華為突然被踢出局!暴露出美國、歐洲和中國“Wi-Fi標準”生死暗戰十幾年的真相!
5月26日,據相關媒體報道,Wi-Fi聯盟、SD協會、外圍部件互連專業組織PCI-SIG、USB-IF組織、固態技術協會(JEDEC)等暫停華為會員資格或參與會員活動。
外界擔心,被排除在行業標準制定組織之外,可能給華為的未來發展帶來衝擊。
華為在最新宣告中稱,最近個別標準與產業組織受政治影響而暫停與華為的部分合作,我們對此表示遺憾,但這不會影響華為的正常業務運作及對客戶提供高質量產品和服務。
對此,有專家認為,暫停華為會員資格的組織雖號稱“國際組織”,但實質是坐落於美國、由美國發起和主導,並由多國參與的組織。
會員資格被暫停後,華為雖然或將不能參與這些組織舉辦的會議,但影響有限。國際行業標準制定組織若將華為長期排除在外,其影響力及權威性勢必降低。未來,華為可以聯合其他廠商形成新的組織聯盟,繼續在國際行業標準制定領域發聲。
或許是爭議聲太大,5月29日,SD儲存卡協會恢復華為會員資格,隨後,Wi-Fi聯盟、JEDEC等也轉向了。
國際標準的制定到底有多重要?可以說, 國際標準的爭奪不亞於一場“戰爭”。
就拿這次暫停華為會員資格的Wi-Fi聯盟來說,其所創立的Wi-Fi和中國的WAPI之間的技術標準之爭,就有很多國人不知道的驚人真相!
文
張弛 科普作者,通訊博士,筆名“奧卡姆剃刀”
編輯
李浩然 瞭望智庫
本文為瞭望智庫原創文章,如需轉載請在文前註明來源瞭望智庫(zhcz)及作者資訊,否則將嚴格追究法律責任。
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美國Wi-Fi和中國WAPI誰更安全?先得搞懂這個問題!
Wi-Fi是美國行業標準組織提出的IEEE802.11系列標準,而WAPI是中國無線區域網安全強制性標準。
那美國的Wi-Fi和中國的WAPI,到底誰更安全呢?
在討論這個問題之前,我們有必要先搞明白“層”的概念。
國際標準化組織把資訊系統從物理層到應用層分成了七層結構。
我們不妨舉一個熟知的例子,當你用微信給朋友發一條資訊“在嗎?”時,朋友的手機馬上就顯示這條資訊。
這個過程看似簡單,其實不然。
你在手機上打出“在嗎?”這個詞語,這只是應用層的實現,資訊要一層接一層地組裝和下傳,最終通過物理層的電磁波把訊號傳到對方裝置上。對方再從裝置的物理層開始,把訊號沿著反向順序逐層解析和上傳,恢復出原始資訊,最終在你朋友的微信等應用軟體上顯示出來。
這種分層方法是人類處理複雜勞動時最常用的辦法。比如糧食生產就經歷了品種選育、耕地播種、澆水施肥、收割處理、食品加工等多個階段。每個階段都有不同工作,也都有不同的生產規範和安全標準,只有逐層配合協調工作,糧食才能生產出來。
資訊系統的構建也是如此,這不是單一工種能夠完全實現的,從物理層到應用層,每個層面都有不同的功能要求和技術規範,並由不同專業的技術人員來實現。
分層的優點就在於,一個裝置只要符合了它所在層的介面規範,這個裝置就具備了承接上層和銜接下層的基礎,各層就能以標準模組的形式存在,搭建系統時可以像摞積木一樣方便。
稍有生活常識的人就能體會到,逐級檢查是最安全的,例如,乘坐飛機時先驗票,可以基本排除有人假冒乘客的危險;確定是合法乘客後再進行安檢,進一步篩查違禁物品。逐級就是分層,每個層的檢查重點不同,方法和標準也都不同。如果不分層,把所有人都放在候機區只進行一次檢查,危險係數就大大增加了。
資訊保安有個規律:底層漏洞靠上層很難彌補,而上層的加密防護很容易被從底層突破。例如,軍事安全領域中有一種旁路攻擊技術,軍用系統的加密方法很複雜,在應用層面上破密基本不可能,但是,無論如何複雜,最終都能通過某個晶片某個管腳(例如圖中的紅色管腳)的某種電磁波訊號來“開啟”這個動作。
如果攻擊者找到這個管腳,偷偷安裝一個很精密的訊號採集探頭,把正常開啟的物理訊號採集下來,不管應用層的加密演算法和金鑰如何變化,只要把這個物理訊號重新載入到這個管腳上,複雜的加密系統就被繞過去了。
這就好比是小偷偷汽車,不管鑰匙做得多複雜,只要把發動機的點火線扯出來就能對著火。
又如廚師蒸饅頭,在整個生產過程中有不同層次的安全生產標準和規範,收割的小麥先清除雜物,然後要脫殼……每一道工序都符合安全標準,廚子才能拿到安全衛生的麵粉去蒸饅頭。面沒發好或者鹼放多了導致饅頭又粘又黃,這是廚子的責任。分辨小麥是雜交還是轉基因就不是廚子的職責了。
網路資訊保安也是如此,每個層面都有不同的安全主題,相應有不同的安全標準,各層次之間相互支撐、相互配合,但是不能相互替代。
那些認為能把底層安全隱患交給上層來解決的網友們,缺乏資訊系統理論的基本常識。
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美國的Wi-Fi有個很致命的缺陷
誰在維護資訊保安?
估計大家想到的是防病毒軟體公司和提供網盤服務的公司,畢竟這些公司的工作是在與使用者直接打交道的應用層,大家都知道。
其實還有很多安全公司工作在資訊系統的底層,他們的職責更基礎也更重要,只因不跟公眾直接打交道而不被熟知。
如果資訊網路系統底層出了安全問題,就超出了防病毒軟體公司的工作層面,他們能做的也只是儘量彌補而不是根治。這好比肝病導致了病人臉色發黃,病人就該找醫生去醫治肝臟,而不是找美容師往臉上抹粉。
在網路安全問題上,從物理層、鏈路層到應用層,每個層都有自己的安全挑戰, 無論美國的Wi-Fi,還是中國的WAPI,它們都工作於鏈路層。鏈路層的安全挑戰包括假基站、非法終端接入、資料監聽、重放攻擊、篡改、拒絕服務攻擊等諸多問題。這些挑戰對於鏈路層上支援承載的任何應用都是存在的,包括微信、微博和支付,等等。
因此,鏈路層需要自身的安全技術,不能將安全隱患遺留給上層應用去解決。
Wi-Fi的安全就是一個最明顯的例子,2015年和2016年央視“315晚會”連續兩年曝光了Wi-Fi的安全漏洞,國內網際網路安全公司對此高度重視,但是直到現在這個問題依然沒有被完全解決。
為什麼呢?
因為Wi-Fi的安全漏洞出現在鏈路層,要在鏈路層進行解決,僅靠對上層的修補並不能徹底解決問題。
於是,Wi-Fi聯盟發現WEP(Wi-fi的一種密碼保護模式)不安全後,採用WPA和WPA2來進行彌補,這的確算是在鏈路層解決鏈路層的問題。然而,結果卻讓人遺憾,安全隱患只是得到了緩解,並沒有得到根治。
這又是為什麼呢?
根本原因是Wi-Fi的安全問題出在鏈路層的 “二元安全架構”,這種架構已滿足不了新形勢下的網路安全要求。
很多讀者一定會問,既然問題已經找到,那把二元架構換掉了不就安全了?
問題就在於,這種基本架構是改不掉的。這就好比房子的承重牆和大梁都建好了,無論後期怎麼裝修,房子的框架是變不了的。
二元架構問題到底是怎麼回事呢?
這要從20世紀90年代中期Wi-Fi設計之初說起,那時的接入裝置一般都是龐大的有線路由器,無線應用還非常罕見,現在很常見的“偽造無線接入的基站”在那時簡直就是“黑科技”,所以,在設計時根本就沒考慮這事。
當時的安全需求只是基站對終端的合法性進行鑑別,並依據鑑別結果確定是否允許終端接入。通俗地說,就是基站決定讓誰上網、不讓誰上網。因此,當時採取的是單向鑑別結構,無線接入點(即我們熟悉的無線路由器)對終端進行鑑別,而終端卻並不對接入點進行上行鑑別。
這也是電信業百年以來的慣性使然,有其歷史的侷限性。
這種架構的
工作原理是:接入點確定並向合法終端分發了共享金鑰,終端和接入點用共享金鑰進行鑑別和保密通訊,但終端無法判斷接入點是否合法,這就為“釣魚”和中間人攻擊提供了機會。
上文提到的兩屆央視“315晚會”的Wi-Fi安全警示說的就是這種危險——黑客設定“釣魚”接入點,誘導使用者手機登入,然後獲取使用者手機裡的個人隱私。
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中國的WAPI到底什麼水平?
當時的研發人員忽視了這種危險,也就沒有進行鍼對性的安全設計。當然,我們不能跨越時空去譴責前人,但這個架構性的安全隱患是客觀存在的。
隨著時間推移,無線接入點的應用越來越普及,Wi-Fi的安全問題隨之愈加突出,Wi-Fi聯盟被迫採用了新的安全機制, 用WPA和WPA2代替了WEP,採用802.1x來實現無線區域網的鑑別和訪問控制。
簡單地說,這種模式就是增加了一個實體性的鑑別伺服器,與接入點繫結在了一起,預設兩者相互可信,形成了相對於終端的網路端,在形式上實現了終端和網路端之間的雙向鑑別,安全性比以前得到了提高。
雖然有所發展,但其安全架構實質還是二元鑑別架構,危險並未被解除。
而且,新結構有個重要問題:無線接入點還是沒有獨立的身份,它與鑑別伺服器之間的通訊是透明傳送,接入點只是幫助終端和鑑別伺服器之間形成了雙向鑑別,而終端與接入點之間卻 並沒有形成雙向鑑別,“釣魚”和中間人攻擊風險依然存在,系統維護和管理的代價更高——由於依賴於接入點和鑑別伺服器的“強繫結”,在接入點和鑑別伺服器之間也引入了新的攻擊點。
我們不妨舉個例子,二元架構的鑑別就像學生拿著錄取通知書去大學報道,出了火車站就見到了舉著大學招牌的接站人。如果沒有那塊寫著大學名稱的招牌,學生不能確認接站人是不是自己要找的;如果沒有那張通知書,接站人也不能確認學生就是錄取通知書上的那個人。通知書和招牌就好比共享金鑰,能讓雙方互相進行確認。
然而,這種身份鑑別模式並不安全。我有個同事就曾在接站人身份鑑別方面上了當,他出站後遇到了舉著他姓名牌的接站人,於是放心地把行李交給此人,結果三拐兩拐就跟丟了。真相是騙子偽造了真接站人的牌子,就把同事給釣到了。
前面我們也提到了,Wi-Fi聯盟的專家明白這個缺陷, 但“二元架構”這條技術路線在Wi-Fi設計之初就確定了,無論如何修改,都無法顛覆最初的設計,必須要做到向後相容,不能改得以前的裝置都不能用了。
這是沒有辦法的事,20多年前對安全技術認識的侷限性是客觀存在的。
被美國使用各種手段強力抵制多年的中國發明的WAPI協議,在設計之初就提出了與Wi-Fi完全不同的“三元對等安全架構”,並精細設計了傳遞協議,不存在這個歷史“包袱”。
具體說來,這種三元架構是通過引入第三方的方式,實現了終端和接入點之間的直接雙向鑑別,“釣魚”和中間人攻擊無法實施,因此,從結構根源上防止了欺詐性的攻擊。
這相當於多了個公證人,他把雙方與眾不同的體貌特徵做成數字簽名,然後分別核實,這就不會誤認了。
很明顯, 三元架構比二元架構更安全。
這種三元架構採取了 五步鑑別的模式,具體過程是這樣的:
第一步,由接入點向終端發訊息“鑑證身份開始”;
第二步,終端發訊息回答接入點“這是我的身份資訊,請鑑別,並請給我看第三方對你的鑑別身份鑑別結果”;
第三步,接入點向鑑別伺服器發訊息“這是我和終端的身份資訊,請鑑別並反饋結果”;
第四步,鑑別伺服器給接入點發訊息“這是對你和終端的身份鑑別結果”,此時接入點就知道了終端身份是否通過了鑑別;
第五步,接入點給終端發訊息“這是我的身份鑑別結果”,此時終端就知道了接入點身份是否通過了鑑別。
這五步資訊的傳遞設計首先要考慮它是通訊協議系統的分系統,要與通訊協議協同。並且,它運用公鑰密碼學原理,還包括整合數字證書技術,以提升終端和接入點雙方身份的真實性。
什麼是數字證書?
數字證書跟我們常見的使用者名稱和密碼完全不是一回事,使用者名稱和密碼的體制非常不安全,很可能洩露給犯罪分子。
你在訪問銀行網站時,會在瀏覽器上看到一個小掛鎖的標誌,點開就會發現是一個數字證書。WAPI採用這種銀行級別鑑別所用的數字證書作為載體,它不僅能保證身份的真實性,還能保證操作的不可抵賴性。
什麼是“不可抵賴”?
數字證書不僅能幫使用者核實接入點的真實性,還能確認是對方真實身份在操作,雙方都不能抵賴,從身份和內容兩個方面保證了資訊交流的真實性。
不要小瞧這種三元架構中的五步實體鑑別方法,它曾於2010年6月被國際標準化組織通過,成為國際標準。
這是我國在基礎性資訊保安領域的第一個國際標準,也是全球範圍內非對稱實體鑑別領域在過去十餘年內的唯一技術,它的雙向身份鑑別可以徹底解決Wi-Fi一類的先天性二元鑑別漏洞。
4
爭取底層架構的主導權事關重大!
WAPI比Wi-Fi更安全,這是三元架構所決定的,因為它的技術優勢而遭遇美國強力阻撓、抵制,在全球推廣受到了影響。
技術標準的先發優勢非常重要,一旦被推廣起來,即使發現了嚴重問題,由於行業已經被它綁架,很難改弦更張。
美國政府在全球範圍內強力推廣Wi-Fi,並阻撓抵制歐洲和中國的同類技術,等全球市場都被其佔領後再放手,競爭者們很難扭轉局面。
現在,公眾只知道Wi-Fi,其實當初有多種同類技術都不比Wi-Fi差,甚至更有優勢。除了中國的WAPI之外,歐洲的HiperLAN也是一項。
無論是服務質量、速率、越區切換、安全保密,HiperLAN都優於Wi-Fi,但它的命運還不如WAPI。
當年,HiperLAN被忽悠到美國控制的標準組織IEEE去搞標準化,搞著搞著,美國企業主導的技術方案成了正式標準,HiperLAN技術則活生生地被拖垮了。
2003年,IEEE的一份內部文件中指出:
戰爭要一場一場打,WAPI就是下一個(歐洲的HiperLan是上一個)。
要向全球推廣技術標準,除了技術質量過硬,還需要具備兩點條件:一是政府引導,二是產業協同生態建設。美國這兩手都很硬,Wi-Fi被整合到當時的英特爾迅馳處理器上,通過CPU的全球壟斷把Wi-Fi標準推廣起來,即便不安全也能讓話語權掌握在美國手上。
中國在推廣WAPI標準方面兩手都比較欠缺,單就建立國內產業協同生態來說,在當時就很困難,這似乎與2016年11月華為主導的Polar碼被3GPP認可成為5G eMBB場景的控制通道編碼形成了鮮明的對比。
華為是全球第一大電信裝置商,其科研投入在同類企業中遙遙領先,在各種國際電信組織中都有話語權。當時,在全球四大電信裝置商中,華為第一,中興第四,這兩家中國企業佔據了全球近一半的電信裝置市場。中興在這場5G技術標準爭奪戰中力挺華為,兩大國際電信巨頭合力取勝是很正常的事。
對比Polar碼和WAPI這兩項中國人爭取的技術標準,只是性質略有不同。簡單來說,Polar碼是底層技術應用創新,而WAPI是底層技術原始創新。
業內通常認為底層的發明更重要——上層的發明是“基於網路的發明”,而底層的發明則是“發明網路的本身”。這好比房屋的建築與裝修,用PVC管替代鑄鐵管是很好的發明,用塑鋼窗戶替代木窗也是很好的發明,但都不如用鋼筋水泥結構替代磚石結構更重要,因為後者是底層的發明,是深刻影響全系統的關鍵因素。
WAPI和Polar碼均屬底層發明,但受到的待遇卻大相徑庭:Polar碼得到的是一片贊聲,WAPI得到的是一片奚落。
這是為什麼呢?
按筆者的理解,十多年前我們在自主技術方面還缺乏自信,大多數為Polar碼喝彩的人對這種碼一無所知,只是看“意見領袖”們說好,也就跟風表達自豪;當年大多數嘲諷WAPI的人對其核心的三元對等架構並不瞭解。
發明WAPI的公司叫西電捷通,由西安電子科技大學的國家重點實驗室的班底構成,擁有600多項發明專利、多項國際技術標準,得到過世界智慧財產權組織和國家智慧財產權局的金獎。更值得一提的是,早在10多年前,西電捷通就幹了與Polar碼同樣重要的事。但是,作為一個百十人規模的小公司,無論十多年前還是今天,都難以與華為的影響力相提並論。
爭取國際標準重要,推廣已經被授權的國際標準更重要。
說到WAPI的推廣,總有些網友調侃WAPI折騰了十年都沒有應用起來。
這其實是個常見的誤解。
WAPI核心技術作為國際標準化組織通過的國際標準,早已內建在全球範圍內的所有無線區域網晶片中,已經做到了無線接入領域內的普遍應用。這就像安全帶,已作為標準配置裝到了汽車裡,在行業內普遍應用;至於駕駛員系不繫安全帶,是個人問題,需要公共安全秩序管理者去促進解決,安全帶發明者不需要對此事負責。
再比如手機都內建了GPS晶片,提供了普遍使用的技術條件,這就可以說GPS在手機上已經全面應用。
WAPI的全面應用也是同理,包括蘋果在內,所有手機裡都內建著WAPI,區別只在於使用者使用率的高低。
WAPI雖然已經普遍應用,但使用者使用率較低,除了Wi-Fi影響力高等外部原因外,其部署使用也面臨挑戰,核心問題就是為了安全而採用了證書,證書發放過程有些麻煩,而且比較專業,一般使用者是搞不定的。好在該使用環節現在已經有了改進,首次釋出時需要配置,以後再使用就會自動處理了。
與WAPI帶來的安全優勢相比,這一點麻煩就顯得微不足道。
出於資訊保安的考慮,軍隊等特殊行業的無線接入網禁止使用Wi-Fi,這對WAPI的發展是一個機會。
有網友擔心WAPI的使用成本會增加,其實根本無需擔心,儘管WAPI是個複雜的安全協議,但協議已在晶片裝置軟硬體內嵌入,早已內建到手機裡了。這類似手機內原生的基本功能,你不用時它就在手機裡駐留著,使用時只會帶來益處,也不會多花使用者一分錢。
我為什麼關注WAPI?
不僅僅因為它是國產國際標準,更關鍵的在於,它是構成網路本身的底層技術研發。
這種計算機網路基礎技術架構層面的國際標準,中國經歷過標準與產業推動的目前只有這一個,如何持續的發展產業和使用部署,我們沒有經驗,政府若不加強引導,只靠勢單力薄的國內產業去跟美國政府及其產業巨頭硬扛,肯定也不行。
爭取底層架構的主導權是一件大事,每個人都應該瞭解。
中國科技發展迅速,現在已經從上層的技術創新,逐漸下潛到底層的網路架構,這是從網路應用到定義網路的重大變化,面臨的國際競爭會更加劇烈。
這個坎必須得邁過,否則就只能在他人定義的規則下競爭。
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