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目录

• 1：无线通信过程
  • 1.1：Open 认证
  • 1.2：PSK 认证
  • 1.3：关联请求
• 2：加密
  • 2.1：Open 无加密网络
  • 2.2：WEP 加密系统
  • 2.3：WPA 安全系统
    • 2.3.1：WPA1
    • 2.3.2：WPA2
• 3：安全协议协商
  • 3.1：企业 WPA 连接过程
  • 3.2：个人 WPA 连接过程
• 4：密钥交换

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本系列侧重方法论，各工具只是实现目标的载体。

命令与工具只做简单介绍，其使用另见《安全工具录》。

本文以 kali-linux-2023.2-vmware-amd64 为例。

无线网卡使用 MT7612u 芯片。

无线渗透与其他章节独立，涵盖面广。

无线技术变化快，难度大。

理论是本章最有价值的部分。

1：无线通信过程

• Probe（探测）

  • STA 向所有信道发出 Probe 帧，发现 AP
  • AP 应答 Response

• Authentication（验证）

  • STA 向 AP 发出验证请求
  • 发生认证过程（步骤可变）
  • AP 响应 STA 的认证结果

• Association（关联）

  • STA 发出关联请求
  • AP 响应关联请求
  • 关联成功，开始通信

WEP 探测过程：

• Beacon 标识使用 WEP 加密
• STA 发送普通 Probe 帧
• AP 响应 Probe Response 帧，声明其采用 WEP 加密

WPA 探测过程：

• 两个 AP 的 Beacon 包内容不同，但都声明采用 WPA 加密
• 不同厂商对 802.11 标准的实现方式不同
• 包头包含 WPA1 字段信息

WEP Open 认证与 Open 认证通信过程相同。

• 成功认证后通信数据被 WEP 加密
• 如果认证时客户端输入错误密码，认证依然可以通过
  • 起始向量被错误的密钥解密，完整性被破坏
  • 数据传输将失败
  • AP 将丢弃该 STA 的数据包
• 认证响应正确，身份验证成功

PSK（Per-Shared Key），预共享密钥。

• STA 发送认证请求
• AP 返回随机 Challenge 消息（Cha）
• STA 使用 PSK 加密 Cha 并发回给 AP
• AP 使用 PSK 解密密文，获得 Cha 并与原始 Cha 比对
• 相同则验证成功，不同则验证失败

大部分无线驱动首先尝试 Open 验证，如失败则尝试 PSK。

• STA 向 AP 发送关联请求。
• AP 向 STA 发送关联成功或失败结果

无论使用什么加密架构，关联过程完全相同。

对于隐藏 AP，STA 关联包中必须包含目标 AP 的 ESSID。

嗅探到此关联包，说明有隐藏 AP 存在。

2：加密

无线安全根源：

• 802.11 基于无线电波发射信息
• 嗅探侦听是主要问题
• 加密机制是必须手段

加密机制：

• Wired Equivalent Privacy（WEP）

  • 802.11 标准的一部分
  • 发布后不久被发现存在安全漏洞

• Wi-Fi Protected Access（WPA）

  • WPA1
  • WPA2（802.11i 标准）

• 无任何加密机制

• 所有数据都可以被嗅探

• STA 和 AP 协商拼配参数即可连入网络

WEP（Wired Equivalent Privacy）加密系统使用 RC4（Rivest Cipher 4）算法加密流量内容，实现机密性。

WEP 使用 RC4 算法产生伪随机序列流，将其与要传输的明文进行 xor 运算，再利用 CRC 算法生成 ICV 完整性校验值，再将刚刚的 xor 内容和 ICV 组合在一起，完成传输。

• 使用 CRC-32 校验和来检测数据完整性。
• 标准采用使用 24 位 Initialization Vector（IV）

IV 重用问题（IV 冲撞问题），即不同的数据帧加密时使用的 IV 值相同。

• 使用相同的数据帧加密密钥加密是不安全的。
• 数据帧加密密钥是基密钥与 IV 串联而成。
• 实际上用户普遍使用的基密钥是 Key ID 为 0 的 default key，因而不同的数据帧加密使用相同的 IV 是不安全的。
• 而且，IV 是明文传送的，攻击者可以获得使用相同加密密钥的数据帧，由此获得密钥。
• 所以要避免使用相同的 IV。不仅同一个用户站点要避免使用重复的 IV，而且要避免使用别的用户站点使用过的 IV。

WPA，Wi-Fi Protected Access。

802.11i 组为提高无线安全，开发两个新的链路层加密协议。

• WPA1：Temporal Key Integrity Protocol（TKIP）

  较之 WEP 可动态改变密钥

• WPA2：Counter Mode with CBC-MAC（CCMP）

WPA 两种安全类型：

• WPA 个人：使用预设共享密钥（PSK）实现身份验证

  即常说的 WiFi 密码。

• WPA 企业：使用 802.1X 和 Radius 服务器实现验证

  使用 Radius 服务器做 802.1X 认证，分发不同的密钥给各个终端用户。

2.3.1：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 使用 CRC-32 进行完整性校验
• 兼容早期版本硬件

2.3.2：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

3：安全协议协商

协商认证方式：

• PSK
• 802.1X

单播和组播 / 广播流量加密套件：

• TKIP
• CCMP

STA 通过 Probe 获取无线网络信息。

• 协商安全协议
• 身份认证
• 密钥分发和验证
• 数据加密完整性

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

认证过程：

• 客户端选择身份认证方式

• AP 发送身份验证信息给 Radius Server

• Radius Server 返回 “ Radius Accept ” 表示认证成功

  其中包含 Master Key（MK）

• AP 通过 EAP 消息通知 STA 认证成功

• 协商安全协议
• 密钥分发和验证
• 数据加密完整性

4：密钥交换

无线网络用于一组无线设备通信，关联到同一 AP 的设备共享无线信道。

对于单播、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）

• 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（Pairwise Master Key），是在安全上下文中的最高级别密钥，通过对主密钥（Master Key，MK）进行 TLS-PRF 加密而获得。

对于企业服务密钥方式：

• 由上层身份验证方法服务器生成。
• 服务器通过 Radius 传递给 AP。
• AP 通过 EAP 消息将密钥传递给所有 STA。

对于预共享密钥方式：

• 使用 ESSID、PSK 和迭代运算，进行散列计算生成。
• STA 和 AP 分别计算获得各自的 PMK，这一过程不在网络中传递或交换。
• PMK 长度为 256 位，即 32 字节。

四步握手过程生成 PTK（Pairwise Transient Key）：

• AP 向 STA 发送 Anonce。
• STA 使用自己的随机数（Snonce）计算出 PTK。
• STA 将 Snonce 与 PTK 的消息完整性码（Message Integrity Code，MIC）发送给 AP。
• AP 使用 Snonce 计算出相同的 PTK。
• AP 计算 MIC，并将其与接收到的 MIC 进行比对。
• 如果 MIC 一致，表明 STA 知晓 PMK。
• AP 向 STA 发送 Group Transient Key（GTK）。
• STA 回复 ACK，并使用密钥加密通信。

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沉恨细思，不如桃杏，犹解嫁东风。

——《一丛花令》（宋）张先