Чем отличается WPA от WPA2. Шифрование Wi-Fi - какой протокол выбрать

Серьезной проблемой для всех беспроводных локальных сетей (и, если уж на то пошло, то и всех проводных локальных сетей) является безопасность. Безопасность здесь так же важна, как и для любого пользователя сети Интернет. Безопасность является сложным вопросом и требует постоянного внимания. Огромный вред может быть нанесен пользователю из-за того, что он использует случайные хот-споты (hot-spot) или открытые точки доступа WI-FI дома или в офисе и не использует шифрование или VPN (Virtual Private Network - виртуальная частная сеть). Опасно это тем, что пользователь вводит свои личные или профессиональные данные, а сеть при этом не защищена от постороннего вторжения.

WEP

Изначально было сложно обеспечить надлежащую безопасность для беспроводных локальных сетей.

Хакеры легко осуществляли подключение практически к любой WiFi сети взламывая такие первоначальные версии систем безопасности, как Wired Equivalent Privacy (WEP). Эти события оставили свой след, и долгое время некоторые компании неохотно внедряли или вовсе не внедряли у себя беспроводные сети, опасаясь, что данные, передаваемые между беспроводными WiFi устройствами и Wi-Fi точками доступа могут быть перехвачены и расшифрованы. Таким образом, эта модель безопасности замедляла процесс интеграции беспроводных сетей в бизнес и заставляла нервничать пользователей, использующих WiFi сети дома. Тогда институт IEEE, создал рабочую группу 802.11i , которая работала над созданием всеобъемлющей модели безопасности для обеспечения 128-битного AES шифрования и аутентификации для защиты данных. Wi-Fi Альянс представил свой собственный промежуточный вариант этого спецификации безопасности 802.11i: Wi-Fi защищенный доступ (WPA – Wi-Fi Protected Access). Модуль WPA сочетает несколько технологий для решения проблем уязвимости 802.11 WEP системы. Таким образом, WPA обеспечивает надежную аутентификацию пользователей с использованием стандарта 802.1x (взаимная аутентификация и инкапсуляция данных передаваемых между беспроводными клиентскими устройствами, точками доступа и сервером) и расширяемый протокол аутентификации (EAP).

Принцип работы систем безопасности схематично представлен на рис.1

Также, WPA оснащен временным модулем для шифрования WEP-движка посредствам 128 – битного шифрования ключей и использует временной протокол целостности ключей (TKIP). А с помощью контрольной суммы сообщения (MIC) предотвращается изменение или форматирование пакетов данных. Такое сочетание технологий защищает конфиденциальность и целостность передачи данных и гарантирует обеспечение безопасности путем контроля доступа, так чтобы только авторизованные пользователи получили доступ к сети.

WPA

Дальнейшее повышение безопасности и контроля доступа WPA заключается в создании нового уникального мастера ключей для взаимодействия между каждым пользовательским беспроводным оборудованием и точками доступа и обеспечении сессии аутентификации. А также, в создании генератора случайных ключей и в процессе формирования ключа для каждого пакета.

В IEEE стандарт 802.11i, ратифицировали в июне 2004 года, значительно расширив многие возможности благодаря технологии WPA. Wi-Fi Альянс укрепил свой модуль безопасности в программе WPA2. Таким образом, уровень безопасности передачи данных WiFi стандарта 802.11 вышел на необходимый уровень для внедрения беспроводных решений и технологий на предприятиях. Одно из существенных изменений 802.11i (WPA2) относительно WPA это использования 128-битного расширенного стандарта шифрования (AES). WPA2 AES использует в борьбе с CBC-MAC режимом (режим работы для блока шифра, который позволяет один ключ использовать как для шифрования, так и для аутентификации) для обеспечения конфиденциальности данных, аутентификации, целостности и защиты воспроизведения. В стандарте 802.11i предлагается также кэширование ключей и предварительной аутентификации для упорядочивания пользователей по точкам доступа.

WPA2

Со стандартом 802.11i, вся цепочка модуля безопасности (вход в систему, обмен полномочиями, аутентификация и шифрование данных) становится более надежной и эффективной защитой от ненаправленных и целенаправленных атак. Система WPA2 позволяет администратору Wi-Fi сети переключиться с вопросов безопасности на управление операциями и устройствами.

Стандарт 802.11r является модификацией стандарта 802.11i. Данный стандарт был ратифицирован в июле 2008 года. Технология стандарта более быстро и надежно передает ключевые иерархии, основанные на технологии Handoff (передача управления) во время перемещения пользователя между точками доступа. Стандарт 802.11r является полностью совместимой с WiFi стандартами 802.11a/b/g/n.

Также существует стандарт 802.11w , предназначенный для усовершенствования механизма безопасности на основе стандарта 802.11i. Этот стандарт разработан для защиты управляющих пакетов.

Стандарты 802.11i и 802.11w – механизмы защиты сетей WiFi стандарта 802.11n.

Шифрование файлов и папок в Windows 7

Функция шифрования позволяет вам зашифровать файлы и папки, которые будет в последствии невозможно прочитать на другом устройстве без специального ключа. Такая возможность присутствует в таких версиях пакетаWindows 7 как Professional, Enterprise или Ultimate. Далее будут освещены способы включения шифрования файлов и папок.

Включение шифрования файлов:

Пуск -> Компьютер(выберите файл для шифрования)-> правая кнопка мыши по файлу->Свойства->Расширенный(Генеральная вкладка)->Дополнительные атрибуты->Поставить маркер в пункте шифровать содержимое для защиты данных->Ок->Применить->Ok(Выберите применить только к файлу)->

Включение шифрования папок:

Пуск -> Компьютер(выберите папку для шифрования)-> правая кнопка мыши по папку-> Свойства->Расширенный(Генеральная вкладка)->Дополнительные атрибуты-> Поставить маркер в пункте шифровать содержимое для защиты данных->Ок->Применить->Ok(Выберите применить только к файлу)->Закрыть диалог Свойства(Нажать Ok или Закрыть).

Сегодня у многих есть дома Wi-Fi маршрутизатор. Ведь по безпроводке куда проще подключить к интернету и ноутбук, и планшет, и смартфон, коих развелось в каждой семье больше чем людей. И он (маршрутизатор) по сути — врата в информационную вселенную. Читай входная дверь. И от этой двери зависит зайдет ли к вам незваный гость без вашего разрешения. Поэтому очень важно уделить внимание правильной настройке роутера, чтобы ваша беспроводная сеть не была уязвимой.

Думаю не нужно напоминать, что скрытие SSID точки доступа не защищает Вас. Ограничение доступа по MAC адресу не эффективно. Поэтому только современные методы шифрования и сложный пароль.

Зачем шифровать? Кому я нужен? Мне нечего скрывать

Не так страшно если украдут пин-код с кредитной карты и снимут с нее все деньги. Тем более, если кто-то будет сидеть за ваш счет в интернете, зная Wi-Fi пароль. И не так страшно если опубликуют ваши фото с корпоративных вечеринок где вы в неприглядном виде. Куда обидней когда злоумышленники проникнут в ваш компьютер и удалят фотографии как Вы забирали сына из роддома, как он сделал первые шаги и пошел в первый класс. Про бэкапы отдельная тема, их конечно нужно делать… Но репутацию со временем можно восстановить, деньги заработать, а вот дорогие для вас фотографии уже нет. Думаю у каждого есть то, что он не хочет потерять.
Ваш роутер является пограничным устройством между личным и публичным, поэтому настройте его защиту по полной. Тем более это не так сложно.

Технологии и алгоритмы шифрования

Опускаю теорию. Не важно как это работает, главное уметь этим пользоваться.
Технологии защиты беспроводных сетей развивались в следующем хронологическом порядке: WEP , WPA , WPA2 . Также эволюционировали и методы шифрования RC4, TKIP, AES.
Лучшей с точки зрения безопасности на сегодняшний день является связка WPA2-AES. Именно так и нужно стараться настраивать Wi-Fi. Выглядеть это должно примерно так:

WPA2 является обязательным с 16 марта 2006 года. Но иногда еще можно встретить оборудование его не поддерживающее. В частности если у Вас на компьютере установлена Windows XP без 3-го сервис пака, то WPA2 работать не будет. Поэтому из соображений совместимости на маршрутизаторах можно встретить варианты настроек WPA2-PSK -> AES+TKIP и другой зверинец.
Но если парк девайсов у Вас современный, то лучше использовать WPA2 (WPA2-PSK) -> AES, как самый защищенный вариант на сегодняшний день.

Чем отличаются WPA(WPA2) и WPA-PSK(WPA2-PSK)

Стандартом WPA предусмотрен Расширяемый протокол аутентификации (EAP) как основа для механизма аутентификации пользователей. Непременным условием аутентификации является предъявление пользователем свидетельства (иначе называют мандатом), подтверждающего его право на доступ в сеть. Для этого права пользователь проходит проверку по специальной базе зарегистрированных пользователей. Без аутентификации работа в сети для пользователя будет запрещена. База зарегистрированных пользователей и система проверки в больших сетях как правило расположены на специальном сервере (чаще всего RADIUS).
Упрощённый режим Pre-Shared Key (WPA-PSK, WPA2-PSK) позволяет использовать один пароль, который хранится непосредственно в маршрутизаторе. С одной стороны все упрощается, нет необходимости создавать и сопровождать базу пользователей, с другой стороны все заходят под одним паролем.
В домашних условиях целесообразней использовать WPA2-PSK, то есть упрощенный режим стандарта WPA. Безопасность Wi-Fi от такого упрощения не страдает.

Пароль доступа Wi-Fi

Тут все просто. Пароль к вашей беспроводной точке доступа (роутеру) должен быть более 8 символов и содержать буквы в разном регистре, цифры, знаки препинания. И он никаким боком не должен ассоциироваться с вами. А это значит, что в качестве пароля нельзя использовать даты рождения, ваши имена, номера машин, телефонов и т.п.
Так как сломать в лоб WPA2-AES практически невозможно (была лишь пара случаев смоделированных в лабораторных условиях), то основными методами взлома WPA2 являются атака по словарю и брут-форс (последовательный перебор всех вариантов паролей). Поэтому чем сложней пароль, тем меньше шансов у злоумышленников.

… в СССР на железнодорожных вокзалах получили широкое распространение автоматические камеры хранения. В качестве кодовой комбинации замка использовались одна буква и три цифры. Однако мало кто знает, что первая версия ячеек камеры хранения использовала в качестве кодовой комбинации 4 цифры. Казалось бы какая разница? Ведь количество кодовых комбинаций одинаково — 10000 (десять тысяч). Но как показала практика (особенно Московского Уголовного Розыска), когда человеку предлагалось в качестве пароля к ячейке камеры хранения использовать комбинацию из 4-х цифр, то очень много людей использовало свой год рождения (чтобы не забыть). Чем небезуспешно пользовались злоумышленники. Ведь первые две цифры в дате рождения абсолютного большинства населения страны были известны — 19. Осталось на глазок определить примерный возраст сдающего багаж, а любой из нас это может сделать с точностью +/- 3 года, и в остатке мы получаем (точнее злоумышленники) менее 10 комбинаций для подбора кода доступа к ячейке автоматической камеры хранения…

Самый популярный пароль

Человеческая лень и безответственность берут свое. Вот список самых популярных паролей:

1. 123456
2. qwerty
3. 111111
4. 123123
5. 1a2b3c
6. Дата рождения
7. Номер мобильного телефона

Правила безопасности при составлении пароля

1. Каждому свое. То есть пароль маршрутизатора не должен совпадать с любым другим Вашим паролем. От почты например. Возьмите себе за правило, у всех аккаунтов свои пароли и они все разные.
2. Используйте стойкие пароли, которые нельзя угадать. Например: 2Rk7-kw8Q11vlOp0

У Wi-Fi пароля есть один огромный плюс. Его не надо запоминать. Его можно написать на бумажке и приклеить на дно маршрутизатора.

Гостевая зона Wi-Fi

Если ваш роутер позволяет организовать гостевую зону. То обязательно сделайте это. Естественно защитив ее WPA2 и надежным паролем. И теперь, когда к вам домой придут друзья и попросятся в интернет, вам не придется сообщать им основной пароль. Более того гостевая зона в маршрутизаторах изолирована от основной сети. И любые проблемы с девайсами ваших гостей не повлияют на вашу домашнюю сеть.

Информация, которую вы можете получить в данной статье, может быть использована для получения неавторизованного доступа к сетям, и ваши действия могут попасть под статьи 272-273 УК РФ. Эти сведения публикуются здесь исключительно для ознакомления, и за их использование в противоправных целях несете ответственность только вы. Данная статья посвящается теме, которая была освящена на встрече МГУПИ User Group «Обеспечение безопасности беспроводных сетей(WPA2)».

Введение

В предыдущей статье было рассказано об общих принципах работы беспроводных сетей и обеспечении их безопасности. Было рассказано о типах беспроводных сетей, и об общих принципах их безопасности, а также о примере того, как легко получить доступ к сети с WEP-шифрованием.
В данной статье будет рассказано, как работает WPA, и какие основные уязвимости в нем могут использовать злоумышленники для незаконного проникновения в вашу сеть.

Преимущества WPA перед WEP

1. Кадр данных состоит из зашифрованной и незашифрованной части. Зашифрованная часть сдержит в себе данные и контрольную суммы(CRC32), незашифрованная – вектор инициализации и идентификатор ключа.

2. Каждый кадр данных шифруется поточным шифром RC4, используя в качестве ключа шифрования вектор инициализации с присоединенным к нему ключом WEP.

Таким образом, для каждого кадра данных генерируется свой ключ шифрования, однако в то же время каждый новый ключ шифрования отличается от другого всего лишь на вектор инициализации. (24 бита, когда длина ключа может быть 40 либо 104 бит)Таким образом, если злоумышленник перехватит большое количество пакетов, то он получит следующее:-большое количество векторов инициализации
-большое количество зашифрованных данных
-ключ шифрования для каждого последующего кадра отличается от предыдущего всего на 4 бита(длина вектора инициализации)
Таким образом, есть возможность извлечения ключа путем выполнения математических операций над пакетами.
Для того, чтобы успешно получить ключ WEP, злоумышленнику необходимо следующее:
-находиться в том месте, где есть возможность приема сигнала сети(вполне хватит RSSI в -85 dBm)
-захватить около 100-200 тыс. векторов инициализации, в зависимости от длины ключа(WEP-40 или WEP-104). Обычно, для этого нужно перехватить 25-50 Мб трафика, передающегося в сети. При наличии высокой сетевой активности (загрузка файлов (особенно с использованием пиринговых сетей) видеоконференции), для захвата необходимого объема трафика хватит 5-10 минут.

Также обратите внимание на то, как злоумышленник выполняет захват трафика.
Обычно, беспроводные сетевые адаптеры работают в нормальном режиме – принимают только те пакеты, которые посланы на их MAC-адрес, при условии, что они подключены к этой беспроводной сети. Однако, физически ни что не мешает беспроводному сетевому адаптеру захватывать все пакеты, которые есть в радиусе его действия на выбранном канале. Для реализации такой возможности существуют специальные неофициальные драйвера и программное обеспечение. Больше того, такое программное обеспечение продается вполне легально, и оно используется для мониторинга беспроводных сетей. Примером такой программы может служить CommView for WiFi компании TamoSoft. Далее злоумышленник выполняет анализ захваченного трафика. Поскольку WEP был взломан уже много лет назад, то в интернете можно найти утилиты, которые в автоматическом режиме извлекают ключ из CAP-файла с трафиком, самой распространенной среди них является Aircrack.
Таким образом, WEP имеет следующие минусы
-предсказуемость ключа шифрования для кадра
-отсутствие средств аутентификации в сети
-слабый механизм проверки целостности данных
Поэтому многие предприятия отказывались от использования беспроводных сетей вообще, чтобы избежать утечку корпоративной информации. Однако с появлением WPA, а в последствии WPA2 ситуация изменилась, и все больше и больше корпоративных пользователей стали использовать WPA. Действительно, в сравнении с WEP он обладает рядом преимуществ:
-математическая независимость друг от друга ключей шифрования для каждого пакета
-новый механизм подсчета контрольной суммы
-WPA включает в себя средства аутентификации протокола 802.1Х

Принцип работы WPA

Первые модификации WPA представляли собой усовершенствованный WEP.
Рассмотрим один из первых протоколов WPA, WPA-TKIP
В нем используется 48-битный вектор инициализации, и изменены правила построения вектора, также для подсчета контрольной суммы используется MIC (Message Integrity Code), который используется вместо устаревшего и менее надёжного CRC32
И самым главным усовершенствованием является то, что длина ключа шифрования теперь составляет 128 бит, вместо 40. Для управления ключами существует специальная иерархия, которая призвана предотвратить предсказуемость ключа шифрования для каждого кадра. Благодаря TKIP ключ шифрования для каждого кадра данных генерируется таким образом, что они не повторяют друг друга, пусть даже частично.
Таким образом, WPA-сети полностью защищены от атак replay (повторение ключей) и forgery (подмена содержимого пакетов), чего нельзя было сказать о WEP, где было возможно обойти CRC32-проверку контрольной суммы, а также отослать кадр с точно таким же ключом шифрования, как и у предыдущего.
Вместе с этим, в WPA были интегрированы механизмы проверки подлинности: EAP, а также осуществляется полная поддержка 802.1Х стандартов для проверки подлинности. EAP - Extensible Authentication Protocol, один из самых распространенных протоколов проверки подлинности. Используется для аутентификации в проводных сетях, и поэтому WPA-беспроводная сеть легко интегрируема в уже имеющуюся инфраструктуру. Обязательным условием аутентификации является предъявление пользователем маркера доступа, подтверждающего его право на доступ в сеть. Для получения маркера выполняется запрос к специальной базе данных, а без аутентификации работа в сети для пользователя будет запрещена. Система проверки расположена на специальном RADIUS-сервере, а в качестве базы данных используется Active Directory(в Windows-системах)
Таким образом, WPA является синтезом следующих технологий и стандартов:
WPA = 802.1X + EAP + TKIP + MIC
Тем не менее, TKIP защита была взломана частично, в 2008 году. Для ее успешного обхода необходимо, чтобы в беспроводном маршрутизаторе использовался QoS. Злоумышленник может получить возможность перехватывать и расшифровывать данные, передаваемые в сети, а также подделывать пакеты, передаваемые в сети. Поэтому был разработан механизм WPA2, представляющий собой усовершенствованный WPA.

Принцип работы WPA2

Нахождение уязвимостей в WPA привело к тому, что были создан метод защиты WPA2. Существенным отличием его от WPA является то, что трафик в сети шифруется не только от устройств, не подключенных к этой сети, но и друг от друга. Иными словами, каждое устройство имеет свои ключи шифрования для обмена данными с точкой доступа. В сети существует несколько ключей шифрования:
1) Pairwise Transient Key (PTK). При помощи данного типа ключа шифруется личный трафик каждого клиента. Таким образом, обеспечивается защита сети «изнутри», чтобы один клиент, авторизованный в сети, не мог перехватить трафик другого.
2)Group Temporal Key (GTK). Данный ключ шифрует широковещательные данные.
WPA2 используется в качестве алгоритма шифрования CCMP

CCMP(Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol), протокол блочного шифрования с кодом аутентичности сообщения и режимом сцепления блоков и счётчика – протокол шифрования для сети WPA2, использующий алгоритм AES как основу для шифрования данных. В соответствии со стандартом FIPS-197 используется 128-битный ключ шифрования.
Основное отличие от TKIP и WEP – это централизованное управление целостностью пакетов, которое выполняется на уровне AES.
Структура пакета, зашифрованного CCMP

Пакет CCMP увеличен на 16 октетов. Заголовок CCMP состоит из трех частей: PN(номер пакета, 48-разрядный), ExtIV(вектор инициализации), и идентификатора ключа.
Инкапсуляция данных с использованием CCMP:
1)Номер пакета увеличивается на некое число, чтобы избежать повторения пакетов
2)Создаются дополнительные аутентификационные данные
3)Создается служебное поле nonce
4)Номер пакета и идентификатор ключа помещаются в заголовок пакета
5)Поле nonce и дополнительные аутентификационные данные шифруются с использованием временного ключа.


Декапсуляция данных с использованием CCMP:
1)Создаются поля дополнительных идентификационных данных и поле nonce с использованием данных пакета.
2)Поле дополнительных идентификационных данных извлекается из заголовка зашифрованного пакета
3)Извлекается поле А2, номер пакета и поле приоритета
4)Извлекается поле MIC
5)Выполняется расшифровка пакета и проверка его целостности, с использованием шифротекста пакета, дополнительных идентификационных данных, временного ключа и собственно MIC
6)Выполняется сборка пакета в расшифрованном виде.
7)Пакеты с повторяющимся номером отбрасываются

Данный метод шифрования в сети на данный момент является наиболее надежным.

Методы аутентификации в WPA\WPA2

Аутентификация, то есть подтверждение пользователем прав на доступ к ресурсам является обязательным условием работы WPA\WPA2
Для этого в классическую реализацию WAP\WPA2 включена поддержка 802.11 и EAP.
Иными словами, для того, чтобы клиентское устройство успешно прошло процесс подключения, необходимо, чтобы оно идентифицировало себя. На практике это выглядит следующим образом: пользователю предлагается ввести логин и пароль для доступа в сеть. Проверка учетных данных выполняется на RADIUS-сервере, который в свою очередь, связывается с сервером аутентификации. В качестве сервера аутентификации используется контроллер домена Windows Server 2008R2, его же используют как RADIUS-сервер.
Подобный подход к реализации WPA\WPA2 называется WPA-Enterprise. Он используется в крупных производственных сетях, где уже развернута инфраструктура Active Directory.
Однако очевидно, что развертывание Active Directory и RADIUS в условиях малого бизнеса, либо же в домашних условий практически невозможно. Поэтому, чтобы стандарты WPA\WPA2 могли использоваться в домашних условиях, организацией Wi-Fi Alliance была разработана упрощенная реализация, называемая WPA-PSK(Pre-Shared Key). Он использует те же протоколы шифрования, однако схема аутентификации пользователей в нем сильно упрощена. Для того, чтобы устройство получило маркер доступа в сеть, на устройстве необходимо ввести специальную парольную фразу, называемую Pre-Shared Key. Длина должна быть от 8 до 32 символов, притом можно использовать специальные символы, а также символы национальных алфавитов. После ввода парольной фразы она помещается в специальный пакет ассоциации (пакет обмена ключами, handshake), который передается на точку доступа. Если парольная фраза верна, то устройству выдается маркер доступа в сеть. Данный подход в разы проще, чем WPA-Enterprise, и поэтому нашел широкое применение среди малого бизнеса и домашних пользователей.

Уязвимости в WPA\WPA2

При всех своих достоинствах, WPA\WPA2 не лишен уязвимостей.
Начнем с того, что еще в 2006 году TKIP-шифрование в WPA было взломано. Эксплоит позволяет прочитать данные, передаваемые от точки доступа клиентской машине, а также передавать поддельную информацию на клиентскую машину. Для реализации этой атаки необходимо, чтобы в сети использовался QoS.
Поэтому я также не рекомендую использовать WPA для защиты вашей беспроводной сети. Конечно, взломать его сложнее, нежели WEP, и WPA защитит вас от атаки школьников с Aircrack, однако, он не устоит против целенаправленной атаки на вашу организацию. Для наибольшей защиты я рекомендую использовать WPA2
Однако и WPA2 не лишен уязвимостей. В 2008 году была обнаружена уязвимость, позволяющая провести атаку «человек в центре». Она позволяла участнику сети перехватить и расшифровать данные, передаваемые между другими участниками сети с использованием их Pairwise Transient Key. Поэтому, при работе в такой сети имеет смысл использовать дополнительные средства шифрования передаваемой информации.(ПСКЗИ «Шипка» например) В то же время обратите внимание, что для того, чтобы воспользоваться этой уязвимостью, злоумышленнику необходимо быть авторизованным и подключенным к сети.
Однако я бы хотел заострить внимание на «домашней» реализации WPA-PSK. В нем упрощена схема авторизации, таким «узким» местом в нем является сам Pre-Shared Key, поскольку ввод этого ключа дает устройству полный доступ в сеть (если не задействована MAC-фильтрация).
Сам ключ хранится в точке доступа. В зависимости от модели и микропрограммного обеспечения устройства, реализуются методы его защиты. В некоторых случаях злоумышленнику достаточно получить доступ в веб-панель управления, и получить Pre-Shared Key, который хранится там открытым текстом. В некоторых случаях, поле с ним защищено, как поле с паролем, но все равно есть возможность его извлечения, если злоумышленник сможет извлечь из устройства микросхему памяти и получить к ней доступ на низком уровне. Поэтому обращайте внимание на физическую защищенность вашего беспроводного оборудования.
И наконец, самой последней уязвимостью является возможность перехвата пакетов handshake, в которых передается Pre-Shared Key при подключении устройства к сети. По сколько Pre-Shared key шифруется, у злоумышленника остается только одна возможность – атака грубой силой на захваченные ассоционные пакеты. С одной стороны, это нерационально, но стоит понимать, что для этого совсем не нужно находиться рядом с точкой доступа, и для такой атаки грубой силой(либо словарной) злоумышленник может задействовать большие вычислительные ресурсы.
Также стоит обратить внимание, что для того, чтобы перехватить handshake злоумышленнику совсем не обязательно ждать того момента, как к сети будет подключено новое устройство. На некоторых беспроводных адаптерах, при использовании нестандартных драйверов, есть возможность посылки в сеть реассоционных пакетов, которые будут прерывать сетевые соединения и инициировать новый обмен ключами в сети между клиентами и точкой доступа. В таком случае, для того, чтобы захватить требуемые пакеты, необходимо, чтобы к сети был подключен хотя бы один клиент. Также, злоумышленнику необходимо находиться близко от точки доступа, чтобы мощности его адаптера (а такие адаптеры обычно низко чувствительны и маломощны, и сильно перегреваются при работе) хватило для ПОСЫЛКИ пакетов реассоциации (вспомните WEP, где нужно было всего лишь «наловить» достаточный объем трафика). И в конце концов, атака грубой силой занимает много времени, однако использование вычислительного кластера существенно упрощает задачу.

Заключение

В данной статье был о рассмотрено, как работает механизм WPA\WPA2, а также его основные уязвимости.
Поэтому, для защиты WPA\WPA2 дома используйте длинные, сложные (не словарные) пароли, и использованием спецсимволов, и желательно – непечатаемых ASCII символов. Однако стоит понимать, что в таком случае возможность подключения многих мобильных устройств будет ограничена, если пароль нельзя будет ввести с этого устройства.
На работе же всегда используйте WPA-Enterprise, особенно, если у вас уже развернута сеть Active Directory. Это обезопасит вашу сеть от большей части атак. Но также не забывайте о других средствах защиты вашей инфраструктуры.
В следующей статье этого цикла будет приведен пример того,как злоумышленник может получить доступ к сети WPA2-PSK, использующую нестойкий пароль, а также временно вывести WPA-сеть из строя путем атаки Denial of Service.

WPA2 (Wireless Protected Access ver. 2.0) – это вторая версия набора алгоритмов и протоколов обеспечивающих защиту данных в беспроводных сетях Wi-Fi. Как предполагается, WPA2 должен существенно повысить защищенность беспроводных сетей Wi-Fi по сравнению с прежними технологиями. Новый стандарт предусматривает, в частности, обязательное использование более мощного алгоритма шифрования AES (Advanced Encryption Standard) и аутентификации 802.1X.

На сегодняшний день для обеспечения надежного механизма безопасности в корпоративной беспроводной сети необходимо (и обязательно) использование устройств и программного обеспечения с поддержкой WPA2. Предыдущие поколения протоколов - WEP и WPA содержат элементы с недостаточно сильными защитой и алгоритмами шифрования. Более того, для взлома сетей с защитой на основе WEP уже разработаны программы и методики, которые могут быть легко скачаны из сети Интернет и с успехом использованы даже неподготовленными хакерами-новичками.

Протоколы WPA2 работают в двух режимах аутентификации: персональном (Personal) и корпоративном (Enterprise). В режиме WPA2-Personal из введенной открытым текстом парольной фразы генерируется 256-разрядный ключ PSK (PreShared Key). Ключ PSK совместно с идентификатором SSID (Service Set Identifier) используются для генерации временных сеансовых ключей PTK (Pairwise Transient Key), для взаимодействия беспроводных устройств. Как и статическому протоколу WEP, протоколу WPA2-Personal присуще определенные проблемы, связанные с необходимостью распределения и поддержки ключей на беспроводных устройствах сети, что делает его более подходящим для применения в небольших сетях из десятка устройств, в то время как для к орпоративных сетей оптимален WPA2-Enterprise .

В режиме WPA2-Enterprise решаются проблемы, касающиеся распределения статических ключей и управления ими, а его интеграция с большинством корпоративных сервисов аутентификации обеспечивает контроль доступа на основе учетных записей. Для работы в этом режиме требуются такие регистрационные данные, как имя и пароль пользователя, сертификат безопасности или одноразовый пароль, аутентификация же осуществляется между рабочей станцией и центральным сервером аутентификации. Точка доступа или беспроводной контроллер проводят мониторинг подключений и направляют аутентификационные запросы на соответствующий сервер аутентификации (как правило, это сервер RADIUS, например Cisco ACS). Базой для режима WPA2-Enterprise служит стандарт 802.1X, поддерживающий аутентификацию пользователей и устройств, пригодную как для проводных коммутаторов, так и для беспроводных точек доступа.

В отличие от WPA, используется более стойкий алгоритм шифрования AES. По аналогии с WPA, WPA2 также делится на два типа: WPA2-PSK и WPA2-802.1x.

Предусматривает новые, более надежные механизмы обеспечения целостности и конфиденциальности данных:

Протокол CCMP (Counter-Mode-CBC-MAC Protocol), основанный на режиме Counter Cipher-Block Chaining Mode (CCM) алгоритма шифрования Advanced Encryption Standard (AES). CCM объединяет два механизма: Counter (CTR) для обеспечения конфиденциальности и Cipher Block Chaining Message Authentication Code (CBC-MAC) для аутентификации.

Протокол WRAP (Wireless Robust Authentication Protocol), основанный на режиме Offset Codebook (OCB) алгоритма шифрования AES.

Протокол TKIP для обеспечения обратной совместимости с ранее выпускавшимся оборудованием. Взаимная аутентификация и доставка ключей на основе протоколов IEEE 802.1x/EAP. Безопасный Independent Basic Service Set (IBSS) для повышения безопасности в сетях Ad-Hoc. Поддержка роуминга.

Вклад в обеспечение безопасности беспроводных сетей механизм CCMP и стандарт IEEE 802.11i. Последний вводит понятие надежно защищенной сети (Robust Security Network, RSN) и надежно защищенного сетевого соединения (Robust Security Network Association, RSNA), после чего делит все алгоритмы на:

RSNA-алгоритмы (для создания и использования RSNA);

Pre-RSNA-алгоритмы.

К Pre-RSNA-алгоритмам относятся:

существующая аутентификация IEEE 802.11 (имеется в виду аутентификация, определенная в стандарте редакции 1999 г.).

То есть к данным типам алгоритмов относятся аутентификация Open System с WEP-шифрованием или без (точнее, отсутствие аутентификации) и Shared Key.

К RSNA-алгоритмам относятся:

TKIP; CCMP; процедура установления и терминации RSNA (включая использование IEEE 802.1x аутентификации); процедура обмена ключами.

При этом алгоритм CCMP является обязательным, а TKIP – опциональным и предназначен для обеспечения совместимости со старыми устройствами.

Стандартом предусмотрены две функциональные модели: с аутентификацией по IEEE 802.1x, т. е. с применением протокола EAP, и с помощью заранее предопределенного ключа, прописанного на аутентификаторе и клиенте (такой режим называется Preshared Key, PSK). В данном случае ключ PSK выполняет роль ключа PMK, и дальнейшая процедура их аутентификации и генерации ничем не отличается.

Так как алгоритмы шифрования, использующие процедуру TKIP, уже принято называть WPA, а процедуру CCMP – WPA2, то можно сказать, что способами шифрования, удовлетворяющими RSNA, являются: WPA-EAP (WPA-Enterprise), WPA-PSK (WPA-Preshared Key, WPA-Personal), WPA2-EAP (WPA2-Enterprise), WPA2-PSK (WPA2-Preshared Key, WPA2-Personal).

Процедура установления соединения и обмена ключами для алгоритмов TKIP и CCMP одинакова. Сам CCMP (Counter mode (CTR) with CBC-MAC (Cipher-Block Chaining (CBC) with Message Authentication Code (MAC) Protocol) так же, как и TKIP, призван обеспечить конфиденциальность, аутентификацию, целостность и защиту от атак воспроизведения. Данный алгоритм основан на методе CCM-алгоритма шифрования AES, который определен в спецификации FIPS PUB 197. Все AES-процессы, применяемые в CCMP, используют AES со 128-битовым ключом и 128-битовым размером блока.

Последним нововведением стандарта является поддержка технологии быстрого роуминга между точками доступа с использованием процедуры кэширования ключа PMK и преаутентификации.

Процедура кэширования PMK заключается в том, что если клиент один раз прошел полную аутентификацию при подключении к какой-то точке доступа, то он сохраняет полученный от нее ключ PMK, и при следующем подключении к данной точке в ответ на запрос о подтверждении подлинности клиент пошлет ранее полученный ключ PMK. На этом аутентификация закончится, т. е. 4-стороннее рукопожатие (4-Way Handshake) выполняться не будет.

Процедура преаутентификации заключается в том, что после того, как клиент подключился и прошел аутентификацию на точке доступа, он может параллельно (заранее) пройти аутентификацию на остальных точках доступа (которые он «слышит») с таким же SSID, т. е. заранее получить от них ключ PMK. И если в дальнейшем точка доступа, к которой он подключен, выйдет из строя или ее сигнал окажется слабее, чем какой-то другой точки с таким же именем сети, то клиент произведет переподключение по быстрой схеме с закэшированным ключом PMK.

Появившаяся в 2001 г. спецификация WEP2, которая увеличила длину ключа до 104 бит, не решила проблемы, так как длина вектора инициализации и способ проверки целостности данных остались прежними. Большинство типов атак реализовывались так же просто, как и раньше.

Заключение

В заключении я бы хотел подытожить всю информацию и дать рекомендации по защите беспроводных сетей.

Существует три механизма защиты беспроводной сети: настроить клиент и AP на использование одного (не выбираемого по умолчанию) SSID, разрешить AP связь только с клиентами, MAC-адреса которых известны AP, и настроить клиенты на аутентификацию в AP и шифрование трафика. Большинство AP настраиваются на работу с выбираемым по умолчанию SSID, без ведения списка разрешенных MAC-адресов клиентов и с известным общим ключом для аутентификации и шифрования (или вообще без аутентификации и шифрования). Обычно эти параметры документированы в оперативной справочной системе на Web-узле изготовителя. Благодаря этим параметрам неопытный пользователь может без труда организовать беспроводную сеть и начать работать с ней, но одновременно они упрощают хакерам задачу проникновения в сеть. Положение усугубляется тем, что большинство узлов доступа настроено на широковещательную передачу SSID. Поэтому взломщик может отыскать уязвимые сети по стандартным SSID.

Первый шаг к безопасной беспроводной сети - изменить выбираемый по умолчанию SSID узла доступа. Кроме того, следует изменить данный параметр на клиенте, чтобы обеспечить связь с AP. Удобно назначить SSID, имеющий смысл для администратора и пользователей предприятия, но не явно идентифицирующий данную беспроводную сеть среди других SSID, перехватываемых посторонними лицами.

Следующий шаг - при возможности блокировать широковещательную передачу SSID узлом доступа. В результате взломщику становится сложнее (хотя возможность такая сохраняется) обнаружить присутствие беспроводной сети и SSID. В некоторых AP отменить широковещательную передачу SSID нельзя. В таких случаях следует максимально увеличить интервал широковещательной передачи. Кроме того, некоторые клиенты могут устанавливать связь только при условии широковещательной передачи SSID узлом доступа. Таким образом, возможно, придется провести эксперименты с этим параметром, чтобы выбрать режим, подходящий в конкретной ситуации.

После этого можно разрешить обращение к узлам доступа только от беспроводных клиентов с известными MAC-адресами. Такая мера едва ли уместна в крупной организации, но на малом предприятии с небольшим числом беспроводных клиентов это надежная дополнительная линия обороны. Взломщикам потребуется выяснить MAC-адреса, которым разрешено подключаться к AP предприятия, и заменить MAC-адрес собственного беспроводного адаптера разрешенным (в некоторых моделях адаптеров MAC-адрес можно изменить).

Выбор параметров аутентификации и шифрования может оказаться самой сложной операцией защиты беспроводной сети. Прежде чем назначить параметры, необходимо провести инвентаризацию узлов доступа и беспроводных адаптеров, чтобы установить поддерживаемые ими протоколы безопасности, особенно если беспроводная сеть уже организована с использованием разнообразного оборудования от различных поставщиков. Некоторые устройства, особенно старые AP и беспроводные адаптеры, могут быть несовместимы с WPA, WPA2 или ключами WEP увеличенной длины.

Еще одна ситуация, о которой следует помнить, - необходимость ввода пользователями некоторых старых устройств шестнадцатеричного числа, представляющего ключ, а в других старых AP и беспроводных адаптерах требуется ввести фразу-пароль, преобразуемую в ключ. В результате трудно добиться применения одного ключа всем оборудованием. Владельцы подобного оборудования могут использовать такие ресурсы, как WEP Key Generator, для генерации случайных ключей WEP и преобразования фраз-паролей в шестнадцатеричные числа.

В целом WEP следует применять лишь в случаях крайней необходимости. Если использование WEP обязательно, стоит выбирать ключи максимальной длины и настроить сеть на режим Open вместо Shared. В режиме Open в сети аутентификация клиентов не выполняется, и установить соединение с узлами доступа может каждый. Эти подготовительные соединения частично загружают беспроводной канал связи, но злоумышленники, установившие соединение в AP, не смогут продолжать обмен данными, так как не знают ключа шифрования WEP. Можно блокировать даже предварительные соединения, настроив AP на прием соединений только от известных MAC-адресов. В отличие от Open, в режиме Shared узел доступа использует ключ WEP для аутентификации беспроводных клиентов в процедуре запрос-отклик, и взломщик может расшифровать последовательность и определить ключ шифрования WEP.

Если можно применить WPA, то необходимо выбрать между WPA, WPA2 и WPA-PSK. Главным фактором при выборе WPA или WPA2, с одной стороны, и WPA-PSK - с другой, является возможность развернуть инфраструктуру, необходимую WPA и WPA2 для аутентификации пользователей. Для WPA и WPA2 требуется развернуть серверы RADIUS и, возможно, Public Key Infrastructure (PKI). WPA-PSK, как и WEP, работает с общим ключом, известным беспроводному клиенту и AP. WPA-PSK можно смело использовать общий ключ WPA-PSK для аутентификации и шифрования, так как ему не присущ недостаток WEP.

Список используемой литературы

1. Горальски В. Технологии xDSL. М.: Лори, 2006, 296 с.

2. www.vesna.ug.com;

3. www.young.shop.narod.com;

7. www.opennet.ru

8. www.pulscen.ru

9. www.cisco.com

10. Барановская Т.П., Лойко В.И. Архитектура компьютерных систем и сетей. М.: Финансы и статистика, 2003, 256 с.

11. Манн С., Крелл М. Linux. Администрирование сетей TCP/IP. М.: Бином-Пресс, 2004, 656с.

12. Смит Р. Сетевые средства Linux. М.: Вильямс, 2003, 672 с.

13. Кульгин М. Компьютерные сети. Практика построения. СПб.: Питер, 2003, 464 с.

14. Таненбаум Э. Компьютерные сети. СПб.: Питер, 2005, 992 с.

15. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Основы Сетей передачи данных. Курс лекций. М.: Интернет-Университет Информационных Технологий, 2003, 248 с.

16. Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Техносфера, 2003, 512 с.

В последнее время появилось много «разоблачающих» публикаций о взломе какого-либо очередного протокола или технологии, компрометирующего безопасность беспроводных сетей. Так ли это на самом деле, чего стоит бояться, и как сделать, чтобы доступ в вашу сеть был максимально защищен? Слова WEP, WPA, 802.1x, EAP, PKI для вас мало что значат? Этот небольшой обзор поможет свести воедино все применяющиеся технологии шифрования и авторизации радио-доступа. Я попробую показать, что правильно настроенная беспроводная сеть представляет собой непреодолимый барьер для злоумышленника (до известного предела, конечно).

Основы

• Аутентификации - как клиент и точка доступа представляются друг другу и подтверждают, что у них есть право общаться между собой;
• Шифровании - какой алгоритм скремблирования передаваемых данных применяется, как генерируется ключ шифрования, и когда он меняется.

Параметры беспроводной сети, в первую очередь ее имя (SSID), регулярно анонсируются точкой доступа в широковещательных beacon пакетах. Помимо ожидаемых настроек безопасности, передаются пожелания по QoS, по параметрам 802.11n, поддерживаемых скорости, сведения о других соседях и прочее. Аутентификация определяет, как клиент представляется точке. Возможные варианты:

• Open - так называемая открытая сеть, в которой все подключаемые устройства авторизованы сразу
• Shared - подлинность подключаемого устройства должна быть проверена ключом/паролем
• EAP - подлинность подключаемого устройства должна быть проверена по протоколу EAP внешним сервером

• None - отсутствие шифрования, данные передаются в открытом виде
• WEP - основанный на алгоритме RC4 шифр с разной длиной статического или динамического ключа (64 или 128 бит)
• CKIP - проприетарная замена WEP от Cisco, ранний вариант TKIP
• TKIP - улучшенная замена WEP с дополнительными проверками и защитой
• AES/CCMP - наиболее совершенный алгоритм, основанный на AES256 с дополнительными проверками и защитой

Комбинация Open Authentication, No Encryption широко используется в системах гостевого доступа вроде предоставления Интернета в кафе или гостинице. Для подключения нужно знать только имя беспроводной сети. Зачастую такое подключение комбинируется с дополнительной проверкой на Captive Portal путем редиректа пользовательского HTTP-запроса на дополнительную страницу, на которой можно запросить подтверждение (логин-пароль, согласие с правилами и т.п).

Шифрование WEP скомпрометировано, и использовать его нельзя (даже в случае динамических ключей).

Широко встречающиеся термины WPA и WPA2 определяют, фактически, алгоритм шифрования (TKIP либо AES). В силу того, что уже довольно давно клиентские адаптеры поддерживают WPA2 (AES), применять шифрование по алгоритму TKIP нет смысла.

Разница между WPA2 Personal и WPA2 Enterprise состоит в том, откуда берутся ключи шифрования, используемые в механике алгоритма AES. Для частных (домашних, мелких) применений используется статический ключ (пароль, кодовое слово, PSK (Pre-Shared Key)) минимальной длиной 8 символов, которое задается в настройках точки доступа, и у всех клиентов данной беспроводной сети одинаковым. Компрометация такого ключа (проболтались соседу, уволен сотрудник, украден ноутбук) требует немедленной смены пароля у всех оставшихся пользователей, что реалистично только в случае небольшого их числа. Для корпоративных применений, как следует из названия, используется динамический ключ, индивидуальный для каждого работающего клиента в данный момент. Этот ключ может периодический обновляться по ходу работы без разрыва соединения, и за его генерацию отвечает дополнительный компонент - сервер авторизации, и почти всегда это RADIUS-сервер.

Все возможные параметры безопасности сведены в этой табличке:

Если с WPA2 Personal (WPA2 PSK) всё ясно, корпоративное решение требует дополнительного рассмотрения.

WPA2 Enterprise

Применение механизма авторизации EAP в вашей сети приводит к тому, что после успешной (почти наверняка открытой) аутентификации клиента точкой доступа (совместно с контроллером, если он есть) последняя просит клиента авторизоваться (подтвердить свои полномочия) у инфраструктурного RADIUS-сервера:

Использование WPA2 Enterprise требует наличия в вашей сети RADIUS-сервера. На сегодняшний момент наиболее работоспособными являются следующие продукты:

• Microsoft Network Policy Server (NPS), бывший IAS - конфигурируется через MMC, бесплатен, но надо купить винду
• Cisco Secure Access Control Server (ACS) 4.2, 5.3 - конфигурируется через веб-интерфейс, наворочен по функционалу, позволяет создавать распределенные и отказоустойчивые системы, стоит дорого
• FreeRADIUS - бесплатен, конфигурируется текстовыми конфигами, в управлении и мониторинге не удобен

При этом контроллер внимательно наблюдает за происходящим обменом информацией, и дожидается успешной авторизации, либо отказа в ней. При успехе RADIUS-сервер способен передать точке доступа дополнительные параметры (например, в какой VLAN поместить абонента, какой ему присвоить IP-адрес, QoS профиль и т.п.). В завершении обмена RADIUS-сервер дает возможность клиенту и точке доступа сгенерировать и обменяться ключами шифрования (индивидуальными, валидными только для данной сеcсии):

EAP

• EAP-FAST (Flexible Authentication via Secure Tunneling) - разработан фирмой Cisco; позволяет проводить авторизацию по логину-паролю, передаваемому внутри TLS туннеля между суппликантом и RADIUS-сервером
• EAP-TLS (Transport Layer Security). Использует инфраструктуру открытых ключей (PKI) для авторизации клиента и сервера (суппликанта и RADIUS-сервера) через сертификаты, выписанные доверенным удостоверяющим центром (CA). Требует выписывания и установки клиентских сертификатов на каждое беспроводное устройство, поэтому подходит только для управляемой корпоративной среды. Сервер сертификатов Windows имеет средства, позволяющие клиенту самостоятельно генерировать себе сертификат, если клиент - член домена. Блокирование клиента легко производится отзывом его сертификата (либо через учетные записи).
• EAP-TTLS (Tunneled Transport Layer Security) аналогичен EAP-TLS, но при создании туннеля не требуется клиентский сертификат. В таком туннеле, аналогичном SSL-соединению браузера, производится дополнительная авторизация (по паролю или как-то ещё).
• PEAP-MSCHAPv2 (Protected EAP) - схож с EAP-TTLS в плане изначального установления шифрованного TLS туннеля между клиентом и сервером, требующего серверного сертификата. В дальнейшем в таком туннеле происходит авторизация по известному протоколу MSCHAPv2
• PEAP-GTC (Generic Token Card) - аналогично предыдущему, но требует карт одноразовых паролей (и соответствующей инфраструктуры)

Все эти методы (кроме EAP-FAST) требуют наличия сертификата сервера (на RADIUS-сервере), выписанного удостоверяющим центром (CA). При этом сам сертификат CA должен присутствовать на устройстве клиента в группе доверенных (что нетрудно реализовать средствами групповой политики в Windows). Дополнительно, EAP-TLS требует индивидуального клиентского сертификата. Проверка подлинности клиента осуществляется как по цифровой подписи, так (опционально) по сравнению предоставленного клиентом RADIUS-серверу сертификата с тем, что сервер извлек из PKI-инфраструктуры (Active Directory).

Поддержка любого из EAP методов должна обеспечиваться суппликантом на стороне клиента. Стандартный, встроенный в Windows XP/Vista/7, iOS, Android обеспечивает как минимум EAP-TLS, и EAP-MSCHAPv2, что обуславливает популярность этих методов. С клиентскими адаптерами Intel под Windows поставляется утилита ProSet, расширяющая доступный список. Это же делает Cisco AnyConnect Client.

Насколько это надежно

Для Open Authentication, No Encryption - ничего. Подключился к сети, и всё. Поскольку радиосреда открыта, сигнал распространяется в разные стороны, заблокировать его непросто. При наличии соответствующих клиентских адаптеров, позволяющих прослушивать эфир, сетевой трафик виден так же, будто атакующий подключился в провод, в хаб, в SPAN-порт коммутатора.
Для шифрования, основанного на WEP, требуется только время на перебор IV, и одна из многих свободно доступных утилит сканирования.
Для шифрования, основанного на TKIP либо AES прямое дешифрование возможно в теории, но на практике случаи взлома не встречались.

Конечно, можно попробовать подобрать ключ PSK, либо пароль к одному из EAP-методов. Распространенные атаки на данные методы не известны. Можно пробовать применить методы социальной инженерии, либо