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WIFI协议安全性分析研究

文档作者：张有志文档来源：海司信息化部		点击数：	更新时间： 2022年04月11日
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I 技术论坛
WIFI协议安全性分析研究
张有志
(海司信息化部，北京100036)
［摘要］随着无线网络的普及，改变了人们的日常生活工作，无线网络相比有线局域网更为开放,存在更多的潜在隐患，安 全漏洞相对更多。从安全技术角度看,WIFI容易引发数据泄露等问题。因此针对该问题，必须重视WIFI协议安全性方面，这样 更保证无线上网安全。从WIFI安全模型入手，对WEP和WPA/WPA2-PSK的破解方法进行对比研究，通过WIFI认证安全性 分析,得出WEP和WPA/WPA2-PSK模式下的安全性问题，并通过WEP和WPA/WPA2-PSK密钥漏洞分析的相关试验，证 明提出的问题。
［关键词］WIFI协议安全性
中图分类号：TP393	文献标识码：A 文章编号：1008-1739(2016)09-59-4
Analysis and Research on WIFI Protocol Security
ZHANG You-zhi
(Information Department, PLA Navy headquarters, Beijing, 010001, China)
Abstract: The popularity of wireless networks has changed people's daily life and work. Compared with wired LANs, wireless networks are more open, have more potential risks and vulnerabilities. In view of security technology, WIFI easily leads to data leakage. In order to solve this problem, more attention should be paid to WIFI protocol security to ensure secure wireless Internet access. Based on WIFI security model, the comparative study is performed for WEP and WPA/WPA2-PSK crack methods. By analyzing WIFI certification security, this paper presents the security issues in WEP and WPA/WPA2-PSK modes, which are proved by relevant test data.
Key words： WIFI; protocol; security

1引言
WIFI是无线保真技术的简称，全称是WIRELESS FIDELITY,这项技术能将电脑手机等以无线方式连接。新媒介 时代下WIFI成为最热门话题，根据2014年 ARUBANETWORKS —项调查得出，受访者中有68%的比例 更倾向于WIFI。报告还显示,WIFI在时间设备有效工作的能 力、其灵活度和高数据速率是其他连接旅无法比及的。WIFI 应用越来越广泛,与此同时其安全问题的重要性日益凸显。
2 WIFI安全模型
WIFI安全模型主要有以下几种：
①TKP模式:TKP代表暂时密钥集成协议,它使用RC4 定稿日期：2016-04-12
算法，其显著特点是在原有WEP密码认证中增加了密钥生 成、信息监测和信息包单加密功能等算法，同时TKP纠正了 WEP存在的漏洞,因此更具安全保护性叫
②	AES模式:随着密码分析技术的提高,高级加密标准 (AES )具有迭代对称的密钥分组密码,相比TKP模式,AES分 析128位密钥扩展的性质和特点，选择复合域优化字节置换 变换、结构简化歹悖节混合变换,128位加密和解密数据，同时 实现了资源共享的并行AES加密和解密,但是目前存在资源 消耗大、吞吐率低或者加解密实现不足等问题円；
③	WEP模式:WEP是通过对称加密对数据进行处理。数 据的处理采用同一个密钥，与此同时加密算法也一致。数据的 加密原理如图1所示。
WEP协议支持64 bits加密和128 bits加密。在64 bits加 密时，初始化向量IV为24 bits,实际密钥为40 bits(—般为10 个十六进制字符(如0-9和A-F )或5个ASCII字符);在128 
bit 加密时，初始化向量(ititailization vect,完整性校验后生产32 bitS的:RC,则③处输出数据位: P+CRC.按此规则，④处输出数据位(IV+K) (P+CRC)】。随 后将④处的数据和初始化向量【V拼接之后•同发送，且IV 为明文％
3 WIFI认证协议安全性分析
3.1针对WEP的破解方法
在实际情况下.'，发送端使用密文中的初始向量IV.都是用 随机方法去使用初始「向量的’而随机得到的数据是很容易得 到相同的值.从概率学角度出发.，在发送端端发出4 823个数据 包后.将会有5(0%的概率IV会相同，在传输5 546个数据包 丿后，将会会6(6%的概率IV会相同；；1传输6 357个数据包后， 将会¥6 7(%旳概率IV会相同；在传输7 349个数据包后.会会 有8%%的槪率IV会相同例;(在传输8 7<90个数据包后.会会有 9()%的的率IV会相同；在传输12 433个数据包时99<%的概率 会会发生V相同「当发送的速率达到最最高值时.可能出现靈复 IV使用的情况。
根据RC4算法原理，在算法输入值①相同司的情况下，,算 法的输出值②也相同。而一段时间内密钥是相对固定的，因 此，找们可以基于这些iv相同的数据包或-些匕辅助的手段C 简单计算后即可分析出密钥，从而而现WEP破解的冃的， 3.2针对WPAWPA2-PSK的破解方法
在WE模模式下由于在设计上存在不不足之处从因匕当攻 击者收集到一定数量的无线数据包时，可以破解密钥。为避免 丿这个缺缺陷CW-Fi联盟又发•布布了 WPAW—Fi Privacy Access))的 安全标准准 WPA模式的选取存在2种方式.分别是面向企)业 用户和面向个人用户叫其中从第一种模式是采用8()22xX协议 进行的认证」。另-种是是预先共享密钥PSK,通过表1,可以以直观 分辨岀WPA两种模式的技术术区别。
表1 WPA模式
辑+A议式	采用技术
介业撰式	8AC2..i + EAP + TKW+M：：
个人#!式	V'护-一一叶“ K”y + TKKP+ MA：

WEPA2是对WPA在安全方血改进进版C.旨在彻底解决 无线安全问题从并且IEEE802211标准是经过权威Wt_Fi联盟 的认证的。WPA2使用的是经过修改的加密标准，并并与WPA 对比后后从更具有优势「W1AA2在M”:h算1算法7】,采取了公众认 可的CCMP信认认证从，进而示了丁 22针针强制特性嗣。而 RC4加密算:法也被AES所取代。WIAA2也有2种认证模式可 供选择从即金业模式和个人模模式通过2种模式的对比可以得 出表2。
表2WPP2模式
軒V，f愀文	采用拈术
企业模式	802.1 x + EVP + AES + C（：MP
个人傲式	P什一AhhnnqI Koy + AEE + AAMP

通过对WPA和W2A2对比从:,从表3知知员然企业模式 下WPPA/WPA2- Eeterprse具有很高的安全性.但其认证服务 器的成版相对较高从因此更多用户选择个、人模式同时从冃 前也没有针对企业模式下的的有效密钥破解手段。所以，冃前针 对该项卜冃的Wi-Fi 密钥破解工作主要是将WPA/WPA2AEK (个人版)作为研究对象。在该模式中通通讯过程中截取若干个 特殊无线数据包"吧这种攻击方式是具有代表性的。若再获取 用户的的密码并可采用？典破解的方法.
表3 WPA和WPA2应用模式比较
翎川幔式	霄PA	賀PA2	丿艇务器认证
血业业用	身份认城：
IEEE 802」皿AP	身份认城：
IVEF：圮2 2以	需茄世
	加密f；TKIP/hA(：	加密：A/SN㈦;M'	
牛人心	身份认证：AK	身份认认(：/SK	不/需噬
	加密：TKKPEM

4相关实验结果
4.1 WEP密钥漏洞分析
WEP密钥破解攻击中，被动攻击时攻击者会监听信道中 的数据帧：只只有接入入点ACCESS POINT)与客户端间存22 大量的和有效的数据通信.这种被K动监听才能进行，。攻击者计 算相关数据后后并会到WEE E密钥流'的首个字节节。RC4流密 钥钥的算法是把之前的密创打乱次序，再会得到新的密钥的数 据字节组成了 IV+的密钥。与此同时通R4在置换后仅由一 个字节后没有有办法得到密钟中的具具体■位f置.只只有当截取到较 多多的IV值和碎片密钥，才能分析出密钥的的准确排列顺序通进 而破解WEP 口令。当选定目标Wi-通进行抓包时，结果如图 2所示' 
其中第 一行的 BSSII为选止热点点勺MA(:地址，:H为热 点工作信道,DATA即为为所抓取数据包的个数.当无线路由器 各无线客户端连接.并数据交互时,可可以通过抓包即可破译出 WEP密码如下载载视频或者大文件等。但有时寸数据交互比较少 时.可以采用攻击使其短时间内产生多个数据包码因此，采取 ARE> Request注入攻击的方式，读取 ARP请求报文的形式，来 进行伪造并再发送更多数据包.来刺激A加快破破的过过，， 攻击结果如图3所示此匕时抓包界面的pcckge、会迅.速增长”抓 取足够乡的数据包，就可以进行破解码
艮包/Deauth攻击	注入/破解	n
	PPS 100	.停止ARP攻击
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图3对TAP执行ARPRuqett注入攻击
4.2 WPMWPA2-ESK密钥漏洞分析
WAA/WPA2安加加目前前有明明显漏洞洞，要对其其进行 攻击，常用的方法就是通过Qeauth攻码.使得介法用户断线, 抓取合法用户再:次验证的握手数据包，通过握手数据包的暴 丿力破解.尝试获取安全密钏.从而实现攻击的勺的码
Dcauth攻击.即取消身份验证洪泛攻击，它通过欺骗从 AP到客户端单播地址的取消身份验证数据帧，把客户端转换 为未关联联/未认证的勺状态。攻击者通通过送送lUetethentattion 报文(取消验证数据报文，使得合法客户端的通信终止。由于 长时间、大量发送该报文，无线网络将会瘫痪。如图4所示， Deauth攻击 发包速率将 上下变化‘如 图3所示，当 无线网络遭 到Death攻 击时，使用 Wireehaak 进 行抓包，通过 分析斤可知有大包包含2)2.11 Daeiuthenttcation标识的数据报文
出现码半随着IDeuuthe石cation数据包的勺出现，随之会出现大量 的Dzeeocttttm数据包，这是因为先取消验证，自然就会出现

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