Wlan安全——认证与加密方式（WPA/WPA2）

目录

终端认证技术

WEP认证

PSK认证

802.1x认证与MAC认证

Portal认证

数据加密技术

WEP加密

TKIP加密

CCMP加密

TKIP和CCMP生成密钥所需要的密钥信息

802.11安全标准

WEP共享密钥认证、加密工作原理

WEP共享密钥认证

WEP加解密过程

PSK认证以及生成动态密钥的工作原理

802.1x认证以及生成动态密钥的工作原理

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无线网络存在的安全隐患

数据没有加密

无线数据是在空气中传播，任何个人都可以通过空口抓包网卡截获到数据，导致信息泄露

没有接入认证

所有终端都可以连接到无线信号，然后去访问有线网络，进行攻击

非法AP接入

STA连接到非法AP，数据被窃取

可以通过WIDS、WIPS来反制AP（后续讲解）

终端认证技术

目前我们使用到的认证主要有WEP认证、PSK认证、802.1x认证与MAC认证、Portal认证

WEP认证

WEP认证可以分为开放系统认证和共享密钥认证

WEP 开放系统认证（Open System Authentication）

不对站点身份进行认证的认证方式；没有做认证

通过2个认证报文进行交互（认证请求、认证应答）

适用于开放性场景，对安全性要求不高

WEP 共享密钥认证（Shared Key Autheentication）

通过判断对方是否掌握相同的密钥来确定对方的身份是否合法

具体的认证过程在此文章的Wlan安全标准讲解

PSK认证

PSK认证（Pre-shared key）

PSK主要是个人用户进行认证

要求在STA侧预先配置Key，AP通过4次握手Key协商协议来验证STA侧Key的合法性

具体的认证流程在此文章的Wlan安全标准有讲解（此认证会生成动态加密密钥）

PPSK中小型企业认证（每个用户一个密码）  配置的密钥有数量限制

每个终端一个密钥，在AP设备上提前去生成一些密钥，然后把密钥告诉终端，终端连接上无线信号的时候就会把MAC地址这些域密钥做绑定

一个密钥与MAC地址绑定之后，其余人就无法使用了

802.1x认证与MAC认证

802.1x认证（需要认证服务器-大型网络）

相对来说是比较安全的，通过用户名+密码的方式进行认证

支持802.3有线网络和802.1x无线网络

802.1x有线网络的认证流程

802.1x认证和MAC认证讲解_静下心来敲木鱼的博客-CSDN博客

802.1x无线网络的认证流程

在此文章的Wlan安全标准讲解（此认证会生成动态加密密钥）

MAC地址认证

通过Radius服务器进行MAC地址认证（在Radius服务器添加终端的MAC）

认证的大致流程

当MAC接入认证发现当前接入的客户端为未知客户端，会主动向Radius服务器发送认证请求

在Radius服务器完成对该用户的认证后，认证通过的用户可以访问无线网络

缺陷

当终端数量较多时，配置繁琐；由于终端的MAC也是可以更改的，所以存在一些安全隐患

Portal认证

Portal认证（Web认证）

采用浏览器输入域名重定向到Portal界面进行用户认证

Portal认证讲解_portal web认证_静下心来敲木鱼的博客-CSDN博客

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数据加密技术

主要有无线终端使用的加密技术主要有WEB加密、TKIP加密、CCMP加密

WEP加密

WEP是无线等效保密技术的简称，对在两台设备间传输的无线数据做加密，并提供认证

WEP认证在上述已经讲解，现在主要做WEB加密的讲解

WEP加密技术--无线领域第一个安全协议

使用RC4流加密技术保证数据的机密性

使用CRC-32保证数据的完整性（循环冗余校验去校验数据的完整性）

采用静态密钥进行加密，如果被其它用户破解了，就可以使用此密钥破解数据

Wep的密钥的组成

Wep密钥由IV的前24bit和40/104位的静态密钥组成

IV一共4字节

IV前3个字节也就是24bit作为初始化向量，是随机生成的，IV越长越安全

后2bit的Key ID用来表示使用的是哪个密钥（因为在设置Wep静态密钥时，我们可以设置4个静态密钥，但是使用时只可以使用一个，使用哪个密钥就可以通过Key ID来区分）

静态wep密钥

WEP加密方式的静态密钥有40bit或者104bit，这个静态密钥就是我们自己设置的密钥

通过不同的单位表示：16进制就是10/26位，Ascii就是5/13位

具体的加解密过程在此文章的Wlan安全标准讲解（此认证会生成动态加密密钥）

TKIP加密

TKIP加密技术--是WAP标准中的加密算法（WPA由WiFi联盟定义）

 WEP的升级版，采用动态密钥，对于每个数据帧都生成一个密钥去加密

 也是使用RC4来保证数据的机密性；不过密钥由WEP的104位增加到128位，加密IV的长度由24位增加到了48位

 采用MIC来保证数据的完整性，比CRC32更可靠

具体如何加密和校验不做讲解，只讲解如何生成动态密钥，在此文章的Wlan安全标准讲解

CCMP加密

CCMP加密技术--WPA2标准

 WPA2是Wifi联盟定义出来的WPA的第二个版本

 CCMP称为计数器模式密码块链消息完整码协议

 也是动态生成密钥，采用AES的加密算法进行加密，通过CCM实现数据完整性校验

具体如何加密和校验不做讲解，只讲解如何生成动态密钥，在此文章的Wlan安全标准讲解

TKIP和CCMP生成密钥所需要的密钥信息

TKIP/CCMP生成密钥所需要使用到的密钥

PMK      成对主密钥，用于生成PTK的材料，不用于实际的数据加解密

PTK       成对临时密钥，实际的密钥，用于加解密数据

PTK又包含三个部分

       KCK        对EAPOL-KEY消息进行完整性校验产生MIC值

       KEK        EAPOL-KEY消息的加密密钥

       TK          普通数据的加密密钥

MIC KEY 用于后续数据报文的完整性校验(TKIP的PTK会多成一个密钥，用于对后续报文的完整性校验；CCMP不包含)

GMK       为组主密钥，用于生成GTK，而GTK主要用于组播和广播的加密

PTK用于单播报文的加密

PMK/PTK密钥的生成方式（目前主要有802.1x和PSK两种方式）

如果是802.1x认证之后进行数据加密，则是PMK是由MSK组会话密钥产生

       认证成功之后会在认证成功报文里面会携带MSK，然后生成PMK、PTK密钥

       然后通过交互EAPOL-KEY报文文成无线加密密钥的配置

通过PTK生成加密密钥进行报文的数据加密

如果是PSK认证之后进行数据加密，PMK就不是MSK组会话密钥产生的（具体交互过程在WPA安全标准讲解）

PMK/PTK生成所需的材料（WAP/WAP2密钥为PSK的认证密钥）

由SSID和我们配置的密钥去做哈希产生PMK的，然后通过PMK和STA的MAC等信息hash生成PTK

然后通过交互EAPOL-KEY报文交互完成无线加密密钥的配置

通过PTK生成加密密钥进行报文的数据加密

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802.11安全标准

无线的安全标准主要由三个

WEP标准（传统标准）

WPA标准

WAP2标准（也可以称为RSN）

其中WEP标准只支持WEP方式的认证和加密

WAP标准支持PSK和802.1x的认证，但是只支持TKIP的加密方式，

WPA2支持PSK和802.1x的认证，支持CCMP（AES）、TKIP两种加密方式

WEP共享密钥认证、加密工作原理

WEP共享密钥认证

通过4个认证报文进行交互

       认证请求、明文质询消息、密文质询消息、认证结果

报文交互过程

1. STA发送认证请求
2. AP收到后，生成明文质询信息，发送给STA；明文质询信息可以看成是随机数
3. STA对明文质询进行加密发给AP（加密方式是采用无线用户本身设置的静态WEP密钥去做加密）
4. AP同样也对明文质询进行加密（加密使用的是AP上已经设置好的静态WEP的密钥）；将加密结果与STA发来的结果做对比，然后返回认证结果

缺陷

可以通过空口抓包抓到AP生成的随机数和STA加密后的密文，然后就可以推导出密钥；不是很安全

WEP加解密过程

WEP的加解密过程

Wep加密

ICV：CRC-32对明文数据进行校验得到的校验值

1. 通过静态的WEP密钥再加IV（初始化向量）通过RC4流加密算法扩展成与明文的数据（包含数据与CRC-32对ICV）等长的密钥流
2. 将此密钥流与（明文数据+ICV）进行异或得到加密数据
3. 然后将加密数据加上之前随机生成的IV一起发送给认证端（为什么发送出去的加密数据要加上IV字段？防止相同数据加密后出现相同的密文，防止静态密钥被破解；还携带使用的key id信息）

Wep解密--具体终端和AP使用哪个密钥进行加密，通过终端发来的IV中Key ID字段决定

1. 到达AP之后，IV是明文，AP将先将IV提取出来，将前3个字节与自身配置的静态密钥去做RC4算法形成密钥流
2. 然后将加密的数据与自身形成的密钥流再做异或，还原出加密数据，此时还原出来的数据包含（明文数据+ICV）
3. 此时AP对明文数据进行CRC-32循环校验再算出一个ICV，然后将两个进行对比；数据一致的话就说明数据没有被更改过，是完整的

WEP加解密的异或过程

异或：相加为1则为1，为非1则为0

加密：将数据（二进制表示）与密钥流（二进制表示）相加进行异或，得到加密数据

解密：将加密的数据与自身形成的密钥流相加，进行异或，得到数据

PSK认证以及生成动态密钥的工作原理

PSK认证阶段--对用户认证并生成加密密钥，用于CCMP/TKIP加密（不讲解TKIP和CCMP如何加密）

4个认证报文

报文交互流程

Anonce就是AP（认证端）产生的随机数

Snonce 就是终端（请求者）产生的随机数

1. 当终端进行认证时，认证方发送自己产生的随机数给终端（明文）
2. 终端收到此随机数后，自己也产生一个随机数Snonce；根据Snonce等材料生成了PMK和PTK（包含KCK、KEK、TK）密钥；然后发送自身产生的Snonce和通过KCK对报文做了完整性校验的MIC值
3. AP收到Snonce后也根据自身的材料生成PMK，PTK（包含KCK、KEK、TK），然后利用KCK把终端发送过来的报文进行完整性校验，将结果与收到的MIC进行对比；如果MIC一致，就说明PMK一致的，就可以得出配置的WPA/WPA2认证密钥也是一样的；通过MIC值就可以验证密钥是否一致；认证通过后，认证方就回复终端，让终端安装PTK到网卡上，并发送加密的GTK密钥和对报文的完整性校验值（GTK的加密是使用PTK里面的KEK做加密的）
4. 终端收到后也会对报文完整性校验，然后与收到的MIC做对比，如果一样则说明PMK一致，然后就会把PTK安装到网卡中，给认证方回应确认报文
5. 后面的数据交互就是用PTK里面的TK做加密

注意事项

认证1/4握手失败：有可能是认证的密码错误，有可能是空口丢包错误

认证3/4握手失败：基本上就是空口丢包了

TKIP/CCMP加密和完整性校验（具体如何加密和校验不做讲解）

加密的密钥

TKIP和CCMP都通过PTK的密钥解决自身的算法进行加密

完整性校验算法

对于TKIP来说，生成PTK是还会生成MIC KEY，用户后续用户数据的完整性校验

对于CCMP来说，后续用户完整性校验通过CCM来完成

802.1x认证以及生成动态密钥的工作原理

Wlan——STA接入无线网络的流程以及STA如何通过802.1x接入网络_静下心来敲木鱼的博客-CSDN博客