WEP/WPA工作原理

WEP加密

• 使用Rivest Cipher4（RC4）算法加密流量内容，实现机密性
• CRC32算法检查数据完整性
• 标准采用使用24位initialization vector（IV）

RC4算法

• RSA实验室研发的对称加密流算法
  • 实现简单
  • 速度快
• 加密：对明文流和密钥流进行XOR计算
• 解密：对密文流和密钥流进行XOR计算
• RC4算法key由两个过程生成
  • 合并IV和PSK，利用Key Scheduling Algorithm（KSA）算法生成起始状态表。
  • Pseudo-Random Generation Algorithm（PRGA）算法生成最终密钥流。

WPA安全系统

• Wi-Fi Protected Access
• 802.11i为提高无限安全，开发两个新的链路层加密协议
  • Temporal Key Integrity Protocol(TKIP)
    • WPA1(较之WEP可动态改变密钥)
  • Counter Mode with CBC-MAC(CCMP)
    • WPA2
• WPA加密两种安全类型
  • WPA个人：使用预设共享密钥实现身份认证
  • WPA企业：使用802.1x和Radius服务器实现AAA
    • 从客户端到AP用EAP协议
• WPA1
  • 802.11i第三版草案
  • 与WEP比较
    • 都采用逐包进行密钥加密
    • 128位的key和48位的初向量（IV）
    • RC4流加密数据
    • 帧计数器避免重放攻击
    • TKIP使用Michael算法进行完整性校验MIC
      • WEP CRC32
    • 兼容早期版本硬件
• WPA2
  • 依据802.11i完全重新设计实现
    • 也被称为Robust Security Network（RSN）
    • CCMP替代TKIP
    • AES加密算法取代了RC4
    • 不兼容早期版本硬件

身份认证（WPA企业）

• 身份认证基于Extensible Authentication Protocol（EAP实现）
  • EAP-TLS，需要客户端和服务器证书
  • EAP-TTLS
  • PEAP混合身份验证，只需要服务器证书
• 客户端选择身份认证方式
• AP发送身份验证信息给RadiusServer
• Radius Server返回”Radius Accept“表示认证成功
  • 其中包含MasterKey（MK）
• AP通过EAP消息通知STA认证成功

密钥交换

• 无线网络设计用于一组无线通信设备

  • 关联到同一AP的设备共享无线信道
  • 单播、广播、组播
    • 安全特性要求不同
    • 单播通信需要单独密钥加密通信双方流量
      • pairwise key：对偶密钥（PTK）（T是temporary，PTK由PMK得出）
    • 组播通信需要信任域内所有成员共享的同一密钥
      • group key：组密钥（GTK）

PMK

• 安全上下文的顶级密钥

  • MK进行TLS-PRF加密得出PMK
    • 基于服务密钥

• 由上层身份验证方法服务器生成

• 从服务器通过radius传给AP

• 从AP通过EAP消息传递给所有STA

  • 基于PSK共享密钥（个人）

• Essid+PSK+迭代次数4096——Hash计算生成PMK——再生成PTK

• STA和AP分别计算得出PMK，并不在网络中传递交换

  • 256位既32字节

  四步握手生成PTK

• AP发送Anonce给STA
• STA生成Snonce计算出PTK
• STA发送Snonce加PTK的MIC给AP
• AP拿到Snonce计算出PTk
• AP计算MIC与接收的MIC比对
• MIC一致说明确定STA知道PMK
• AP发GTK给STA
• STA回复ACk并使用密钥加密

其它

• 集中身份验证：
  • Radius
  • LADP
  • kerberos