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5月26日，据相关媒体报道，Wi-Fi联盟、SD协会、外围部件互连专业组织PCI-SIG、USB-IF组织、固态技术协会（JEDEC）等暂停华为会员资格或参与会员活动。 外界担心，被排除在行业标准制定组织之外，可能给华为的未来发展带来冲击。 华为在最新声明中称，最近个别标准与产业组织受政治影响而暂停与华为的部分合作，我们对此表示遗憾，但这不会影响华为的正常业务运作及对客户提供高质量产品和服务。 对此，有专家认为，暂停华为会员资格的组织虽号称“国际组织”，但实质是坐落于美国、由美国发起和主导，并由多国参与的组织。 会员资格被暂停后，华为虽然或将不能参与这些组织举办的会议，但影响有限。国际行业标准制定组织若将华为长期排除在外，其影响力及权威性势必降低。未来，华为可以联合其他厂商形成新的组织联盟，继续在国际行业标准制定领域发声。 或许是争议声太大，5月29日，SD存储卡协会恢复华为会员资格，随后，Wi-Fi联盟、JEDEC等也转向了。 国际标准的制定到底有多重要？可以说， 国际标准的争夺不亚于一场“战争”。 就拿这次暂停华为会员资格的Wi-Fi联盟来说，其所创立的Wi-Fi和中国的WAPI之间的技术标准之争，就有很多国人不知道的惊人真相！ 文 张弛 科普作者，通信博士，笔名“奥卡姆剃刀” 编辑 李浩然 瞭望智库 本文为瞭望智库原创文章，如需转载请在文前注明来源瞭望智库（zhcz）及作者信息，否则将严格追究法律责任。 1 美国Wi-Fi和中国WAPI谁更安全？先得搞懂这个问题！ Wi-Fi是美国行业标准组织提出的IEEE802.11系列标准，而WAPI是中国无线局域网安全强制性标准。 那美国的Wi-Fi和中国的WAPI，到底谁更安全呢？ 在讨论这个问题之前，我们有必要先搞明白“层”的概念。 国际标准化组织把信息系统从物理层到应用层分成了七层结构。 我们不妨举一个熟知的例子，当你用微信给朋友发一条信息“在吗？”时，朋友的手机马上就显示这条信息。 这个过程看似简单，其实不然。 你在手机上打出“在吗？”这个词语，这只是应用层的实现，信息要一层接一层地组装和下传，最终通过物理层的电磁波把信号传到对方设备上。对方再从设备的物理层开始，把信号沿着反向顺序逐层解析和上传，恢复出原始信息，最终在你朋友的微信等应用软件上显示出来。 这种分层方法是人类处理复杂劳动时最常用的办法。比如粮食生产就经历了品种选育、耕地播种、浇水施肥、收割处理、食品加工等多个阶段。每个阶段都有不同工作，也都有不同的生产规范和安全标准，只有逐层配合协调工作，粮食才能生产出来。 信息系统的构建也是如此，这不是单一工种能够完全实现的，从物理层到应用层，每个层面都有不同的功能要求和技术规范，并由不同专业的技术人员来实现。 分层的优点就在于，一个设备只要符合了它所在层的接口规范，这个设备就具备了承接上层和衔接下层的基础，各层就能以标准模块的形式存在，搭建系统时可以像摞积木一样方便。 稍有生活常识的人就能体会到，逐级检查是最安全的，例如，乘坐飞机时先验票，可以基本排除有人假冒乘客的危险；确定是合法乘客后再进行安检，进一步筛查违禁物品。逐级就是分层，每个层的检查重点不同，方法和标准也都不同。如果不分层，把所有人都放在候机区只进行一次检查，危险系数就大大增加了。 信息安全有个规律：底层漏洞靠上层很难弥补，而上层的加密防护很容易被从底层突破。例如，军事安全领域中有一种旁路攻击技术，军用系统的加密方法很复杂，在应用层面上破密基本不可能，但是，无论如何复杂，最终都能通过某个芯片某个管脚（例如图中的红色管脚）的某种电磁波信号来“开启”这个动作。 如果攻击者找到这个管脚，偷偷安装一个很精密的信号采集探头，把正常开启的物理信号采集下来，不管应用层的加密算法和密钥如何变化，只要把这个物理信号重新加载到这个管脚上，复杂的加密系统就被绕过去了。 这就好比是小偷偷汽车，不管钥匙做得多复杂，只要把发动机的点火线扯出来就能对着火。 又如厨师蒸馒头，在整个生产过程中有不同层次的安全生产标准和规范，收割的小麦先清除杂物，然后要脱壳……每一道工序都符合安全标准，厨子才能拿到安全卫生的面粉去蒸馒头。面没发好或者碱放多了导致馒头又粘又黄，这是厨子的责任。分辨小麦是杂交还是转基因就不是厨子的职责了。 网络信息安全也是如此，每个层面都有不同的安全主题，相应有不同的安全标准，各层次之间相互支撑、相互配合，但是不能相互替代。 那些认为能把底层安全隐患交给上层来解决的网友们，缺乏信息系统理论的基本常识。 2 美国的Wi-Fi有个很致命的缺陷 谁在维护信息安全？ 估计大家想到的是防病毒软件公司和提供网盘服务的公司，毕竟这些公司的工作是在与用户直接打交道的应用层，大家都知道。 其实还有很多安全公司工作在信息系统的底层，他们的职责更基础也更重要，只因不跟公众直接打交道而不被熟知。 如果信息网络系统底层出了安全问题，就超出了防病毒软件公司的工作层面，他们能做的也只是尽量弥补而不是根治。这好比肝病导致了病人脸色发黄，病人就该找医生去医治肝脏，而不是找美容师往脸上抹粉。 在网络安全问题上，从物理层、链路层到应用层，每个层都有自己的安全挑战， 无论美国的Wi-Fi，还是中国的WAPI，它们都工作于链路层。链路层的安全挑战包括假基站、非法终端接入、数据监听、重放攻击、篡改、拒绝服务攻击等诸多问题。这些挑战对于链路层上支持承载的任何应用都是存在的，包括微信、微博和支付，等等。 因此，链路层需要自身的安全技术，不能将安全隐患遗留给上层应用去解决。 Wi-Fi的安全就是一个最明显的例子，2015年和2016年央视“315晚会”连续两年曝光了Wi-Fi的安全漏洞，国内互联网安全公司对此高度重视，但是直到现在这个问题依然没有被完全解决。 为什么呢？ 因为Wi-Fi的安全漏洞出现在链路层，要在链路层进行解决，仅靠对上层的修补并不能彻底解决问题。 于是，Wi-Fi联盟发现WEP（Wi-fi的一种密码保护模式）不安全后，采用WPA和WPA2来进行弥补，这的确算是在链路层解决链路层的问题。然而，结果却让人遗憾，安全隐患只是得到了缓解，并没有得到根治。 这又是为什么呢？ 根本原因是Wi-Fi的安全问题出在链路层的 “二元安全架构”，这种架构已满足不了新形势下的网络安全要求。 很多读者一定会问，既然问题已经找到，那把二元架构换掉了不就安全了？ 问题就在于，这种基本架构是改不掉的。这就好比房子的承重墙和大梁都建好了，无论后期怎么装修，房子的框架是变不了的。 二元架构问题到底是怎么回事呢？ 这要从20世纪90年代中期Wi-Fi设计之初说起，那时的接入设备一般都是庞大的有线路由器，无线应用还非常罕见，现在很常见的“伪造无线接入的基站”在那时简直就是“黑科技”，所以，在设计时根本就没考虑这事。 当时的安全需求只是基站对终端的合法性进行鉴别，并依据鉴别结果确定是否允许终端接入。通俗地说，就是基站决定让谁上网、不让谁上网。因此，当时采取的是单向鉴别结构，无线接入点（即我们熟悉的无线路由器）对终端进行鉴别，而终端却并不对接入点进行上行鉴别。 这也是电信业百年以来的惯性使然，有其历史的局限性。 这种架构的 工作原理是：接入点确定并向合法终端分发了共享密钥，终端和接入点用共享密钥进行鉴别和保密通信，但终端无法判断接入点是否合法，这就为“钓鱼”和中间人攻击提供了机会。 上文提到的两届央视“315晚会”的Wi-Fi安全警示说的就是这种危险——黑客设置“钓鱼”接入点，诱导用户手机登录，然后获取用户手机里的个人隐私。 3 中国的WAPI到底什么水平？ 当时的研发人员忽视了这种危险，也就没有进行针对性的安全设计。当然，我们不能跨越时空去谴责前人，但这个架构性的安全隐患是客观存在的。 随着时间推移，无线接入点的应用越来越普及，Wi-Fi的安全问题随之愈加突出，Wi-Fi联盟被迫采用了新的安全机制， 用WPA和WPA2代替了WEP，采用802.1x来实现无线局域网的鉴别和访问控制。 简单地说，这种模式就是增加了一个实体性的鉴别服务器，与接入点绑定在了一起，默认两者相互可信，形成了相对于终端的网络端，在形式上实现了终端和网络端之间的双向鉴别，安全性比以前得到了提高。 虽然有所发展，但其安全架构实质还是二元鉴别架构，危险并未被解除。 而且，新结构有个重要问题：无线接入点还是没有独立的身份，它与鉴别服务器之间的通信是透明传送，接入点只是帮助终端和鉴别服务器之间形成了双向鉴别，而终端与接入点之间却 并没有形成双向鉴别，“钓鱼”和中间人攻击风险依然存在，系统维护和管理的代价更高——由于依赖于接入点和鉴别服务器的“强绑定”，在接入点和鉴别服务器之间也引入了新的攻击点。 我们不妨举个例子，二元架构的鉴别就像学生拿着录取通知书去大学报道，出了火车站就见到了举着大学招牌的接站人。如果没有那块写着大学名称的招牌，学生不能确认接站人是不是自己要找的；如果没有那张通知书，接站人也不能确认学生就是录取通知书上的那个人。通知书和招牌就好比共享密钥，能让双方互相进行确认。 然而，这种身份鉴别模式并不安全。我有个同事就曾在接站人身份鉴别方面上了当，他出站后遇到了举着他姓名牌的接站人，于是放心地把行李交给此人，结果三拐两拐就跟丢了。真相是骗子伪造了真接站人的牌子，就把同事给钓到了。 前面我们也提到了，Wi-Fi联盟的专家明白这个缺陷， 但“二元架构”这条技术路线在Wi-Fi设计之初就确定了，无论如何修改，都无法颠覆最初的设计，必须要做到向后兼容，不能改得以前的设备都不能用了。 这是没有办法的事，20多年前对安全技术认识的局限性是客观存在的。 被美国使用各种手段强力抵制多年的中国发明的WAPI协议，在设计之初就提出了与Wi-Fi完全不同的“三元对等安全架构”，并精细设计了传递协议，不存在这个历史“包袱”。 具体说来，这种三元架构是通过引入第三方的方式，实现了终端和接入点之间的直接双向鉴别，“钓鱼”和中间人攻击无法实施，因此，从结构根源上防止了欺诈性的攻击。 这相当于多了个公证人，他把双方与众不同的体貌特征做成数字签名，然后分别核实，这就不会误认了。 很明显， 三元架构比二元架构更安全。 这种三元架构采取了 五步鉴别的模式，具体过程是这样的： 第一步，由接入点向终端发消息“鉴证身份开始”； 第二步，终端发消息回答接入点“这是我的身份信息，请鉴别，并请给我看第三方对你的鉴别身份鉴别结果”； 第三步，接入点向鉴别服务器发消息“这是我和终端的身份信息，请鉴别并反馈结果”； 第四步，鉴别服务器给接入点发消息“这是对你和终端的身份鉴别结果”，此时接入点就知道了终端身份是否通过了鉴别； 第五步，接入点给终端发消息“这是我的身份鉴别结果”，此时终端就知道了接入点身份是否通过了鉴别。 这五步信息的传递设计首先要考虑它是通信协议系统的分系统，要与通信协议协同。并且，它运用公钥密码学原理，还包括集成数字证书技术，以提升终端和接入点双方身份的真实性。 什么是数字证书？ 数字证书跟我们常见的用户名和密码完全不是一回事，用户名和密码的体制非常不安全，很可能泄露给犯罪分子。 你在访问银行网站时，会在浏览器上看到一个小挂锁的标志，点开就会发现是一个数字证书。WAPI采用这种银行级别鉴别所用的数字证书作为载体，它不仅能保证身份的真实性，还能保证操作的不可抵赖性。 什么是“不可抵赖”？ 数字证书不仅能帮用户核实接入点的真实性，还能确认是对方真实身份在操作，双方都不能抵赖，从身份和内容两个方面保证了信息交流的真实性。 不要小瞧这种三元架构中的五步实体鉴别方法，它曾于2010年6月被国际标准化组织通过，成为国际标准。 这是我国在基础性信息安全领域的第一个国际标准，也是全球范围内非对称实体鉴别领域在过去十余年内的唯一技术，它的双向身份鉴别可以彻底解决Wi-Fi一类的先天性二元鉴别漏洞。 4 争取底层架构的主导权事关重大！ WAPI比Wi-Fi更安全，这是三元架构所决定的，因为它的技术优势而遭遇美国强力阻挠、抵制，在全球推广受到了影响。 技术标准的先发优势非常重要，一旦被推广起来，即使发现了严重问题，由于行业已经被它绑架，很难改弦更张。 美国政府在全球范围内强力推广Wi-Fi，并阻挠抵制欧洲和中国的同类技术，等全球市场都被其占领后再放手，竞争者们很难扭转局面。 现在，公众只知道Wi-Fi，其实当初有多种同类技术都不比Wi-Fi差，甚至更有优势。除了中国的WAPI之外，欧洲的HiperLAN也是一项。 无论是服务质量、速率、越区切换、安全保密，HiperLAN都优于Wi-Fi，但它的命运还不如WAPI。 当年，HiperLAN被忽悠到美国控制的标准组织IEEE去搞标准化，搞着搞着，美国企业主导的技术方案成了正式标准，HiperLAN技术则活生生地被拖垮了。 2003年，IEEE的一份内部文档中指出： 战争要一场一场打，WAPI就是下一个（欧洲的HiperLan是上一个）。 要向全球推广技术标准，除了技术质量过硬，还需要具备两点条件：一是政府引导，二是产业协同生态建设。美国这两手都很硬，Wi-Fi被集成到当时的英特尔迅驰处理器上，通过CPU的全球垄断把Wi-Fi标准推广起来，即便不安全也能让话语权掌握在美国手上。 中国在推广WAPI标准方面两手都比较欠缺，单就建立国内产业协同生态来说，在当时就很困难，这似乎与2016年11月华为主导的Polar码被3GPP认可成为5G eMBB场景的控制信道编码形成了鲜明的对比。 华为是全球第一大电信设备商，其科研投入在同类企业中遥遥领先，在各种国际电信组织中都有话语权。当时，在全球四大电信设备商中，华为第一，中兴第四，这两家中国企业占据了全球近一半的电信设备市场。中兴在这场5G技术标准争夺战中力挺华为，两大国际电信巨头合力取胜是很正常的事。 对比Polar码和WAPI这两项中国人争取的技术标准，只是性质略有不同。简单来说，Polar码是底层技术应用创新，而WAPI是底层技术原始创新。 业内通常认为底层的发明更重要——上层的发明是“基于网络的发明”，而底层的发明则是“发明网络的本身”。这好比房屋的建筑与装修，用PVC管替代铸铁管是很好的发明，用塑钢窗户替代木窗也是很好的发明，但都不如用钢筋水泥结构替代砖石结构更重要，因为后者是底层的发明，是深刻影响全系统的关键因素。 WAPI和Polar码均属底层发明，但受到的待遇却大相径庭：Polar码得到的是一片赞声，WAPI得到的是一片奚落。 这是为什么呢？ 按笔者的理解，十多年前我们在自主技术方面还缺乏自信，大多数为Polar码喝彩的人对这种码一无所知，只是看“意见领袖”们说好，也就跟风表达自豪；当年大多数嘲讽WAPI的人对其核心的三元对等架构并不了解。 发明WAPI的公司叫西电捷通，由西安电子科技大学的国家重点实验室的班底构成，拥有600多项发明专利、多项国际技术标准，得到过世界知识产权组织和国家知识产权局的金奖。更值得一提的是，早在10多年前，西电捷通就干了与Polar码同样重要的事。但是，作为一个百十人规模的小公司，无论十多年前还是今天，都难以与华为的影响力相提并论。 争取国际标准重要，推广已经被授权的国际标准更重要。 说到WAPI的推广，总有些网友调侃WAPI折腾了十年都没有应用起来。 这其实是个常见的误解。 WAPI核心技术作为国际标准化组织通过的国际标准，早已内置在全球范围内的所有无线局域网芯片中，已经做到了无线接入领域内的普遍应用。这就像安全带，已作为标准配置装到了汽车里，在行业内普遍应用；至于驾驶员系不系安全带，是个人问题，需要公共安全秩序管理者去促进解决，安全带发明者不需要对此事负责。 再比如手机都内置了GPS芯片，提供了普遍使用的技术条件，这就可以说GPS在手机上已经全面应用。 WAPI的全面应用也是同理，包括苹果在内，所有手机里都内置着WAPI，区别只在于用户使用率的高低。 WAPI虽然已经普遍应用，但用户使用率较低，除了Wi-Fi影响力高等外部原因外，其部署使用也面临挑战，核心问题就是为了安全而采用了证书，证书发放过程有些麻烦，而且比较专业，一般用户是搞不定的。好在该使用环节现在已经有了改进，首次发布时需要配置，以后再使用就会自动处理了。 与WAPI带来的安全优势相比，这一点麻烦就显得微不足道。 出于信息安全的考虑，军队等特殊行业的无线接入网禁止使用Wi-Fi，这对WAPI的发展是一个机会。 有网友担心WAPI的使用成本会增加，其实根本无需担心，尽管WAPI是个复杂的安全协议，但协议已在芯片设备软硬件内嵌入，早已内置到手机里了。这类似手机内原生的基本功能，你不用时它就在手机里驻留着，使用时只会带来益处，也不会多花用户一分钱。 我为什么关注WAPI？ 不仅仅因为它是国产国际标准，更关键的在于，它是构成网络本身的底层技术研发。 这种计算机网络基础技术架构层面的国际标准，中国经历过标准与产业推动的目前只有这一个，如何持续的发展产业和使用部署，我们没有经验，政府若不加强引导，只靠势单力薄的国内产业去跟美国政府及其产业巨头硬扛，肯定也不行。 争取底层架构的主导权是一件大事，每个人都应该了解。 中国科技发展迅速，现在已经从上层的技术创新，逐渐下潜到底层的网络架构，这是从网络应用到定义网络的重大变化，面临的国际竞争会更加剧烈。 这个坎必须得迈过，否则就只能在他人定义的规则下竞争。 | 
发表于 2019-5-30 15:47:13
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