无线局域网的安全技术研究

无线局域网的安全技术研究

张强中国石油辽河油田通信公司

【摘要】随着无线局域网的不断普及，安全成为了制约无线局域网应用拓展的重要因素之一，因此对无线局域网安全问题的研究有着重要的意义。本文概述了几种常见的无线网络安全协议，并重点分析了ＷＰＡ２的安全性。

【关键词】无线局域网安全技术ＷＰＡ２

无线局域网具有灵活的组网方式和较高的传输速率，近年来得到了广泛的应用，是无线通信技术的热点之一。但由于其传输信道的开放性，与有线网络相比，无线局域网面临着更多的安全威胁。随着无线局域网的广泛应用，其安全问题也日益突出，已成为国内外的一个研究热点。针对无线局域网安全问题，相关标准组织先后制定了ＷＥＰ、ＷＰＡ和ＩＥＥＥ８０２．１１ｉ等安全标准，中国也提出了自主安全标准ＷＡＰＩ，以解决无线局域网的安全隐患，提高网络的安全性能。

一、无线局域网安全协议概述面对无线局域网的安全问题，ＩＥＥＥ和其他（如Ｗｉ－Ｆｉ联盟）的组织出版了很多的安全标准，以应对不同的安全漏洞。下面介绍几个主要的无线局域网安全协议。

１．ＷｉｒｅｄＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＰｒｉｖａｃｙ（ＷＥＰ）。ＷＥＰ是一种基于６４ｂｉｔＲＣ４的数据加密算法，由ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ标准定义的无线局域网安全标准。

采用对称加密机理，数据的加密和解密采用相同的密钥和加密算

法。

此外，标准的６４位ＷＥＰ被定义了两个主要功能，通过使用４０位密钥，连接到２４位初始向量（ＩＶ）来产生ＲＣ４密钥。ＷＥＰ的第一个功能是避免被无意窃听到受保护的数据。第二个功能是避免未经授权访问无线网络。

ＷＥＰ支持６４位和１２８位加密。对于６４位加密，加密密钥为１０个十六进制字符（０－９和Ａ－Ｆ）或５个ＡＳＣＩＩ字符；对于１２８位加密，加密密钥为２６个十六进制字符或１３个ＡＳＣＩＩ字符。６４位加密有时称为４０位加密；１２８位加密有时称为１０４位加密。１５２位加密不是标准ＷＥＰ技术，没有受到客户端设备的广泛支持。ＷＥＰ依赖通信双方共享的密钥来保护所传的加密数据帧。

２．ＷｉｒｅｌｅｓｓＰｒｏｔｅｃｔｅｄＡｃｃｅｓｓ（ＷＰＡ）。在过去的几年，与ＩＥＥＥ一起工作的Ｗｉ－Ｆｉ联盟提出了一个Ｗｉｒｅｌｅｓｓ与Ｗｉ－Ｆｉ互操作的安全受保护访问协议ＷＰＡ。ＷＰＡ协议大大改进了之前的无线网络安全保护能力和访问控制技术，使无线网络数据的安全级别提高。２００１年推出的ＷＥＰ加密协议的弱点已经被普遍知道。因此，ＷＰＡ协议旨在克服所有已知的ＷｉｒｅｄＥｑｕｉｖａｌｅｎｔＰｒｉｖａｃｙ（ＷＥＰ）的“弱点”。虽然没有一个安全解决方案可说是“防弹”的，但是ＷＰＡ在无线安全方面实现了一个大飞跃。

ＷＰＡ解决ＷＥＰ的两个主要的漏洞：在客户端和缺乏身份验证

的访问点之间使用相同的静态密钥，只有获得授权的用户可以访问无线网络。ＷＰＡ使用一个非常强大的加密方案：暂时密钥集成协议（ＴＫＩＰ）。加上８０２．１Ｘ身份验证，可扩展的身份验证协议（８０２．１Ｘ／ＥＡＰ），ＴＫＩＰ采用了增强型保护密钥。它还添加了一个消息完整性检查代码（ＭＩＣ），用以防止数据包伪造。

３．ＷＰＡＳｅｃｕｒｉｔｙＰｒｏｔｏｃｏｌ（ＷＰＡ２）。ＩＥＥＥ已经认识到ＷＥＰ不是一种足以保护无线通讯的安全协议。于是开始着手建立一个新的安全标准———８０２．１１ｉ，也称为ＷＰＡ２。８０２．１１ｉ在２００４年年初就开始起草了，该标准包括一组鲁棒性很强的安全标准集。８０２．１１ｉ体系结构包括：８０２．１Ｘ身份验证和基于端口的访问控制，ＡＥＳ（高级加密标准）加密模块和ＣＣＭＰ，用来保持关联性的跟踪，并提供保密、完整性和源身份验证。

像ＷＰＡ安全协议一样，ＷＰＡ２将应用８０２．１Ｘ／ＥＡＰ框架，以确保集中身份验证和动态密钥管理。ＷＰＡ２同时支持个人和企业模式。在个人模式，预共享密钥与ＳＳＩＤ组合来创建成对的主密钥（ＰＭＫ）。客户端和ＡＰ使用ＰＭＫ来交换消息以创建成对的临时密钥（ＰＴＫ）。在企业模式中，在成功认证后———使用其中一种ＥＡＰ方法———客户端和ＡＰ都收８０１．１ｚ服务器接收消息，并用于创建ＰＭＫ。然后它们交换消息以创建ＰＴＫ。然后ＰＴＫ被用以加密和解密消息。ＷＰＡ２除了使用８０２．１Ｘ／ＥＡＰ框架以确保身份验证外，“四次握手”是另一项重要的ＷＰＡ２的

身份验证程序。

二、ＷＡＰ２安全性分析ＷＰＡ２在加密算法方面没有什么漏洞，整个安全体系比较完善，无法像ＷＥＰ那样通过抓包进行破解。ＷＰＡ２安全体系尽管十分完善，但我们还是可以采用一种叫字典攻击的手段进行攻击。

１．暴力破解。首先要找到包含密码信息的数据传输包，由于无法知道明文及ＷＰＡ２的数据加密算法的复杂性，在数据传输包上要找到可以攻击的信息元素基本上很难实现。经分析在ＷＰＡ２中和密码有联系的信息有数据的传送包和四次握手包。所以只能在握手包里寻找与密码有联系的信息。握手包主要包含ＳＳＩＤ、ＡＰ＿ＭＡＣ、ＳＮｏｎｃｅ、ＭＩＣ等元素。经分析只有ＭＩＣ是和密码有联系的。这些信息元素通过ｐｄｋｄｆ２＿ＳＨＡ１、ＳＨＡ１＿ＰＲＦ、ＨＭＡＣ＿ＭＤ５这些算法最后生成ＭＩＣ。经过测试，通过专用的工具和相应的字典进行破解，对于常规的密码，可以在较短的时间内完成破解。当然，由于字典大小的限制，这种方法只能用于破解常用的密码，即通常所说的弱密码。

２．ＨａｓｈＴａｂｌｅ破解。暴力破解采用的方法是直接导入字典，对每一条密码采用和ＷＰＡ／ＷＰＡ２相同的算法进行计算，将生成的结果与捕获的数据包中的数据进行对比。由于速度非常缓慢，因此一般只能达到５００ｋｅｙ／ｓ。假设用户采用长度为８位的密码，包括大小写字母和数字，每一位有６２种可能的字符，总共有２１８３４０１０５５８４８９６种可能的密码，完全

遍历需要４３６６８０２１１１６９．７９２ｓ，换算一下是１３８４７年。

显然，这样的时间是一个天文数字，即使采用性能更好的电脑，缩短的时间也很有限，而且这还没有考虑用户采用特殊字符的情况。为了缩短破解时间，一个行之有效的方法是采用ＨａｓｈＴａｂｌｅ，即采用预运算的方法，直接建立一个文件，里面事先记录采用与目标使用同样算法计算后生成的Ｈａｓｈ散列数值，在需要破解时直接调用这个文件进行对比，采用这种方法可以使破解速度提高至少一千倍，使破解速度达到３０００００～１０００００ｋｅｙ／ｓ，大大缩短了破解时间。

三、结语ＷＰＡ２具有较高的安全性，加密破解还不是那么容易，首先客户端必须要在线，其次要成功抓取握手包，再次即使成功获取握手包，只适用于对方采用简单密码的情况，在对方采用复杂的密码之后，这个字典攻击就没有太多的实际意义了。因此，用户要加强密码管理，不管是路由器本身的密码还是ＷＡＰ２的密码，都要加强管理，定期更换；同时，加强无线路由器的设置，禁止使用Ｐｉｎｇ命令，很多工具就是用群发Ｐｉｎｇ命令来找到可用的路由器，此外，要绑定网卡，通过无线路由器的物理地址过滤功能，把陌生的网卡物理地址全部排除在本地无线网络之外。

总之，在使用无线局域网时，要采取多种安全防范措施，确保无线网络的安全。

参考文献：［１］孟彦．无线局域网网络安全问题研究［Ｊ］．信