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有关无线局域网应用中的安全知识

2017-10-25 10:40 来源:网络 作者:网络

University of California at Berkeley(美国加州柏克莱大学)的三名研究人员,Nikita Borisov、Ian Goldberg、以及Dabid Wagner,在去年发现WEP编码的重大漏洞;除此之外,在2001年8月,密码学家Scott Fluhrer、Itsik Mantin、以及Adi Shamir在一篇论文中,指出了RC4编码的缺点,而RC4正是WEP的基础。就在几天后,2001年8月底,Rice University(美国莱斯大学)的学生与两名AT&T(美国电报电话公司)实验室的员工(Adam Stubblefield与John Joannidis、Aviel D. Rubin),将这两篇论文的内容化为实际的程序代码。令人惊讶的是,其中完全没有牵扯到任何特殊装置,你只要有一台可以连上无线网络的个人计算机,从网络上下载更新过的驱动程序,接下来就可以开始记录网络上来往的所有封包,再加以译码即可。

即使无线局域网络的系统管理者使用了内置的安全通讯协议:WEP(Wired Equivalent Privacy),无线局域网的安全防护仍然不够。在伦敦一项长达7个月的调查显示,94%的无线局域网都没有正确设定,无法遏止黑客的入侵。隶属于国际商会(International Chamber of Commerce)的网络犯罪部门(Cybercrime Unit)就发现,即使无线网络很安全,也会因为种种原因而大打折扣。现在非常盛行「路过式的入侵(drive-by hacking)」,黑客开车进入商业办公区,在信号所及的地方,直接在车里渗透企业的无线局域网。

University of California at Berkeley(美国加州柏克莱大学)的三名研究人员,Nikita Borisov、Ian Goldberg、以及Dabid Wagner,在去年发现WEP编码的重大漏洞;除此之外,在2001年8月,密码学家Scott Fluhrer、Itsik Mantin、以及Adi Shamir在一篇论文中,指出了RC4编码的缺点,而RC4正是WEP的基础。就在几天后,2001年8月底,Rice University(美国莱斯大学)的学生与两名AT&T(美国电报电话公司)实验室的员工(Adam Stubblefield与John Joannidis、Aviel D. Rubin),将这两篇论文的内容化为实际的程序代码。令人惊讶的是,其中完全没有牵扯到任何特殊装置,你只要有一台可以连上无线网络的个人计算机,从网络上下载更新过的驱动程序,接下来就可以开始记录网络上来往的所有封包,再加以译码即可。

WEP的运作方式

在许多无线局域网中,WEP键值(key)被描述成一个字或位串,用来给整个网络做认证。

目前WEP使用2种编码大小,分别是64与128位,其中包含了24位的初始向量(IV,Initialization Vector)与实际的秘密键值(40与104位)。大家耳熟能详的40位编码模式,其实相当于64位编码。这标准中完全没有考虑到键值的管理问题;唯一的要求是,无线网卡与基地台必须使用同样的算法则。通常局域网的每一个用户都会使用同样的加密键值;然而,局域网用户会使用不同的IV,以避免封包总是使用同样WEP键值所「随机」产生的RC4内容。

在封包送出之前,会经过一个「忠诚检查(IC,Integrity Check)」,并产生一个验证码,其作用是避免数据在传输过程中,遭到黑客窜改。RC4接下来会从秘密键值与IV处,产生一个keystream,再用这个keystream对数据与IC做互斥运算(XOR,Exclusive-Or)。首先IV会以一般文字方式传送出去,然后才是加密后的数据。只要将IV、已知的键值、以及RC4的keystream再做一次互斥运算,我们就可以将数据还原。

弱点:初始向量(IV,Initialization Vector)

40或64位编码可以填入4组键值;然而我们只使用了第一组。

WEP编码的弱点在于IV实作的基础过于薄弱。例如说,如果黑客将两个使用同样IV的封包记录起来,再施以互斥运算,就可以得到IV的值,然后算出RC4的值,最后得到整组数据。

如果我们使用的初始向量为24位,那我们就可以在繁忙的网络点上(例如以11Mbps的频宽,不断传送1500字节的封包),以不到5小时的时间算出结果。以这样的例子来说,总数据量为24GB。因此,要在几小时的时间内,记录所有传输的封包,并以笔记本计算机算出其结果,是绝对可行的事情。

由于该标准并没有规定IV所产生的相关事宜,所以并不是每家厂商都用到IV的24个位,并在短时间内就重复用到相同的IV,好让整个程序快一点。所以黑客所要记录的封包就更少了。以Lucent(朗讯)的无线网卡来说,每次激活时它就会将IV的初始值设为0,然后再往上递增。黑客只要记录无线网络上几个用户的数据内容,马上就可以找到使用同样IV的封包。

Fluhrer、Martin、Shamir三人也发现,设计不良的IV有可能会泄漏键值的内容(信心水准为5%),所以说只要记录400~600万个封包(顶多8.5 GB的数据量),就有可能以IV来算出所有的WEP键值。

更进一步探讨,如果WEP键值的组合不是从16进位表,而是从ASCII表而来,那么因为可用的字符数变少,组合也会变少。那么被黑客猜中的机率就会大增,只要一两百万个封包,就可以决定WEP的值。

网络上可找到的入侵工具

Adam Stubblefield在其论文中详尽的描述了整个过程,却仅限于理论;但现在网络上四处可见这些免费的入侵工具程序。与Stubblefield所提的类似,所有程序支持的几乎清一色是Prism-2芯片。使用这芯片的包括了Compaq(康柏)WL100、友讯(D-Link)DWL-650、Linksys WPC11、以及SMC 2632W等,都是市面上常见的产品。会选用这芯片的原因是因为其Linux驱动程序(WLAN-NG)不需要登入网络,即可监听封包。这程序会先搜寻设计不良、有漏洞的IV,然后记录500~1,000万不等的封包,最后在剎那间将WEP键值算出来。

黑客可以采取主动式攻击

由于以上所说的被动式攻击(单纯的纪录封包)十分可靠、有效,所以主动式攻击反而失去了其重要性。不过毫无疑问的,黑客也可以主动的侵入网络,窃取数据。我们假设黑客知道了原始数据及加密后的数据,收讯方会将这些信息视为正确无误。接下来黑客就可以在不需要知道键值的情形下,将数据偷天换日,而收讯方仍然会将这些数据当成正确的结果

有效的解决方法

RSA Security(RC4编码的发明机构)与Hifn(位于加州,专精于网络

安全的公司,)正努力加强WEP的安全,并发展新的运算法则。两家机构为RC4发展的解决方案为「快速封包加密(Fast Packet Keying)」,每个封包送出时,都会快速的产生不同的RC4键值。传送与接收双方都使用了128位的RC4键值,称为暂时键值(TK,Temporal Key)。当双方利用TK连结时,会使用不同的keystream,其中会加入16位的IV,再一次的产生128位的RC4键值。用户可以通过软硬件与驱动程序更新,在现有无线局域网中使用RC4快速封包加密。


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