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瞭望智库:华为突然被踢出局!真相是……

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发表于 2019-5-30 10:35 | 显示全部楼层 |阅读模式

原标题:华为突然被踢出局!暴露出美国、欧洲和中国“Wi-Fi标准”生死暗战十几年的真相!
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(zhczyj)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。


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