　802.11e是IEEE为满足服务质量（Qos）方面的要求而制订的WLAN标准。在一些对时间敏感、有严格要求的业务（如话音、视频等）中，Qos是非常重要的指标。在802.11MAC层，802.11e加入了 Qos功能，其中的混合协调功能（HCF：Hybrid Coordination Function）可以单独使用或综合使用以下两种信道接入机制：一种是基于论点式的（contentionbaased），一种是基于投票式的 （polled）。
四、802.11i
　　802.11i是为解决WLAN安全认证问题而制订的新安全标准。WLAN在保证安全方面很重要的一环就是认证。由于802.11i与MAC层上的功能有关，认证协议在传输层，IEEE不负责管理，而今市场上体供的解决方案则是使用802.1x，同时将精力集中在比较容易实施的服务器/协议上，因此出现了许多认证协议。目前，用来解决WLAN认证问题的方案主要有如下几个：
　　
　　*传输层安全的可扩展认证协议（EAP-TLS）通过证书进行认证，但难以在骨干网络上实施；
　　
　　*隧道TLS可扩展认证协议（EAP-TTLS）通过用户名和密码进行认证，是一种相对安全的认证方式，在骨干网络上比TLS容易实施；
　　
　　*受保护的可扩展认证协议（PEAP）是微软公司制订的、与思科公司的LEAP解决方案相对应的安全协议，也是基于用户名和密码进行认证的。
　　
　　802.11i或增强型安全网络（ESN）是为加强安全性而对现有802.11标准进行优化的方案。为加强认证，它引用了几种重要的管理算法以及动态的会话密匙（session key） ，新的加密算法有高级认证标准（AES）和当时密匙集成协议（TKIP：Temporal Key Integrity Protocol）等。安全咨询分析师认为现行的无线加密协议（WEP）技术过于脆弱，只要检查一个信息包的简单样品就能破解加密资料的密钥；而不久将出台的基于RC4的TKIP是由几家重要的密码团体开发的，安全性较高，市场上的现有设备可以升级到此版本。但从长远来看，采用AES加密的分组密码是更为安去的方案，它将替代WEP和RC4.为优化性能，AES对硬件要求更高，而且许多情况下，基于AES的加密可能无法升级，因此AES将目标锁定在将来的Wi-Fi设备上。802.1x、TKIP及基于AES的加密构成 802.11i新安全标准的主要部分，目前正由IEEE的802.11工作任务组I制订，该小组曾经负责制订 IEEE802.11b和802.11a标准，预计2003年9月802.11i标准将得到批准。 　　
　　对于Wi-Fi设备来说，安全是一个非常大的问题，在现行的WEP安全系统之外，一些提供商（如思科公司）卖给企业802.11系统时又配备了其它的安全措施（如动态安全链路（DSL）技术），而如今市场上大多数面向消费者的无线局域网设备只提供了WEP，802.11i的出台将满足部分市场对安全解决方案的需求。为了使提供商把产品做的更安全，Wi-Fi联盟宣布将在其无线保护访问（WPA）规范中将加入为资料加密以及网络访问控制而新制订的802.11i标准：
　　
　　*WPA将使用当时密钥集成协议进行加密，其运算法则与WEP一样，但创建密钥的方法不同；
　　
　　*WPA将使用IEEE 802.1x协议进行访问控制，是最近才完成能控制登陆有线和无线局域网的标准；
　　
　　*采用WPA技术，每个用户都有自己的加密密钥，并且可以定期更改。
　　
　　Wi-Fi联盟对WPA的初级与互用性试验分别于2002年11月8日和22日进行，而合格试验将于 2003年2月3日进行。Wi-Fi联盟还决定2003年8月要执行新的Wi=Fi规范，即在以Wi-Fi命名的局域网产品中将用TKIP机制取代现行的WPA的第二个版本，计划在2004年初开始实行。企业用户身份认证将通过认证服务器进行，与WEP想比，可以扩展更多的用户，而家庭网络用户则采用预共享密钥模式，无需身份认证服务器。
　　
　　五、802.11h
　　802.11h是欧洲制订的、工作在5GHz频段的无线标准，目的是减少对同处于5GHz频段的雷达的干扰，该标准计划在2003年第2季度完成。802.11h涉及两种技术，一种是动态频率选择 （DFS），即接入点不停地扫描信道上的雷达，接入点和相关的基站随时改变频率，最大限度地减少干扰，均匀分配WLAN流量；另一种技术是传输功率控制（TPC），总的传输功率或干扰将减少3dB.
　　
　　六、802.11f
　　802.11f是为解决漫游问题而制订的接入点之间的协议。为了支持用户从一个点接入到另个接入点，802.11标准不限制接入点之间的通信，为此允许不同分布式系统之间灵活运作（如连接接入点的有线骨干网）。但漫游时不同提供商提供的接入点可能无法互通，802.11f就是专门针对接入点之间的漫游而制订协议，它能为接入点之间支持802.11分布式系统功能提供必要的交换信息。
　　
　　通常，WLAN的接入点设备可能来自不同的提供商，在没有802.11f的条件下，为确保用户漫游时的互通性，运营商只能安装同一提供商的产品。虽然某些情况下，来自不同提供商的接入点产品通过Wi-Fi认证可以实现互操作，但若在接入点设计中加入802.11f就能彻底消除产品选择的限制，确保不同提供商产品的互操作性。802.11f标准确定了在同一网络内接入点的登陆，以及用户从一个接入点切换到另一个接入点时的信息交换，该标准于2002年年底完成，而支持此标准的相关产品则要等到2003年中期才能推出。
　　
　　七、多模无线标准
　　业界分析人士认为，2003年无线联网领域将出现两个重要趋势，一个是802.11b和GPRS组合卡的上市，其次是个人无线局域网（PWLAN）接入点的剧增。在未来无线市场上，将出现一系列互为补充的无线通信功能，包括无线广域网（WWAN）、WLAN、无线个人域网（WPAN），为把这些功能综合起来，需要建立一个综合平台，这就给平台集成商提出了挑战：其一是射频的兼容性；其二是要减少天线的计算量；其三，如何协调工作在同一频段的无线电波；第四，，要减少成本。为此出现了多模无线标准，它将综合以下无线通信技术：如WAN/WLAN具体体现为GPRS/802.11、3G/802.11等技术的融合，用来保证高速的无线连接；此外还有PAN/WLAN，具体体现为802.11与蓝牙、超宽带 （UWB）传输等技术的结合。
　　
　　802.11与WAN（如GPRS或cdma2000）两种互补技术的融合是基于IP应用来考虑的。GPRS是广域的服务覆盖，数据流量可以达到115kbit/s，同为广域服务的cdma2000其数据流量平均达 144kbit/s，最高可达到2Mbit/s，而作为局域网服务的802.11其最高数据流则达到54Mbit/s. WAN和WLAN的融合前景比较乐观，原因有二：其一是移动用户需要移动数据服务，而到处建网的 GPRS和cdma2000迫于形势，需要WAN和WLAN的融合，因为拨号已不能满足移动信息和因特网接入的数据速率要求；其二是大量的数据传输需要高速率，在一些热点地区部署802.11可以完成E- mail同步、大型文件传达等服务。
　　
　　移动用户所需要的服务可分为广域网数据业务和局域网业务，前者包括信息服务、因特网接入、移动性服务等，后者包括高速数据业务（达54Mbit/s）、大型文件传送、E-mail同步、多媒体服务等，将来的业务提供商会同时提供这两种服务。
　　
　　八、结束语
　　目前，802.11面临着一些挑战：一是与GPRS或CDMA一起使用要有足够的安全性，使用要方便、可以计费等；二是自身的安全问题，目前正在进行安全方面的一些改进和增强，如802.11i，但要等到2003年中期才可能有大规模的应用；三是使用方便，这需要改进更多的环节，而当前就安装而言已经存在许多的难题；最后一点就是计费问题，运营商需要操作简单的计费方案，其中最迫切要解决的是漫游协议问题。802.1x标准就是从这几个待解决的难题入手的，它们在技术方面的一些进展或多或少能缓解一些应用中的问题，IEEE802.11各标准组也正加紧制订和完善系列标准。