在数字化时代，WiFi无线通信已经是人们日常生活和工作中不可或缺的内容。随着互联网的兴起，各种网络安全威胁随着网络的发展不断出现。网络面临着不同动机的威胁，随之而来，我们也面临着不同类型的攻击，数据篡改、网络蠕虫、恶意代码、中间人攻击等。如何保障WiFi通信过程数据的机密性、完整性和真实性，使用满足要求的加密手段是最直接、最有效的保障数据安全的一种方式。本文将从各WiFi版本在安全通信协议、数据完整性与机密性保障上的演进。

WEP (Wired Equivalent Privacy) - 有线等效加密

对应标准：802.11 (1997), 802.11b, 802.11a, 802.11g

安全通信协议算法：使用RC4流密码算法和静态密钥（预共享密钥，PSK）。

机密性保障：加密密钥长度最初为64位（40位密钥+24位初始化向量IV），后来增加到128位（104位密钥+24位IV）。

数据完整性校验：该算法完整性校验较弱，用于检查数据包是否被篡改的校验机制（CRC-32）也是线性的，攻击者可以同时修改数据和校验值而不会被发现。

主要漏洞与缺陷：静态密钥：所有用户共享同一个密钥，且难以更改。一旦有用户离开，必须通知所有人更换密钥，否则安全不保。

初始化向量（IV）太短且明文传输： 24位的IV会在短时间内重复使用，攻击者收集足够多的数据包后，可以利用统计分析方法破解出密钥。 

WPA (Wi-Fi Protected Access) - Wi-Fi保护访问

对应标准：802.11g (后期), 802.11n (早期)

安全通信协议算法：TKIP和RC4算法。

机密性保障：动态生成新的128位密钥每个数据包，解决了WEP静态密钥的问题。

完整性保障：增加了消息完整性检查（MIC），以防止数据篡改。

主要问题：用于检查数据包是否被篡改的校验机制（CRC-32）也是线性的，攻击者可以同时修改数据和校验值而不会被发现。

由于其底层仍然基于RC4，一些与RC4和TKIP实现相关的攻击方法（如Chop-Chop攻击）被后续研究发现，安全性最终被证明不足。

WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) - 第二代Wi-Fi保护访问

对应标准：802.11n, 802.11ac, 802.11ax (Wi-Fi 4/5/6)

核心改进：彻底抛弃了不安全的RC4算法，采用了更强大、更安全的AES (Advanced Encryption Standard)块密码算法并且要求2006年（之后所有认证的Wi-Fi设备必须支持）

机密性保障：以严谨的数学证明的方式实现的分组加密算法，并且将加密过程公开，以密钥安全为核心的机密性保护提供安全性保障。

完整性保护： CCMP模式提供认证（完整性），从根本上解决了WEP和WPA的缺陷。

出现问题：已知漏洞（KRACK攻击）：2017年发现的KRACK（Key Reinstallation Attacks）攻击针对的是WPA2的四次握手过程，而非AES算法本身；该攻击允许攻击者在路由器和设备之间窃听数据，但无法直接破解Wi-Fi密码；此漏洞可以通过设备端的软件/固件更新来修补。更新后的设备即可免疫此攻击。

WPA3 (Wi-Fi Protected Access 3) - 第三代Wi-Fi保护访问

对应标准：Wi-Fi 6 (802.11ax) 及之后标准的主流配置

核心改进与新特性：

对暴力破解免疫：SAE (Simultaneous Authentication of Equals)： 取代了WPA2的四次握手。即使你的密码很简单，攻击者也无法通过离线字典攻击来破解。他们必须与网络进行每次交互，而这个过程速率受限且极其缓慢，使得暴力破解变得不切实际。

抗重放攻击：即使攻击者今天捕获了你的加密数据流，并且明天破解了你的Wi-Fi密码，他们也无法解密今天捕获的旧数据。每次会话的加密密钥都是独立的。

更简便的安全连接：对于没有屏幕的设备（如IoT智能家居设备），可以通过扫描二维码、NFC等方式轻松安全地连接，称为Wi-Fi Easy Connect。

增强的企业级安全：提供等同于192位加密强度的安全套件（WPA3-Enterprise），满足政府、金融等高安全需求场景。

以EN18031标准的法案向WiFi 无线通信机制中的加密算法提供了明确的规范和要求，通过采用 WPA3 等先进的加密协议、强制 HTTPS 加密传输、加密存储用户数据等措施，有效提升了 WiFi 通信的安全性。随着网络技术的不断发展和安全威胁的日益复杂，未来的加密算法将朝着更加安全、高效、适应性强的方向发展。例如，后量子密码（PQC）技术有望在未来得到广泛应用，以应对量子计算机可能带来的加密破解威胁。同时，加密算法在物联网设备、工业互联网等新兴领域的应用也将不断拓展和深化，为构建更加安全可靠的网络环境提供有力支持。