第11讲物联网网络层安全
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(1) IEEE 802.1X
n 一种基于端口的网络接入控制协议，提供一种对入网设备的 认证机制。
n 定义了在IEEE802网络上封装扩展认证协议EAP，即EAPoL 协议，并支持WLAN。
n 包括3个部分：请求者(STA)，认证者(AP等)和认证服务器。 n 在认证通过之前，802.1X只允许EAPoL数据帧通过AP/交
5.2.3 健壮网络安全RSN
n RSN：Robust Security Network
q IEEE于2004年推出了802.11的安全补充标准802.11i， 定义了全新的WLAN安全基础架构：健壮安全网络RSN。
q 在2007版IEEE 802.11标准中补充更新了WLAN安全架 构，标准中保留了向前兼容的WEP、以及TKIP认证与保 密通信方式，并定义了健壮安全网络关联RSNA。
2020/11/25
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
n WLAN安全标准的发展
•WEP (Wired Equivalent Privacy) • 802.11b, 1999 •RC4
•WAPI (WLAN Authentication and Privacy Infrastructure)
换机的设备端口。源自文库
n 二层协议，无需高层支持，适合WLAN认证与接入控制。
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
(1) IEEE 802.1X n 工作原理
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
(2) 扩展认证协议EAP
n 扩展认证协议EAP是一种认证框架，由RFC 3748定义。 n 支持多种认证方法，如EAP-MD5 、EAP-TLS、EAP-IKE
2020/11/25
第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
1．RSNA建立
n 方法1：基于IEEE802.1X建立RSNA，实现认证与密钥管 理。
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
1．RSNA建立
n 方 法 2 ： 基 于 预 共 享 密 钥 PSK (Pre-Shared Key) 建 立 RSNA，实现认证和密钥管理。
2020/11/25
第11讲物联网网络层安全
5.2.2 有线等同保密协议WEP
n WEP数据帧加密封装
2020/11/25
第11讲物联网网络层安全
5.2.2 有线等同保密协议WEP
n WEP数据帧解密与校验
2020/11/25
第11讲物联网网络层安全
5.2.2 有线等同保密协议WEP
n WEP的安全性
•GB 15629.11-2003, 2003
•WPA(Wi-Fi Protected Access) •WiFi,
• 802.1X , EAP, TKIP
q EAP: Extensible Authentication Protocol•RSN (Robust Security Network)
q TKIP: Temporary Key Integrity Protocol
(3) RSAN认证过程
q 无线保护接入WPA，基于预共享密钥认证对等实体，并从 预共享密钥生成一个128比特加密密钥和另一个不同的64 比特消息认证密钥，后者用于计算消息完整性验证码。
q WPA可选采用IEEE 802.1X 和扩展认证协议EAP 对每 一次关联实现更强的认证，并协商生成一个新鲜的共享密 钥。
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v2等。通过使用具体的EAP方法协商产生密钥及传递参数。 n EAP-TLS即为一种具体的认证方法，在RFC 5216中定义，
它使用强安全认证协议TLS，采用EAP框架交换协议消息， 使用PKI实现基于公钥证书的请求者与认证者双向认证。
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
•IEEE 802.11i, 2004
q CCMP: Counter-mode/CBC MAC Protoco•l 802.1X , EAP, CCMP, TKIP,AES
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
n WEP v2－WPA：Wi-Fi Protected Access
q 基本过程与方法1一致，不同之处是不需要密钥协商，直接使用 预共享密钥PSK作为初始主密钥PMK。
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
2．认证
n RSNA无线网络安全协议栈
•802.1X(EAPoL)
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5.2.3 健壮网络安全RSN
q RC4密码作为一种流密码，其安全程度取决于密钥流的随 机程度。流密码密钥流的随机程度并不高，因此在安全上 存在一定的风险。
q 弱IV与密钥的特定字节有着潜在的联系，每个弱IV都会 泄露密钥信息。
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第11讲物联网网络层安全
如何基于公钥密码及成熟安全 机制实现WLAN安全需求？
第11讲物联网网络层安 全
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第11讲物联网网络层安全
学习目标
本章介绍物联网网络层面临的安全威胁和安全 需求，实现物联网网络层安全保护的机制。
网络层安全概述 近距离无线接入（WLAN）安全 远距离无线接入（3G，4G）安全 物联网核心网安全
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第11讲物联网网络层安全
第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
n 无线保护接入WPA
q WPA采用临时密钥完整性协议TKIP实现数据保密性和完整性 保护，仍使用RC4算法加密数据，但包括一个密钥混合函数和 一个扩展的初始向量空间，用于构造非关联且新鲜的每包密钥。
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第11讲物联网网络层安全
课前回顾
5.1 物联网网络层安全概述 5.2 WLAN安全
5.2.1WLAN安全概述 5.2.2有线等同保密协议WEP
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第11讲物联网网络层安全
本节课学习内容
5.2 WLAN安全
5.2.3健壮网络安全RSN 5.2.4 WLAN鉴别与保密基础结构WAPI 5.3 3G/4G安全
n 一种基于端口的网络接入控制协议，提供一种对入网设备的 认证机制。
n 定义了在IEEE802网络上封装扩展认证协议EAP，即EAPoL 协议，并支持WLAN。
n 包括3个部分：请求者(STA)，认证者(AP等)和认证服务器。 n 在认证通过之前，802.1X只允许EAPoL数据帧通过AP/交
5.2.3 健壮网络安全RSN
n RSN：Robust Security Network
q IEEE于2004年推出了802.11的安全补充标准802.11i， 定义了全新的WLAN安全基础架构：健壮安全网络RSN。
q 在2007版IEEE 802.11标准中补充更新了WLAN安全架 构，标准中保留了向前兼容的WEP、以及TKIP认证与保 密通信方式，并定义了健壮安全网络关联RSNA。
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5.2.3 健壮网络安全RSN
n WLAN安全标准的发展
•WEP (Wired Equivalent Privacy) • 802.11b, 1999 •RC4
•WAPI (WLAN Authentication and Privacy Infrastructure)
换机的设备端口。源自文库
n 二层协议，无需高层支持，适合WLAN认证与接入控制。
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
(1) IEEE 802.1X n 工作原理
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
(2) 扩展认证协议EAP
n 扩展认证协议EAP是一种认证框架，由RFC 3748定义。 n 支持多种认证方法，如EAP-MD5 、EAP-TLS、EAP-IKE
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5.2.3 健壮网络安全RSN
1．RSNA建立
n 方法1：基于IEEE802.1X建立RSNA，实现认证与密钥管 理。
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5.2.3 健壮网络安全RSN
1．RSNA建立
n 方 法 2 ： 基 于 预 共 享 密 钥 PSK (Pre-Shared Key) 建 立 RSNA，实现认证和密钥管理。
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5.2.2 有线等同保密协议WEP
n WEP数据帧加密封装
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5.2.2 有线等同保密协议WEP
n WEP数据帧解密与校验
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5.2.2 有线等同保密协议WEP
n WEP的安全性
•GB 15629.11-2003, 2003
•WPA(Wi-Fi Protected Access) •WiFi,
• 802.1X , EAP, TKIP
q EAP: Extensible Authentication Protocol•RSN (Robust Security Network)
q TKIP: Temporary Key Integrity Protocol
(3) RSAN认证过程
q 无线保护接入WPA，基于预共享密钥认证对等实体，并从 预共享密钥生成一个128比特加密密钥和另一个不同的64 比特消息认证密钥，后者用于计算消息完整性验证码。
q WPA可选采用IEEE 802.1X 和扩展认证协议EAP 对每 一次关联实现更强的认证，并协商生成一个新鲜的共享密 钥。
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v2等。通过使用具体的EAP方法协商产生密钥及传递参数。 n EAP-TLS即为一种具体的认证方法，在RFC 5216中定义，
它使用强安全认证协议TLS，采用EAP框架交换协议消息， 使用PKI实现基于公钥证书的请求者与认证者双向认证。
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5.2.3 健壮网络安全RSN
•IEEE 802.11i, 2004
q CCMP: Counter-mode/CBC MAC Protoco•l 802.1X , EAP, CCMP, TKIP,AES
2020/11/25
第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
n WEP v2－WPA：Wi-Fi Protected Access
q 基本过程与方法1一致，不同之处是不需要密钥协商，直接使用 预共享密钥PSK作为初始主密钥PMK。
2020/11/25
第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
2．认证
n RSNA无线网络安全协议栈
•802.1X(EAPoL)
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第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
q RC4密码作为一种流密码，其安全程度取决于密钥流的随 机程度。流密码密钥流的随机程度并不高，因此在安全上 存在一定的风险。
q 弱IV与密钥的特定字节有着潜在的联系，每个弱IV都会 泄露密钥信息。
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第11讲物联网网络层安全
如何基于公钥密码及成熟安全 机制实现WLAN安全需求？
第11讲物联网网络层安 全
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第11讲物联网网络层安全
学习目标
本章介绍物联网网络层面临的安全威胁和安全 需求，实现物联网网络层安全保护的机制。
网络层安全概述 近距离无线接入（WLAN）安全 远距离无线接入（3G，4G）安全 物联网核心网安全
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第11讲物联网网络层安全
第11讲物联网网络层安全
5.2.3 健壮网络安全RSN
n 无线保护接入WPA
q WPA采用临时密钥完整性协议TKIP实现数据保密性和完整性 保护，仍使用RC4算法加密数据，但包括一个密钥混合函数和 一个扩展的初始向量空间，用于构造非关联且新鲜的每包密钥。
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第11讲物联网网络层安全
课前回顾
5.1 物联网网络层安全概述 5.2 WLAN安全
5.2.1WLAN安全概述 5.2.2有线等同保密协议WEP
2020/11/25
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本节课学习内容
5.2 WLAN安全
5.2.3健壮网络安全RSN 5.2.4 WLAN鉴别与保密基础结构WAPI 5.3 3G/4G安全