标签: 无线区域网路（wlan）

  在前一期文章中，我们为大家介绍了IEEE 802.11 w/p两种无线网络标准，分别应用在网络安全性与交通运输等不同的技术层面。这一次，我们将带来另外三种IEEE 802.11 u/v/z的标准剖析，让大家对无所不在的无线网络应用层面有更深入、更广泛地了解。   IEEE 802.11u ：无线局域网络间的相互沟通     随着无线局域网络市场趋渐成熟，尤其是双模手机的推出，许多产品可望将Wi-Fi与其他标准结合在一起，例如GSM、Edge、EV-DO、IETF、3GPP、3GPP2以及WiMAX等不同网络间传送讯号的方法，能够彼此互通讯息与数据切换，以简化网络切换和漫游等问题。有鉴于此，IEEE提出IEEE 802.11u，又被称为「联外网络互通（Interworking with External Networks）」技术，其定义不同规范的无线网络之间的网络互通机制，使IEEE 802. a/b/g/n网络能与其他网络（non-802 networks）沟通。   IEEE 802.11u除了定义装置在区域与都会网络间切换的方式外，也规范可适用于IEEE 802.11网络与外部网络的MAC层与PHY层规格。在功能上，IEEE 802.11u主要负责处理装置于网络上的在线登入（Online Enrolment）、网络选择、通讯保密安全、网络签署认证以及支持媒介独立换手（Media Independent Handover Support，MIH）机制等五项工作，使这些跨网络互连动作依照IEEE 802.11u的管理，使其在最佳网络选择、交换认证与控制以及数据监控等工作上，能以通用且标准化的方式执行。   IEEE 802.11v ：优化无线局域网络的管理能力 IEEE 802.11v是一项能提供简化网络部署与管理的高效能机制，它能规范无线发射基地台去控制无线终端设备上的关键参数，例如根据AP的负载情况，并在它们之间去分配要连接到哪一个网络AP，透过终端设备引导至具有带宽与资源的AP，藉以平衡负载情况，提升无线网络管理、网络选择、网络优化与数据传输、监测的能力。   此外，IEEE 802.11v引进创新的节电功能，使无线局域网络更具环保意识与绿色节能，其节电功能包含以下特点： 无线网络管理睡眠模式：这是IEEE 802.11节电功能的进一步延伸，使802.11无线装置拥有更长的电源关闭时间，此功能将与新的流量过滤服务合作，以便使AP能传送指定的数据类型。 无线网络唤醒功能：此功能能帮助网络的系统管理员「唤醒」计算机和其他无线装置，结合上述的睡眠模式，将有效地节约电能。 ARP代理功能：Proxy ARP将允许一个AP响应ARP的指令，使无线发射基地台能够支持更长时间的电源中断，藉以达到长时间节电的目的。 TIM广播：在IEEE 802.11v的模式下，TIM广播将分配流量指示，因此无线发射基地台无需接收每一种无线电指向标，透过弹性的广播/多播服务（Flexible Broadcast / Multicast services），将数据发送成广播/多播封包，进而减少无线终端设备的开机时间，并可兼容高速数据传输速度模式，提高多播服务应用的功能。   基本上，IEEE802.11v的速度与IEEE 802.11n没有区别，但它是以节能为设计目标；因此，IEEE 802.11v能在网络处于闲置的状态下，将Wi-Fi设备置入待机状态，可以节省行动装置的电池耗能并减少终端设备向网络传输的流量。整体来说，IEEE 802.11v包含了节电特性、负载平衡与简化管理等功能，不但能改善无线局域网络的可靠性、传输量与服务质量，有助于未来的创新市场与商业规模。     IEEE 802.11z ：提高点对点的连结规范 IEEE 802.11z协议于2010年9月由IEEE正式批准推出，全名为IEEE Std.802.11z-2010，它是专门为了加强无线局域网络安全的规范标准，在IEEE 802.11的MAC层与PHY层增加一种直接联机装置（Direct-Link Setup，DLS）的应用功能，藉以提高「点对点连结」的能力，并且加入节电功能。另外，IEEE 802.11z规格主要定义客户端之间不须通过AP相互通讯的协议，就可以进行数据封包的传送。乍看之下类似Wi-Fi Direct，但其实不然，IEEE 802.11z是属于802.11底层的规格，与现有的点对点（peer to peer）联机不兼容之外，与Wi-Fi联盟所推广的装置到装置间的通讯也不一样。换言之，IEEE 802.11z和Wi-Fi Direct，一个是规范标准、一个是认证项目，虽然两者都和直接点对点连结有关，但实际上是相互独立的。   灵活、迅速、安全、可靠的无线 / 无限体验     谈论了这么多新颖的无线网络应用；我们可以发现，百佳泰在此扮演的角色除了认证服务外，在和许多厂商、客户的合作与互动过程中，累积了宝贵经验，一同来验证这些议题。未来，我们将提供厂商客制化的测试服务，像是网络联机能力的好坏程度、接收是否全向性等等，同时，不同产品之间也必须有良好的互操作性，让无线网络基地台、路由器可以与不同制造商的终端设备或者网络基础设施产品相互运行。未来的无线网络应用装置种类繁多，因应这样的潮流，百佳泰的技术顾问工程师除了具备专业而领先业界的知识外，同时更能根据不同的网络规范与产品项目进行仪器的调整设定、测试计划的量身打造、并在产品未能通过测试时提供除错（debug）的咨询服务，才能发挥产品的最佳效能，确保消费者能享有最稳定的质量享受。

  几年前Web2.0还讨论的沸沸扬扬，因特网的应用不再只是单向传播，「你」也可以参与其中，主导、创造、分享各种信息于网络上。然而，当「你」在跨年一起倒数迈入2012年的同时，也正式宣告Web3.0时代即将来临。未来因特网的应用将完整实现无所不在（Ubiquitous）的定义，除了无线网络的如影随形外，在硬件装置方面也不在局限于传统的PC、行动装置上，不论是家电、汽车、飞机甚至路边的电话亭等搭配无线网络科技的装置，都能轻松连网，将无所不在的理想发挥得更淋漓尽致。   因此，在享受Web 3.0时代科技应用的同时，了解其背后的理论基础为何就显得极为重要，这时就不得不提到IEEE 802.11这个无线网络标准协议。IEEE 802.11是由美国「电机电子工程师学会」（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）所定义的无线网络通讯标准。简单来说，IEEE 802.11标准主要是定义无线区域网路（WLAN）中物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）的通讯协议。目前，最为大众耳熟能详的几项通讯协议，即是Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）标准所采用的IEEE 802.11 a/b/g/n，也是百佳泰（Allion Labs, Inc.）所致力于提供的专业认证测试项目之一。   Wi-Fi CERTIFIED™是Wi-Fi联盟开放给制造商使用的认证商标，以确认通过认证的产品基于IEEE 802.11标准的通讯协议基础、并符合Wi-Fi联盟之技术规格。在此，我们必须厘清的一个观念，就是基于Wi-Fi与IEEE 802.11两套系统的密切相关，以致常常有人把Wi-Fi当作成IEEE 802.11，这其实是不恰当的。理由在于，Wi-Fi联盟为IEEE 802.11通讯协议的采用者，而非定义者；因此，是Wi-Fi技术标准采纳了IEEE 802.11的通讯协议。   在这样的情况下，并非每种符合IEEE 802.11标准的产品都申请Wi-Fi认证；相对地，未经Wi-Fi联盟认证的产品也不一定意味着未采纳IEEE 802.11标准。然而，由于IEEE 802.11并未有一套确保质量的认证计划，对无线产品制造厂商而言，申请Wi-Fi认证便成为保障产品质量水平的重要把关方式。有别于IEEE 802.11 a/b/g/n，IEEE802.11还有许多应用在其他技术领域的新标准，也就是我们接下来要介绍的IEEE 802.11w/p/u/v/z这五种标准。     IEEE 802.11w ：提升无线网络的安全性 随着无线网路的发展与进步，人们对于数据传输时的安全加密与认证需求也逐渐提升；因此，早在2004年，IEEE就完成了IEEE 802.11i协议的制订。然而，IEEE 802.11i虽然可以保护数据封包（data frame），但在管理封包（management frame）上仍然是以不经加密和认证的方式进行传送。意识到这个问题后，IEEE进而在2009年推出IEEE 802.11w，IEEE 802.11w无线加密标准是建立在IEEE 802.11i的基础上，可以保护针对无线区域网路管理封包的攻击。另外，IEEE 802.11w可以增加通讯效能，例如无线网络电话（VoIP）等应用网络管理，在确保安全的无线通信时，同时提供稳定的通话质量与稳定性。   IEEE 802.11w主要可以提供三种类型的保护。第一种是用于「单播管理封包」（unicast management frames），即一个AP（access point）与一个客户端之间的封包。IEEE 802.11w延伸了IEEE 802.11i的临时密钥完整性协议（Temporal Key Integrity Protocol，TKIP）与RC4加密算法，将现有的数据加密演算扩展到单播管理封包中。如此一来，可以防止攻击者伪造的管理封包，使其被解密引擎所阻挡，进而增加保密性。其次，在「广播管理封包」（broadcast management frames）中，这类信息通常用于调整无线电波频率或启动测量，并不像单点封包般需要保密，而且广播封包的加密动作比单播封包更为复杂。因此，IEEE 802.11w只针对这类广播封包提供防伪造、防窃听的保护，并不提供加密性保护，仅倚赖一组信息完整性代码，附加在无加密的管理封包上。最后一种方法则是用于「解除认证与解离封包」（deauthentication and disassociation frames）上，透过在AP和客户端上的一对一次密钥（a pair of one-time keys），使用端能确定解除验证是否奏效。   IEEE 802.11p ：未来交通的智能型运输系统     所谓的智能型运输系统（Intelligent Transportation System，ITS）是指将电子信息、通讯以及控制等各領域科技作一整合应用，其目的在于将运输上的所有有限资源能有效地被利用。如此一来，不仅可以减轻交通尖峰时刻所产生的壅塞狀况、减少因交通堵塞所浪费的时间成本、降低人工化的营运成本、减少車辆怠速所引发的空气污染甚至提升行車交通的安全等。目前，国道上利用红外线的电子收费( Electronic Toll Collection，ETC )系统，是一般民众较为熟知的实际应用之一。   在技术层面上，智能型运输系统主要是利用「车载环境无线存取（Wireless Access in Vehicular Environments，WAVE）」技术，针对「车对道路（Vehicle-to-Roadside，V2R)」、「车对车（Vehicle-to-Vehicle，V2V）」以及「车对基础建设（Vehicle to Infrastructure，V2I）」的运输通讯环境下，提供实时的交通信息通报及网络存取服务，而此架构被IEEE制定为IEEE 802.11p规格。   换句话说，IEEE 802.11p主要是应用于车载通讯（Telematics），并根据WAVE技术所提出的通讯协议，在面对多重路径衰减的无线通信上，能抵抗因车用环境（距离、速度）所造成的讯号衰减，其目的在提供车用通讯上安全性与商业性的应用。安全性的应用将可以改善行车驾驶的安全，减少意外事故的发生；商业性的应用主要是用来提供乘客最佳的乘车服务。   基本上，我们目前所熟知的无线局域网络应用只是堂堂的冰山一角，例如笔记本电脑、平板计算机与手机等行动装置市场；未来，在工业、医疗、汽车等应用领域将会逐渐趋向使用无线技术。我们可以预见，未来创新的无线网络应用与商业模式将会朝向一种「量变」的过程，大量应用无线局域网络技术的产品将变得多样化与普及化，不断朝向各种技术领域多元化发展。于此同时，无线局域网络应用的可靠度、移动性以及兼容性测试就变得越来越重要，需要一个专业、公正、独立的第三方测试实验室来执行各种规范标准的测试、验证与认定，这样的趋势也将加快「质变」过程。截至目前为止，百佳泰对于IEEE 802.11w此规格，已顺利通过PMF认证，这意味着我们对无线局域网络认证的技术突破。本次文章就先介绍到此，后续我们将为大家带来IEEE 802.11 u/v/z三种标准的介绍，敬请期待啰。