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無線局域網(wǎng)安全協(xié)議研究

文檔作者：李芳文檔來源：北京市海淀區(qū)職工大		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月30日
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曩墨玉王垂E巨口圓
無線局域網(wǎng)安全協(xié)議研究
◆李芳
(北京市海淀區(qū)職工大學(xué)北京100083)
摘要：無線局域網(wǎng)(WLAN)具有擴(kuò)展性、移動(dòng)性和靈活，}生的特征，其為人類快速獲取信息提供了更為便利的途徑。但WLAN并非
采取物理方式接入，因此其極易受到攻擊。為了充分發(fā)揮WLhJV的功用及保障用戶的切身利益，本文針對(duì)WLAN的安全協(xié)議展開討
論。
關(guān)鍵詞：WLAN；WEP協(xié)議；WPA協(xié)議；WPA2協(xié)議
0引曹
WLAN是一種以無線媒介為傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，也是整個(gè)
數(shù)據(jù)通信技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中發(fā)展最為快速的產(chǎn)業(yè)之一。其具有經(jīng)濟(jì)
性、擴(kuò)展性、移動(dòng)性和靈活性等優(yōu)點(diǎn)。一般來講，WLAN由終端
／站、無線介質(zhì)和無線接入點(diǎn)組成。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802．1l，WLAN
一般向用戶提供兩種類型的服務(wù)，即站點(diǎn)服務(wù)與分發(fā)服務(wù)。目前，
WLAN技術(shù)正逐步走向成熟，并極大地方便了人們的聯(lián)系，但在
網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸上存在的不安全性也日漸引起社會(huì)的關(guān)注。WLAN
的加密協(xié)議包括WEP、WPA兩種。在本案，筆者主要討論WLAN
的安全協(xié)議，以期為提高WLAN的安全性提供技術(shù)支持。
因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通過了高頻無線電波傳輸，特別容易受到竊
聽。而且在無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當(dāng)中，難以應(yīng)用有線網(wǎng)絡(luò)物理訪問的控
制手段，所以WLAN所面臨著比有線網(wǎng)絡(luò)更加嚴(yán)峻的安全問題。
WLAN安全問題也會(huì)影響個(gè)人、企業(yè)，甚至是國家的安全信息。
因此，需要對(duì)WLAN安全問題進(jìn)行研究。
1 WEP協(xié)議
WEP(有線對(duì)等保密協(xié)議)是一種以鏈路層為基礎(chǔ)的安全協(xié)
議，其通過采用RC4加密算法來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保密及使用CRC-32
循環(huán)冗余校驗(yàn)值來完善數(shù)據(jù)，同時(shí)在接入點(diǎn)與終端用戶問設(shè)同一
密鑰來控制接入。據(jù)此，WEP協(xié)議的目標(biāo)是保證WLAN具備與
有線網(wǎng)級(jí)別相同的安全性，從而保證數(shù)據(jù)的完整性與保密性。一
般來講，WEP數(shù)據(jù)的加密過程分為下列四步：
(1)計(jì)算明文(原始數(shù)據(jù))的CRC冗余校驗(yàn)碼(32位)及
ICV(完整性校驗(yàn)值)；
(2)先選定一個(gè)24bit的數(shù)來用作數(shù)據(jù)包的IV(初始向量)，
再將其與無共享密鑰連接成128或64bit的種子密鑰，最后再在
WEP偽隨機(jī)生成器中將其轉(zhuǎn)化為隨機(jī)數(shù)，即為加密密鑰流：
(3)通過異或運(yùn)算ICV與CRC校驗(yàn)、明文與加密密鑰流來
獲得密文；
(4)將Key Id(密鑰指數(shù))和IV放在密文數(shù)據(jù)前，可得到
WEP數(shù)據(jù)幀。
WEP數(shù)據(jù)解密指的是將在WLAN中傳送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為明
文，而這一解密過程一般分為如下四步：
(1)先提取出WEP數(shù)據(jù)幀中的IV、Key Id和密文，再按
Keyld調(diào)取密鑰：
(2)通過偽隨機(jī)生成器獲取IV與密鑰的密鑰流；
(3)密文與密鑰流經(jīng)異或運(yùn)算轉(zhuǎn)化為明文，具體解密原理
如下： M=CAKeyStresm=(MAKeyStresm)AStream=MA
(KeyStresnAStream)=M，其中C、M、KeyStresm分別表示明
文、密文和解密密鑰流；
(4)通過對(duì)比原ICV與ICV來驗(yàn)證所接收數(shù)據(jù)的完整性。
可見，密鑰長度不會(huì)影響WEP的安全性，而靜態(tài)Key才是
0 78
WEP的不安全因素。換而言之，WEP加密存在固有的缺陷，而
這種缺陷又源自密鑰的傳遞過程，即WEP是一種在客戶端與接
入點(diǎn)問采用RC4方式加密分組信息的技術(shù)，而密鑰易被截獲和
破解。針對(duì)這一問題，常見的處理方法是改變密鑰的傳遞方式，
由此便出現(xiàn)了WPA，從而為WLAN提供了優(yōu)于WEP的安全協(xié)
議。
2 WPA協(xié)議
WPA標(biāo)準(zhǔn)是一種保證WLAN安全的過渡性方案，其實(shí)現(xiàn)步
驟為：認(rèn)證一加密一數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)，其中針對(duì)WPA認(rèn)證，其
所用的密鑰僅可用在身份認(rèn)證中。在WPA標(biāo)準(zhǔn)中，密鑰的管理
與更新一般采用的是TKIP協(xié)議(暫時(shí)密鑰集成協(xié)議)，其主要內(nèi)
容如下：(1)在WEP密碼認(rèn)證中新增了信息包單加密功能、MIC
(信息檢測(cè))、密鑰與IV生成功能，從而提高了WPA的安全性；
(2)通過將WLAN中設(shè)備的MAC地址、Ⅳ及TKIP所用的密
鑰合并來驗(yàn)證每一個(gè)站點(diǎn)加密所用的密鑰流不同；(3)采用RC4
算法加密數(shù)據(jù)。如此～來，TKIP的密鑰增加了受攻擊的難度。
但若采用THIP協(xié)議，WPA．PSK則應(yīng)通過截取WPA．PSK(WPA
預(yù)共享密鑰)的四次握手包來對(duì)Key進(jìn)行破解還原，圖l為WPA
的4次握手流程圖。
圖1 WPA的4次握于流程圖
第一次握手：WPA．PSK初始化與AP廣播SSID。
第二次握手：SNnoncc(隨機(jī)數(shù))先由STATION發(fā)送至AP
端并生成ANonce(隨機(jī)數(shù))，再算出ANonce的PTK，最后再通
過提取其中的前16個(gè)字節(jié)來組成MIC KEY。
第三次握手：ANonce由AP發(fā)送至ATATION后，先依次算
出其MIC值和PTK，再提取其中的前16個(gè)字節(jié)來組成
MIC．KEY，最后再聯(lián)合802．Ix data數(shù)據(jù)幀獲得MIC值。
第四次握手：AP在收到ATANTION數(shù)據(jù)幀后，先提取MIC，
再在其后填上0，最后再采用與MIC．KEY相同的算法來獲得
MIC，并與STATION發(fā)送出的MIC對(duì)比，若兩者相等，則握手
成功。
目前，WPA在WLAN的應(yīng)用十分廣泛，但其卻無法從根本
上保證802．1lb網(wǎng)絡(luò)的絕對(duì)安全，因?yàn)閃PA易受到中間人攻擊、
萬方數(shù)據(jù)
曩墨互王EE目丑盈
會(huì)話劫持和拒絕服務(wù)攻擊，從而給用戶無線接入的隱私性和安全
性造成了嚴(yán)重威脅。針對(duì)，網(wǎng)絡(luò)攻擊WPA的破解問題，一般可
采用字典窮舉法。以WPA．PSK為例。一般來講，破解WPA—PSK
的常見做法是獲取前文提及的四次握手包。
3 WPA2協(xié)議
WPA2是一種基于WPA的加密方式，其是WPA所有特征的
實(shí)現(xiàn)。WPA2協(xié)議采用了802．1)【／EAP認(rèn)證、TKIP加密、PKS和
AES加密模式。其中：802．1x認(rèn)證源于802．1l協(xié)議，其旨在解
決WLAN用戶的介入認(rèn)證問題：TKIP是IEEE802．11i中的加密
協(xié)議，其旨在處理無線安全問題；PKS是一套非常完善的自動(dòng)化
控制系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)了將生產(chǎn)過程控制與商業(yè)信息融為一體；AES
加密指的是用256、192或128位長度可變密鑰來實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)加密，
注意AES對(duì)硬件有特殊的要求，而當(dāng)前市面上銷售的Wi．Fi產(chǎn)品
幾乎都支持AES加密。AES是一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)現(xiàn)過程
為一個(gè)重復(fù)運(yùn)算的過程，且其允許數(shù)據(jù)區(qū)塊與密鑰長度具有可變
動(dòng)性，注意這種變動(dòng)是獨(dú)立發(fā)生的。目前，AES加密已得到多方
分析，同時(shí)已為全世界所用。通過與WPA相比，可將wPA2的
優(yōu)點(diǎn)歸納為如下幾點(diǎn)：
(1)在認(rèn)證機(jī)制上，WPA2可保證一切802．11的安全，比
如802．1la等，但WLAN的構(gòu)建則要求將AES的加密特征考慮
其中，同時(shí)若將AES加密設(shè)在WPA裝置上，一般需對(duì)硬件進(jìn)行
升級(jí)處理，而TKIP加密、802．Ix認(rèn)證和WPA．PSK認(rèn)證可使兩
種規(guī)范完全兼容；
(2)在密鑰的應(yīng)用上，802．1li采用了密鑰等級(jí)劃分、動(dòng)態(tài)
產(chǎn)生與更新機(jī)制，且802．11i全面考慮了如何防范重傳攻擊和信
息校驗(yàn)等，而WPA2作為802．11i的重要內(nèi)容，其顯然在密鑰的
應(yīng)用上具有802．11i所具備的優(yōu)點(diǎn)。
盡管WPA2是一種十分完善的加密方式，但亦可采用字典攻
擊法來對(duì)其進(jìn)行攻擊。針對(duì)這一問題，一般可采用beini對(duì)wLAN
進(jìn)行暴力破解，具體步驟如下：
步驟一：先進(jìn)入beini抓包，再經(jīng)WLAN0開啟監(jiān)聽模式：
步驟二：開啟WPA2抓包模式，即先選中有客戶端的無線信
號(hào)一點(diǎn)擊攻擊的目標(biāo)客戶端一點(diǎn)擊next進(jìn)行抓包一若長時(shí)間未
成功抓包，則點(diǎn)擊deauth對(duì)客戶端進(jìn)行攻擊，如此反復(fù)多次，便
可實(shí)現(xiàn)成功抓包；
步驟三：用自帶字典進(jìn)行破解，注意這一方法的成功幾率很
小，因此可通過自建字典及將其導(dǎo)入beini來破解握手?jǐn)?shù)據(jù)包，
亦或可先將握手包拷貝至磁盤上，再用CPU+GPU進(jìn)行暴力破解。
(上接第77頁)
端訪問網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要先接受物理地址過濾及端口訪問控制技術(shù)的
檢查【4J，并對(duì)使用網(wǎng)絡(luò)的過程進(jìn)行監(jiān)控、記錄，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可以的
移動(dòng)終端。4G通信技術(shù)應(yīng)該設(shè)置～定的安全數(shù)據(jù)過濾手段，保
障視頻通話和語音通話功能，避免黑客入侵，盜取重要的信息，
保護(hù)核心網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部系統(tǒng)的安全性。
3 4G通信技術(shù)研究方向的晨望
從目前的發(fā)展趨勢(shì)來看，國家對(duì)通信行業(yè)投入的資金數(shù)量正在
不斷增加，使用4G技術(shù)的用戶越來越多，市場(chǎng)前景廣闊，4G通信
技術(shù)的發(fā)展空間非常大。移動(dòng)、聯(lián)通和電信三大運(yùn)行商對(duì)于4G技
術(shù)的研究和開發(fā)已經(jīng)取得了一些成果和突破，視頻、語音等技術(shù)的
傳輸速度和效率也在不斷提高。4G通信技術(shù)未來的發(fā)展重點(diǎn)并不僅
僅是速度的提升，它還應(yīng)該具備更高的安全性和穩(wěn)定性，并在此基
礎(chǔ)上不斷降低用戶的通信費(fèi)用，擴(kuò)大413網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。
4結(jié)束語
無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)從2G、3G發(fā)展到4G，其靈活性、經(jīng)濟(jì)型和
總之，802．1li是一套全面的安全協(xié)議系統(tǒng)，其可在最大程度
上保證Wi．Fi的安全。WPA2是一種完整的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)，因此
無法在一些古老的無線網(wǎng)卡上正常使用。另外，在WPA2協(xié)議中，
還應(yīng)注意下列兩個(gè)問題：一是WPA、WPA2應(yīng)啟動(dòng)并被選代WEP：
二是在個(gè)人模式下，應(yīng)設(shè)比6—8個(gè)字符更長的密碼，以保證數(shù)據(jù)
的安全性。
4結(jié)語
研究發(fā)現(xiàn)，在WLAN中，WEP的加密與破解安全系數(shù)仍較
低，且雖WPA在WEP的基礎(chǔ)上有所強(qiáng)化，但其仍需采用“截取
握手包一字典窮舉算號(hào)”的方法進(jìn)行破解。據(jù)此可知，WLAN安
全協(xié)議仍待改進(jìn)，其中針對(duì)WEP加密，其在WLAN中的應(yīng)用已
無法滿足用戶的使用需要，因此可采用WPA、WPA2來保證
WLAN的安全。另外，為了加強(qiáng)WLAN的安全防范，建議用戶
采用下列幾種安全防范對(duì)策：一是采用更安全的WPA2加密方
式：二是在設(shè)置無線路由器時(shí)，禁用ping命令，以防網(wǎng)絡(luò)病毒
等的攻擊，而應(yīng)在路由器的后臺(tái)完成“忽略來自wan端的ping”
的設(shè)置等；三是強(qiáng)化密碼的管理，比如定期更換密碼等?？傊?，
WLAN安全網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究應(yīng)緊隨時(shí)代的步伐逐步推進(jìn)，從而為
用戶提供一個(gè)安全的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
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速度正在不斷提升，用戶的用網(wǎng)自由度越來越高，但是，由于用
戶的需求增多，網(wǎng)絡(luò)連接的速度增快，一些惡意程序和病毒的攻
擊行為越來越頻繁，這不僅影響了用戶的體驗(yàn)效果，還對(duì)他們的
財(cái)產(chǎn)安全形成了威脅。隨著安全技術(shù)的研發(fā)和推廣，相信4G通
信技術(shù)的安全性、可靠性會(huì)不斷增強(qiáng)。
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