基于近场通信认证的无线局域网无线接入协议的安全性设计

大学校园、公共场所和企业等得到了一定应用。未来具有多跳功能的WLAN将会在一些特定的应用领域变得越来越普及，如无线城市、无线校园等。然而，无线传输介质的开放接入特性，使WLAN的安全性成为一个亟待解决的问题，特别是在重要的国家安全机构，解决无线局域网的安全问题迫在眉睫[1-3]。WLAN的认证协议主要有有线等效保密协议（Wired Equivalent Privacy， WEP）、WiFi网络安全接入（WiFi Protected Access/ WiFi Protected Access2PreShared Key， WPA/WPA2PSK）、WiFi保护设置（WiFi Protected Setup， WPS）三种[4-6]。然而，WLAN中的三种认证协议都有自身的缺陷。例如：在WEP认证过程中，RC4算法常常作为数据加密算法。然而，这种加密算法的弱点是当收集足够的初始向量（Initialization Vector，IV）与RC4字节流的第一个字节时，key就可以被获取[7]。WPA/WPA2PSK认证方式使用较为广泛，目前也较为安全；但是，在预共享密钥（PreShared Key， PSK）不是足够长的情况下，如果能够收集用户在初始认证时的四次握手包，用字典攻击或暴力猜解等方法就可以在等待的时间内破解PSK[8]。在WPA/WPA2PSK的基础上，文献[9]提出WPS认证方式；然而，这种认证方式无法用制度或者规则去判断获得PSK的用户的合法性。

针对以上的问题，本文提出基于近场通信（Near Field Communication， NFC）认证的WLAN无线接入协议。NFC是一种工作频率为13.56MHz，工作距离只有0～20cm（实际产品大部分都在10cm以内）的近距离无线通信技术，允许电子设备通过简单触碰的方式完成信息交换及内容与服务的访问。NFC技术已经应用到文件传输、移动支付、智能海报等领域[10-11]。NFC由三种工作模式构成，分别是卡模式、标签读写模式以及用于高级协议通信的点对点模式。本文提出基于NFC认证的WLAN无线接入协议是基于点对点模式上开发的协议。然而，NFC的点对点模式在交互过程中也存在窃听的问题。文献[12]阐述在10m距离内，NFC的点对点模式的数据可以被窃听。文献[13]描述了在NFC点对点的工作模式中，数据常常被篡改；虽然采用波特率为106Kb/s的主动通信方式有效地避免了数据篡改，但是，这种方式非常易于受中间人攻击。

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