Защита в сетях Wi-Fi

Стандарт Wi-Fi разработан на основе IEEE 802.11 (англ. Institute of Electrical and Electronics Engineers), используется для широкополосных беспроводных сетей связи. Изначально технология Wi-Fi была ориентирована на организацию точек быстрого доступа в Интернет (hotspot) для мобильных пользователей. Преимущества беспроводного доступа очевидны, а технология Wi-Fi изначально стала стандартом, которого придерживаются производители мобильных устройств. Постепенно сети Wi-Fi стали использовать малые и крупные офисы для организации внутренних сетей и подсетей, а операторы создавать собственную инфраструктуру предоставления беспроводного доступа в Интернет на основе технологии Wi-Fi. Таким образом в настоящее время сети Wi-Fi распространены повсеместно и зачастую имеют зоны покрытия целых районов города.

С точки зрения безопасности следует учитывать не только угрозы, свойственные проводным сетям, но также и среду передачи сигнала. В беспроводных сетях получить доступ к передаваемой информации намного проще, чем в проводных сетях, равно как и повлиять на канал передачи данных. Достаточно поместить соответствующее устройство в зоне действия сети.

Организация сетей Wi-Fi

Существует два основных варианта устройства беспроводной сети:

• Ad-hoc — передача напрямую между устройствами;
• Hotspot — передача осуществляется через точку доступа;

В Hot-spot-сетях присутствует точка доступа (англ. Access point), посредством которой происходит не только взаимодействие внутри сети, но и доступ к внешним сетям.

Hot-spot представляет наибольший интерес с точки зрения защиты информации, так как, взломав точку доступа, злоумышленник может получить информацию не только со станций, размещенных в данной беспроводной сети.

Угрозы

Угрозы информационной безопасности, возникающие при использовании сетей Wi-Fi, можно условно разделить на два класса:

• прямые — угрозы информационной безопасности, возникающие при передаче информации по беспроводному интерфейсу IEEE 802.11;
• косвенные — угрозы, связанные с наличием на объекте и рядом с объектом большого количества Wi-Fi-сетей.

Прямые угрозы

Радиоканал передачи данных, используемый в Wi-Fi, потенциально подвержен вмешательству с целью нарушения конфиденциальности, целостности и доступности информации.

В Wi-Fi предусмотрены как аутентификация, так и шифрование, но эти элементы защиты имеют свои изъяны.

Шифрование значительно снижает скорость передачи данных, и, зачастую, оно осознанно отключается администратором для оптимизации трафика. Первоначальный стандарт шифрования WEP (Wired Equivalent Privacy) был дискредитирован за счёт уязвимостей в алгоритме распределения ключей RC4. Это несколько притормозило развитие Wi-Fi рынка и вызвало создание институтом IEEE рабочей группы 802.11i для разработки нового стандарта, учитывающего уязвимости WEP, обеспечивающего 128-битное AES шифрование и аутентификацию для защиты данных. Wi-Fi Alliance в 2003 представил свой собственный промежуточный вариант этого стандарта — WPA (Wi-Fi Protected Access). WPA использует протокол целостности временных ключей TKIP (Temporal Key Integrity Protocol). Также в нём используется метод контрольной суммы MIC (Message Integrity Code), которая позволяет проверять целостность пакетов . В 2004 Wi-Fi Alliance выпустили стандарт WPA2, который представляет собой улучшенный WPA. Основное различие между WPA и WPA2 заключается в технологии шифрования: TKIP и AES. WPA2 обеспечивает более высокий уровень защиты сети, так как TKIP позволяет создавать ключи длиной до 128 бит, а AES — до 256 бит.

Угроза блокирования информации в канале Wi-Fi практически оставлена без внимания при разработке технологии. Само по себе блокирование канала не является опасным, так как обычно сети Wi-Fi являются вспомогательными, однако блокирование может представлять собой лишь подготовительный этап для атаки «человек посередине», когда между клиентом и точкой доступа появляется третье устройство, которое перенаправляет трафик между ними через себя. Такое вмешательство позволяет удалять, искажать или навязывать ложную информацию.

Чужаки

Чужаками (RogueDevices, Rogues) называются устройства, предоставляющие возможность неавторизованного доступа к корпоративной сети, обычно в обход механизмов защиты, определённых политикой безопасности. Запрет на использование устройств беспроводной связи не защитит от беспроводных атак, если в сети, умышленно или нет, появится чужак. В роли чужака может выступать всё, у чего есть проводной и беспроводной интерфейсы: точки доступа (включая программные), сканеры, проекторы, ноутбуки с обоими включёнными интерфейсами и т. д.

Нефиксированная природа связи

Беспроводные устройства могут менять точки подключения к сети прямо в процессе работы. Например, могут происходить «случайные ассоциации», когда ноутбук с Windows XP (доверительно относящейся ко всем беспроводным сетям) или просто некорректно сконфигурированный беспроводной клиент автоматически ассоциируется и подключает пользователя к ближайшей беспроводной сети. Таким образом нарушитель переключает на себя пользователя для последующего сканирования уязвимостей, фишинга или атак «человек посередине». А если пользователь при этом подключен и к проводной сети, то он становится точкой входа — чужаком. К тому же многие пользователи, подключённые к внутренней сети и имеющие Wi-Fi интерфейс, недовольные качеством и политикой работы сети, переключаются на ближайшую доступную точку доступа (или операционная система делает это автоматически при отказе проводной сети). При этом вся защита сети терпит крах.

Ещё одна проблема — сети Ad-Hoc, с помощью которых удобно передавать файлы коллегам или печатать на принтере с Wi-Fi. Но такая организация сетей не поддерживает многие методы обеспечения безопасности, что делает их лёгкой добычей для нарушителя. Новые технологии Virtual WiFi и Wi-Fi Direct только ухудшили ситуацию.

Уязвимости сетей и устройств

Некорректно сконфигурированные устройства, устройства со слабыми и недостаточно длинными ключами шифрования, использующие уязвимые методы аутентификации — именно такие устройства подвергаются атакам в первую очередь. Согласно отчётам аналитиков, большая часть успешных взломов происходит как раз из-за неправильных настроек точек доступа и программного обеспечения клиента.

Некорректно сконфигурированные точки доступа

Достаточно подключить неправильно настроенную точку доступа к сети для взлома последней. Настройки «по умолчанию» не включают шифрование и аутентификацию, или используют ключи, прописанные в руководстве и поэтому всем известные. Маловероятно, что пользователи достаточно серьёзно озаботятся безопасной конфигурацией устройств. Именно такие привнесённые точки доступа и создают основные угрозы защищённым сетям.

Некорректно сконфигурированные беспроводные клиенты

Некорректно настроенные устройства пользователей — угроза опаснее, чем некорректно сконфигурированные точки доступа. Это устройства пользователей и они не конфигурируются специально в целях безопасности внутренней сети предприятия. К тому же они находятся как за периметром контролируемой зоны, так и внутри него, позволяя злоумышленнику проводить всевозможные атаки, как-то распространять вредоносное программное обеспечение или просто обеспечивая удобную точку входа.

Взлом шифрования

О защищённости WEP и речи уже нет. Интернет полон специального и удобного в использовании ПО для взлома этого стандарта, которое собирает статистику трафика до тех пор, пока её не станет достаточно для восстановления ключа шифрования. Стандарты WPA и WPA2 также имеют ряд уязвимостей разной степени опасности, позволяющих их взлом.

Тем не менее уже известны атаки на WPA2-Enterprise (802.1x). KrackAttack был опубликован в октябре 2017 двумя бельгийскими специалистами в сфере информатики. Они открыли эту уязвимость WPA-2 ещё в 2016 году.

Имперсонация и Identity Theft

Имперсонация авторизованного пользователя — серьезная угроза любой сети, не только беспроводной. Однако в беспроводной сети определить подлинность пользователя сложнее. Конечно, существуют SSID и можно пытаться фильтровать по MAC-адресам, но и то и другое передается в эфире в открытом виде, и их несложно подделать, а подделав — как минимум снизить пропускную способность сети, вставляя неправильные кадры, а разобравшись в алгоритмах шифрования — устраивать атаки на структуру сети (например, ARP-spoofing). Имперсонация пользователя возможна не только в случае MAC-аутентификации или использования статических ключей. Схемы на основе 802.1x не являются абсолютно безопасными. Некоторые механизмы (LEAP) имеют сложность взлома, схожую со взломом WEP. Другие механизмы, EAP-FAST или PEAP-MSCHAPv2, хотя и надёжнее, но не гарантируют устойчивость к комплексной атаке.

Отказы в обслуживании

Основная статья: DoS-атака

DoS-атаки направлены на нарушение качества функционирования сети или на абсолютное прекращение доступа пользователей. В случае сети Wi-Fi отследить источник, заваливающий сеть «мусорными» пакетами, крайне сложно — его местоположение ограничивается лишь зоной покрытия. К тому же есть аппаратный вариант этой атаки — установка достаточно сильного источника помех в нужном частотном диапазоне.

Косвенные угрозы

Сигналы WiFi-устройств имеют достаточно сложную структуру и широкий спектр, поэтому эти сигналы, а тем более, окружающие устройства Wi-Fi невозможно идентифицировать обычными средствами радиомониторинга. Уверенное обнаружение сигнала WiFi современными комплексами радиомониторинга в широкой полосе частот возможно только по энергетическому признаку при наличии полос параллельного анализа шириной несколько десятков МГц на скорости не менее 400 МГц/с и лишь в ближней зоне. Сигналы точек доступа, находящихся в дальней зоне, оказываются ниже уровня шумов приёмника. Обнаружение Wi-Fi-передатчиков при последовательном сканировании узкополосными приёмниками вообще невозможно.

Исходя из того, что практически каждый объект окружает множество «чужих» сетей Wi-Fi, отличить легальных клиентов своей сети и соседних сетей от нарушителей крайне сложно, что позволяет успешно маскировать несанкционированную передачу информации среди легальных Wi-Fi-каналов.

Wi-Fi-передатчик излучает так называемый «сигнал OFDM». Это означает, что в один момент времени устройство передаёт в одном сигнале, занимающем широкую полосу частот (около 20 МГц) несколько несущих информацию — поднесущих информационных каналов, которые расположены так близко друг от друга, что при приёме их на обычном приёмном устройстве, сигнал выглядит как единый «купол». Выделить в таком «куполе» поднесущие и идентифицировать передающие устройства можно только специальным приёмником.

В крупных городах сети Wi-Fi общего пользования имеют достаточно обширную зону покрытия, чтобы отпала необходимость использовать мобильный пункт приёма информации рядом с объектом — несанкционированное устройство может подключиться к доступной сети Wi-Fi и использовать её для передачи информации через Интернет в любое требуемое место.

Пропускная способность сетей Wi-Fi позволяет передавать звук и видео в реальном времени. Это упрощает злоумышленнику использовать акустические и оптические каналы утечки информации — достаточно легально купить Wi-Fi-видеокамеру и установить её в качестве устройства негласного получения информации.

Примеры:

1. С Wi-Fi-видеокамеры с микрофоном информация передаётся на точку доступа, работающую в режиме ретранслятора. Точка расположена на крыше и имеет направленную антенну — таким образом можно значительно увеличить дальность сигнала — до нескольких километров. Сам сигнал принимается на контрольном пункте.
2. Смартфон сотрудника с помощью вируса записывает окружающий звук и передаёт его злоумышленнику с помощью Wi-Fi. В качестве контрольного пункта используется точка доступа со скрытым именем, чтобы обнаружить её было труднее.
3. Если на объекте ограничен вынос носителей информации и выход в Интернет ограничен, то одним из вариантов скрытой передачи большого объёма информации является Wi-Fi. Нужно подключиться к соседним сетям Wi-Fi, оставаясь незамеченным среди легальных пользователей.

Утечки информации из проводной сети

Как правило беспроводные сети соединяются с проводными. Значит через точку доступа можно атаковать проводную сеть. А если наличествуют ошибки в настройке как проводной, так и беспроводной сети, то открывается целый плацдарм для атак. Пример — точки доступа, работающие в режиме моста (Layer 2 Bridge), подключённые в сеть без маршрутизаторов или в сеть с нарушением сегментации и передающие в радиоэфир широковещательные пакеты из проводной части сети (ARP-запросы, DHCP, кадры STP и д.р.). Эти данные в целом полезны для разведки, и на их основе можно проводить такие атаки, как «человек посередине», атаки отказа в обслуживании, отравление кеша DNS и др.

Другой пример — при наличии нескольких ESSID (Extended Service Set Identifier) на одной точке доступа. Если на такой точке настроена как защищённая сеть, так и публичная, при неправильной конфигурации широковещательные пакеты будут отправляться в обе сети. Это позволит злоумышленнику, например, нарушить работу DHCP или ARP в защищённом сегменте сети. Это можно запретить, организовав привязку ESS к BSS, что поддерживается практически всеми производителями оборудования класса Enterprise (и мало кем из класса Consumer).

Особенности функционирования беспроводных сетей

У беспроводных сетей наличествуют некоторые особенности, отсутствующие в проводных сетях. Эти особенности в целом влияют на производительность, безопасность, доступность и стоимость эксплуатации беспроводной сети. Их приходится учитывать, хотя они и не относятся напрямую к шифрованию или аутентификации. Для решения этих вопросов требуется специальный инструментарий и механизмы администрирования и мониторинга.

Активность в нерабочее время

Исходя из того, что политикой безопасности логично ограничить доступ к сети вне рабочего времени (вплоть до физического отключения), беспроводная активность сети в нерабочее время должна отслеживаться, считаться подозрительной и подлежать расследованию.

Скорости

Скорость подключения зависит от соотношения сигнал/шум (SNR). Если, скажем, 54 Мбит/с требует SNR в 25 dB, а 2 Мбит/с требует 6 dB, то кадры, отправленные на скорости 2 Мбит/с «пролетят» дальше, то есть их можно декодировать с большего расстояния, чем более скоростные кадры. Также все служебные кадры, а также бродкасты, отправляются на самой нижней скорости. Это означает, что сеть будет видно на значительном расстоянии. Если в сети, где все работают на определённой скорости (офис территориально ограничен и скорости подключения у пользователей примерно одинаковые) появляется подключение на 1-2 Мбит/с — скорее всего это нарушитель. Также можно отключить низкие скорости, тем самым повысив скорость передачи информации в сети.

Интерференция

Качество работы сети Wi-Fi как радиоэфира зависит от многих факторов. Один из них — интерференция радиосигналов, которая может значительно снизить пропускную способность сети и количество пользователей, вплоть до полной невозможности использования сети. В качестве источника может выступать любое устройство, излучающее на той же частоте сигнал достаточной мощности. Это могут быть как соседние точки доступа, так и микроволновки. Эту особенность могут также использовать злоумышленники в качестве атаки отказа в обслуживании, или для подготовки атаки «человек посередине», заглушая легитимные точки доступа и оставляя свою с таким же SSID.

Связь

Существуют и другие особенности беспроводных сетей помимо интерференции. Неправильно настроенный клиент или сбоящая антенна могут ухудшить качество обслуживания всех остальных пользователей. Или вопрос стабильности связи. Не только сигнал точки доступа должен достичь клиента, но и сигнал клиента должен достичь точки. Обычно точки мощнее, и чтобы добиться симметрии, возможно придётся снизить мощность сигнала. Для 5 ГГц следует помнить, что надежно работают только 4 канала: 36/40/44/48 (для Европы, для США есть ещё 5). На остальных включен режим сосуществования с радарами (DFS). В итоге, связь может периодически пропадать.

Новые атаки и угрозы

Беспроводные технологии представили новые способы реализации старых угроз, а так же некоторых новых. Во всех случаях стало бороться с атакующим стало гораздо тяжелее, так как невозможно отследить его физическое местоположение и изолировать его от сети.

Samirbek

• Защита передаваемых сообщений
• Шифрование сообщений
• Аутентификация абонента в сети

Защита абонента заключается в том, что в процессе обслуживания его скрывают временными идентификаторами.

Для закрытия данных в сетях WiMaх используется потоковое шифрование методом наложения на открытую информацию псевдослучайной последовательности (ПСП) с помощью оператора XOR (исключающее или). В этих сетях для обеспечения безопасности внутри сети применяется метод туннелирования соединений.

Методы ограничения доступа

Фильтрация MAC-адресов:

Данный метод не входит в стандарт IEEE 802.11. Фильтрацию можно осуществлять тремя способами:

• Точка доступа позволяет получить доступ станциям с любым MAC-адресом;
• Точка доступа позволяет получить доступ только станциям, чьи MAC-адреса находятся в доверительном списке;
• Точка доступа запрещает доступ станциям, чьи MAC-адреса находятся в «чёрном списке»;

Наиболее надежным с точки зрения безопасности является второй вариант, хотя он не рассчитан на подмену MAC-адреса, что легко осуществить злоумышленнику.

Режим скрытого идентификатора SSID (англ. Service Set IDentifier):

Для своего обнаружения точка доступа периодически рассылает кадры-маячки (англ. beacon frames). Каждый такой кадр содержит служебную информацию для подключения и, в частности, присутствует SSID (идентификатор беспроводной сети). В случае скрытого SSID это поле пустое, то есть невозможно обнаружение вашей беспроводной сети и нельзя к ней подключиться, не зная значение SSID . Но все станции в сети, подключенные к точке доступа, знают SSID и при подключении, когда рассылают запросы Probe Request, указывают идентификаторы сетей, имеющиеся в их профилях подключений. Прослушивая рабочий трафик, с легкостью можно получить значение SSID, необходимое для подключения к желаемой точке доступа.

Методы аутентификации

1. Открытая аутентификация (англ. Open Authentication):

Рабочая станция делает запрос аутентификации, в котором присутствует только MAC-адрес клиента. Точка доступа отвечает либо отказом, либо подтверждением аутентификации. Решение принимается на основе MAC-фильтрации, то есть по сути это защита беспроводной сети Wi-Fi на основе ограничения доступа, что не безопасно.

Используемые шифры: без шифрования, статический WEP, CKIP.

2. Аутентификация с общим ключом (англ. Shared Key Authentication):

Необходимо настроить статический ключ шифрования алгоритма WEP (англ. Wired Equivalent Privacy). Клиент делает запрос у точки доступа на аутентификацию, на что получает подтверждение, которое содержит 128 байт случайной информации. Станция шифрует полученные данные алгоритмом WEP (проводится побитовое сложение по модулю 2 данных сообщения с последовательностью ключа) и отправляет зашифрованный текст вместе с запросом на ассоциацию. Точка доступа расшифровывает текст и сравнивает с исходными данными. В случае совпадения отсылается подтверждение ассоциации, и клиент считается подключенным к сети.

Схема аутентификации с общим ключом уязвима для атак «Man in the middle». Алгоритм шифрования WEP — это простой XOR ключевой последовательности с полезной информацией, следовательно, прослушав трафик между станцией и точкой доступа, можно восстановить часть ключа.

Используемые шифры: без шифрования, динамический WEP, CKIP.

3. Аутентификация по MAC-адресу:

Данный метод не предусмотрен в IEEE 802.11, но поддерживается большинством производителей оборудования, например D-Link и Cisco. Происходит сравнение МАС-адреса клиента с таблицей разрешённых MAC-адресов, хранящейся на точке доступа, либо используется внешний сервер аутентификации. Используется как дополнительная мера защиты.

IEEE начал разработки нового стандарта IEEE 802.11i, но из-за трудностей утверждения, организация WECA (англ. Wi-Fi Alliance) совместно с IEEE анонсировали стандарт WPA (англ. Wi-Fi Protected Access). В WPA используется TKIP (англ. Temporal Key Integrity Protocol, протокол проверки целостности ключа), который использует усовершенствованный способ управления ключами и покадровое изменение ключа.

4. Wi-Fi Protected Access (WPA)

После первых успешных атак на WEP было принято разработать новый стандарт 802.11i. Но до него был выпущен «промежуточный» стандарт WPA, который включал в себя новую систему аутентификации на базе 802.1X и новый метод шифрования TKIP. Существуют два варианта аутентификации: с помощью RADIUS сервера(WPA-Enterprise) и с помощью предустановленного ключа (WPA-PSK)

Используемые шифры: TKIP (стандарт), AES-CCMP (расширение), WEP (в качестве обратной совместимости).

5. WI-FI Protected Access2 (WPA2, 802.11i)

WPA2 или стандарт 802.11i — это финальный вариант стандарта безопасности беспроводных сетей. В качестве основного шифра был выбран стойкий блочный шифр AES. Система аутентификации по сравнению с WPA претерпела минимальные изменения. Также как и в WPA, в WPA2 есть два варианта аутентификации WPA2-Enterprise с аутентификацией на RADIUS сервере и WPA2-PSK с предустановленным ключом.

Используемые шифры: AES-CCMP (стандарт), TKIP (в качестве обратной совместимости).

6.. Cisco Centralized Key Managment (CCKM)

Вариант аутентификации от фирмы CISCO. Поддерживает роуминг между точками доступа. Клиент один раз проходит аутентификацию на RADIUS-сервере, после чего может переключаться между точками доступа.

Используемые шифры: WEP, CKIP, TKIP, AES-CCMP

Методы шифрования

WEP-шифрование (Wired Equivalent Privacy)

Аналог шифрования трафика в проводных сетях. Используется симметричный потоковый шифр RC4 (англ. Rivest Cipher 4), который достаточно быстро функционирует. На сегодняшний день WEP и RC4 не считаются криптостойкими. Есть два основных протокола WEP:

• 40-битный WEP (длина ключа 64 бита, 24 из которых — это вектор инициализации, который передается открытым текстом);
• 104-битный WEP (длина ключа 128 бит, 24 из которых — это тоже вектор инициализации); Вектор инициализации используется алгоритмом RC4. Увеличение длины ключа не приводит к увеличению надежности алгоритма.

Основные недостатки:

• использование для шифрования непосредственно пароля, введенного пользователем;
• недостаточная длина ключа шифрования;
• использование функции CRC32 для контроля целостности пакетов;
• повторное использование векторов инициализации и др.

TKIP-шифрование (англ. Temporal Key Integrity Protocol)

Используется тот же симметричный потоковый шифр RC4, но является более криптостойким. Вектор инициализации составляет 48 бит. Учтены основные атаки на WEP. Используется протокол Message Integrity Check для проверки целостности сообщений, который блокирует станцию на 60 секунд, если были посланы в течение 60 секунд два сообщения не прошедших проверку целостности. С учётом всех доработок и усовершенствований TKIP все равно не считается криптостойким.

CKIP-шифрование (англ. Cisco Key Integrity Protocol)

Имеет сходства с протоколом TKIP. Создан компанией Cisco. Используется протокол CMIC (англ. Cisco Message Integrity Check) для проверки целостности сообщений.

WPA-шифрование

Вместо уязвимого RC4 используется криптостойкий алгоритм шифрования AES (англ. Advanced Encryption Standard). Возможно использование EAP (англ. Extensible Authentication Protocol, расширяемый протокол аутентификации). Есть два режима:

• Pre-Shared Key (WPA-PSK) — каждый узел вводит пароль для доступа к Васэ

• Enterprise — проверка осуществляется серверами RADIUS;

WPA2-шифрование (IEEE 802.11i)

Принят в 2004 году, с 2006 года WPA2 должно поддерживать все выпускаемое оборудование Wi-Fi. В данном протоколе применяется RSN (англ. Robust Security Network, сеть с повышенной безопасностью). Изначально в WPA2 используется протокол CCMP (англ. Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol, протокол блочного шифрования с кодом аутентичности сообщения и режимом сцепления блоков и счетчика). Основой является алгоритм AES. Для совместимости со старым оборудованием имеется поддержка TKIP и EAP (англ. Extensible Authentication Protocol) с некоторыми его дополнениями. Как и в WPA есть два режима работы: Pre-Shared Key и Enterprise.

WPA и WPA2 имеют следующие преимущества:

• ключи шифрования генерируются во время соединения, а не распределяются статически.
• для контроля целостности передаваемых сообщений используется алгоритм Michael.
• используется вектор инициализации существенно большей длины.

Атаки на сети wi-fi

Разведка

Большинство атак начинаются с разведки, в ходе которой производится сканирование сети (NetStumbler, Wellenreiter), сбор и анализ пакетов — многие служебные пакеты в сети Wi-Fi передаются в открытом виде. При этом крайне проблематично выяснить, кто легальный пользователь, пытающийся подключиться к сети, а кто собирает информацию. После разведки принимаются решения о дальнейших шагах атаки.

Защита сети с помощью отключения ответа на широковещательный запрос ESSID и скрытия название сети в служебных пакетах Beacon frame является недостаточной, так как сеть всё равно видна на определённом радиоканале и атакующий просто ждёт авторизованного подключения к сети, так как при этом в незашифрованном виде передаётся ESSID. На этом защитная мера теряет смысл. Хуже того, некоторые системы (например WinXp Sp2) непрерывно рассылают имя сети в эфир, пытаясь подключиться. Это также является интересной атакой, так как в таком случае можно пересадить пользователя на свою точку доступа и получать всю информацию, что он передаёт по сети.

Можно уменьшить подверженность разведке, разместив точку доступа так, чтобы она обеспечивала необходимое покрытие, и это покрытие минимально выходило за контролируемую территорию. Нужно регулировать мощность точки доступа и использовать специальные инструменты для контроля распространения сигнала. Также можно полностью экранировать помещение с точкой доступа для полной невидимости сети извне.

Hardware

В случае анализа небольшой территории подойдёт встроенный Wi-Fi-адаптер ноутбука, но на большее не хватит. Нужен более мощный адаптер с разъёмом для внешней антенны. Многие используют такие, как Alfa networks AWUS036H, Ubiquiti SRC, Linksys WUSB54GC.

Антенна

Существуют антенны направленные и всенаправленные. Первые имеют большую дальность при таком же коэффициенте усиления, но меньший угол работы и больше подходят для изучения ограниченной территории. Вторые имеют худшие характеристики, но больше подходят для сбора информации с обширной территории. Для целей сбора информации подойдут антенны с коэффициентом усиления 7-9 dbi.

GPS

При сборе информации будет нелишним наносить на карту координаты найденных и изучаемых точках доступа. Для этого потребуется GPS, неважно, подключаемые ли к компьютеру внешние GPS-приёмники или смартфон с встроенным GPS. Важно лишь чтобы такой девайс мог передавать данные по протоколу nmea или garmin.

Программное обеспечение

В Linux-подобных системах настроить работу адаптера на приём всех пакетов, а не только тех, которые предназначены именно ему проще, чем на Windows. В некоторых драйверах такой режим поддерживается изначально, другие нужно изменять.

Наиболее распространённые программы для сбора информации — это Kismet и Aircrack-ng suite.

Kismet может не только перехватывать пакеты и обнаруживать скрытые сети, это также и инструмент для мониторинга и отладки сети, причём не только Wi-Fi, программа может работать с телефонными и Bluetooth сетями.

Aircrack-NG представляет собой набор инструментов для аудита беспроводных сетей. А ещё в эта программа реализует стандартную атаку FMS наряду с некоторыми оптимизациями KoreK’a, также новую PTW-атаку, которая ещё сильнее уменьшает время на взлом WEP.

Другие программы: Dwepcrack (улучшенная атака FMS), AirSnot (FMS), WepLab (улучшенная атака FMS, атака Koreka).

Атаки на сети с WEP-шифрованием

Объясняются уязвимостью RC4, в любой из такого рода атак необходимо получить какое-то количество пакетов из сети.

1. FMS-атака (Fluhrer, Martin, Shamir) — самая первая атака на сети с WEP-шифрованием, появилась в 2001 году. Основана на анализе передаваемых векторов инициализации и требует, чтобы пакеты содержали «слабые» инициализационные вектора (Weak IV). Для проведения атаки нужно как минимум полмиллиона пакетов. После обновления протокола эта атака неуспешна.

2. Атака KOREK’A (ник хакера, придумавшего атаку). Количество требуемых уникальных IV — несколько сотен тысяч, для ключа длиной 128 бит. Главное требование — чтобы IV не совпадали между собой. Абсолютно не важно наличие слабых IV. Атака была предложена в 2004 году.

3. PTW-атака (Pyshkin, Tews, Weinmann). В основе лежит прослушивание большого количества ARP-пакетов (англ. Address Resolution Protocol). Достаточно 10000-100000 пакетов. Самая эффективная атака на сеть с WEP-шифрованием. Данную атаку можно вычислить по большому количеству ARP-пакетов, которые генерируются в сеть. Единственный минус — почти всегда требуется проводить активную атаку на беспроводную сеть, так как ARP-запросы при нормальном функционировании сети никогда не сыпятся как из «рога изобилия».

Атаки на протокол WEP условно можно разделить на активные и пассивные.

Пассивные сетевые атаки

В 2001 году криптоаналитики Флурер (Fluhrer), Мантин (Mantin) и Шамир (Shamir) показали, что можно вычислить секретный ключ на основе определённых кадров, собранных в сети. Причина — уязвимость метода планирования ключей (Key Scheduling Algorithm — KSA) алгоритма шифрования RC4. Слабые векторы инициализации позволяют с помощью статистического анализа восстановить секретный ключ. Требуется собрать около 4 миллионов кадров, это около 4 часов работы сети. Взломаны как 40-битные, так и 104-битные ключи, причём защищённость ключа не возросла.

Активные сетевые атаки

Нарушитель воздействует на сеть для получения определённой информации для индуктивного вычисления секретного ключа. В основе активной атаки WEP лежит то, что при потоковом шифровании происходит XOR первоначального сообщения и ключа для вычисления зашифрованного сообщения.

Индуктивное вычисление ключа эффективно в силу отсутствия хорошего метода контроля целостности сообщений. Значение идентификатора ключа (ICV), завершающего кадр WEP, вычисляется с помощью функции CRC32 (циклический избыточный 32-битный код), подверженной атакам с манипуляцией битами. В итоге существуют атаки, основанные на повторном использовании вектора инициализации (IV Replay) и манипуляции битами (Bit-Flipping).

Повторное использование вектора инициализации (Initialization Vector Replay Attacks)

1. Злоумышленник многократно посылает клиенту сети Wi-Fi по проводной сети сообщение известного содержания (IP-пакет, письмо по электронной почте и т. п.).
2. Злоумышленник пассивно прослушивает радиоканал связи абонента с точкой доступа и собирает кадры, вероятно содержащие шифрованное сообщение.
3. Злоумышленник вычисляет ключевую последовательность, применяя XOR к предполагаемому шифрованному и известному нешифрованному сообщениям.
4. Далее злоумышленник «выращивает» ключевую последовательность для пары вектора инициализации и секретного ключа, породившей ключевую последовательность, вычисленную на предыдущем шаге.

Пара вектора инициализации и секретного ключа, а следовательно и порождаемая ими ключевая последовательность может использоваться повторно.

После того, как ключевая последовательность вычислена для кадров некоторой длины, её можно «вырастить» до любого размера:

1. Злоумышленник генерирует кадр на один байт длиннее, чем длина уже известной ключевой последовательности. Пакеты ICMP (Internet Control Message Protocol), посылаемые командой ping, отлично подходят для этого, так как точка доступа вынуждена на них отвечать.
2. Злоумышленник увеличивает длину ключевой последовательности на один байт.
3. Значение дополнительного байта выбирается случайным образом из 256 возможных ASCII-символов.
4. Если предполагаемое значение дополнительного байта ключевой последовательности верно, то будет получен ожидаемый ответ от точки доступа (ICMP в случае ping’a)
5. Процесс повторяется до тех пор, пока не будет подобрана ключевая последовательность нужной длины.

Манипуляция битами (Bit-Flipping Attacks)

Преследуется та же цель, что и при использовании вектора инициализации. Идея в том, что многое служебные поля и их положение в кадре не меняются. Злоумышленник меняет биты пользовательских данных в кадре на канальном уровне (модель OSI), тем самым изменяя пакеты на сетевом уровне.

1. Злоумышленник пассивно собирает кадры Wi-Fi-сети анализаторами трафика.
2. Злоумышленник захватывает кадр и произвольно изменяет биты в поле данных протокола 3-го уровня.
3. Злоумышленник модифицирует значение вектора контроля целостности кадра ICV (описано ниже).
4. Злоумышленник передает модифицированный кадр в Wi-Fi-сеть.
5. Принимающая сторона (абонент либо точка доступа) вычисляет значение вектора контроля целостности кадра ICV для полученного модифицированного кадра.
6. Принимающая сторона сравнивает вычисленное значение вектора ICV с имеющимся в полученном модифицированном кадре.
7. Если значения ICV совпадают, кадр считается неискаженным и не отбрасывается.
8. Принимающая сторона деинкапсулирует содержимое кадра и обрабатывает заголовки сетевого уровня.
9. Поскольку манипуляция битами происходила на канальном уровне, контрольная сумма пакета сетевого уровня оказывается неверной.
10. Стек протокола сетевого уровня на принимающей стороне генерирует предсказуемое сообщение об ошибке.
11. Злоумышленник наблюдает за сетью в ожидании зашифрованного кадра с сообщением об ошибке.
12. Злоумышленник захватывает кадр, содержащий зашифрованное сообщение об ошибке, и вычисляет ключевую последовательность, так же как в случае атаки с повторным использованием вектора инициализации.

Манипуляция с ICV

Процедура манипуляции с ICV, расположенного в зашифрованной части кадра, для обеспечения его корректности для модифицированного кадра.

1. Исходный кадр F1 имеет вектор C1.
2. Создается кадр F2 такой же длины, что и F1, служащий маской для модификации битов кадра F1.
3. Создается кадр F3 путём выполнения двоичной функции XOR над кадрами F1 и F2.
4. Вычисляется промежуточный вектор С2 для кадра F3.
5. Вектор C3 для кадра F3 вычисляется путём выполнения двоичной функции XOR над C1 и C2.

Проблемы управления статическими WEP-ключами

Ещё один недостаток — нельзя управлять ключами шифрования. В WEP поддерживаются только статические ключи, и их нужно заранее распространять между клиентами и точками доступа. Протокол 802.11 аутентифицирует не пользователя, а его устройство, и потеря последнего, или разглашение ключа приводит к том, что нужно менять ключи у всех абонентов и на всех точках доступа в сети. Вручную. В небольшой локальной сети это ещё реально, но не более. Требуется тщательно следить за оборудованием сети и не допускать утечек ключей.

Атаки на сети с WPA/WPA2-шифрованием

WPA обычно использует алгоритм шифрования TKIP. WPA2 в обязательном порядке использует алгоритм шифрования AES-CCMP, который более мощный и надежный по сравнению с TKIP. Считается, что взлом WPA2 практически неосуществим.

WPA и WPA2 позволяют использовать либо EAP-based аутентификацию (RADIUS Server «Enterprise») или Pre-Shared Key (PSK) «Personal»-based аутентификацию.

Были проведены только атаки на аутентификацию обоих методов шифрования, после чего методом грубой силы можно подобрать PSK-ключ. Скорость перебора можно увеличить, если заранее вычислить необходимые данные и составить таблицы для перебора. Однако, если для аутентификации используется технология WPS, использующая PIN-код, то атака сводится к перебору всех возможных кодов.

6 ноября 2008 года на конференции PacSec было показано, как взломать ключ TKIP, используемый в WPA, за 12-15 минут. Этот метод позволяет прочитать данные, передаваемые от точки доступа клиентской машине, а также передавать поддельную информацию на клиентскую машину. Ещё одним условием успешной атаки было включение QoS на маршрутизаторе.

В 2009 году сотрудниками Университета Хиросимы и Университета Кобе, Тосихиру Оигаси и Масакату Мории был разработан и успешно реализован на практике новый метод атаки, который позволяет взломать любое соединение WPA без ограничений, причём, в лучшем случае, время взлома составляет 1 минуту.

WPA с включённым AES и WPA2 не подвержены этим атакам.

23 июля 2010 года была опубликована информация об уязвимости Hole196 в протоколе WPA2. Используя эту уязвимость, авторизовавшийся в сети злонамеренный пользователь может расшифровывать данные других пользователей, используя свой закрытый ключ. Никакого взлома ключей или брут-форса не требуется.

До 2017 года основными методами взлома WPA2 PSK являлись атака по словарю и метод грубой силы.

Атака по словарю на WPA/WPA2 PSK

WPA/WPA2 PSK работает следующим образом: он вытекает из ключа предварительной сессии, которая называется Pairwise Transient Key (PTK). PTK, в свою очередь использует Pre-Shared Key и пять других параметров — SSID, Authenticator Nounce (ANounce), Supplicant Nounce (SNounce), Authenticator MAC-address (MAC-адрес точки доступа) и Suppliant MAC-address (МАС-адрес wifi-клиента). Этот ключ в дальнейшем использует шифрование между точкой доступа (АР) и WiFi-клиентом.

Злоумышленник, который в этот момент времени прослушивает эфир, может перехватить все пять параметров. Единственной вещью, которой не владеет злодей это — Pre-Shared key. Pre-Shared key получается благодаря использованию парольной фразы WPA-PSK, которую отправляет пользователь, вместе с SSID. Комбинация этих двух параметров пересылается через Password Based Key Derivation Function (PBKDF2), которая выводит 256-bit’овый общий ключ. В обычной WPA/WPA2-PSK-атаке по словарю, злоумышленник будет использовать ПО, которое выводит 256-битный Pre-Shared Key для каждой парольной фразы и будет использует её с другими параметрами, которые были описаны в создании PTK. PTK будет использоваться для проверки Message Integrity Check (MIC) в одном из пакетов handshake. Если они совпадут, то парольная фраза в словаре будет верной. При этом используются уязвимости протокола аутентификации пользователей — открытая передача ANounce, SNounce, MAC-адреса точки доступа и МАС-адреса WiFi-клиента. Если при воспроизведении алгоритма аутентификации произойдет «успешная авторизация пользователя», значит выбранный из словаря пароль является истинным и атака привела к успешному взлому сети.

Сообщения 4 стороннего рукопожатия (4 кадра канального уровня) содержат в себе информационные поля следующего содержимого:

1. MAC-адрес точки доступа;
2. MAC-адрес клиента;
3. Случайное 32-байтное число, генерируемое точкой доступа при установлении соединения (Anonce) — кадр I;
4. Случайное 32-байтное число, генерируемое клиентом (Snonce) — кадр II;
5. Размер текущего кадра аутентификации (без канального заголовка) — кадр II или III или IV;
6. Содержимое кадра аутентификации (без канального заголовка) — обязательно тот же, кадр, что выбран в предыдущем пункте;
7. Ключ целостности сообщения (MIC) — обязательно тот же, кадр, что выбран в предыдущем пункте;
8. Версия протокола защиты данных (WPA или WPA2) — фрейм II или III или IV.

Атака переустановки ключа в WPA и WPA2 (KRACK)

В октябре 2017 году была опубликована атака переустановки ключа на WPA и WPA2, названная KRACK. Активный атакующий может сбросить nonce и вызвать его переиспользование. В режиме AES-CCMP атака позволяет атакующему воспроизводить ранее отправленные пакеты и облегчает расшифровку пересылаемых данных. В режимах WPA TKIP и GCMP — атакующий может как расшифровывать, так и внедрять пакеты в соединение.

См. также

• Безопасность сети

Литература

1. Симонов С. Анализ рисков. Управление рисками//Jet Info, 1999. № 1. 3. Аудит безопасности информационных систем //Jet Info, 2000, № 1
2. Stewart S. Miller, Wi-fi Security, 2003
3. Гордейчик С. В., Дубровин В. В., Безопасность беспроводных сетей. Горячая линия — Телеком, 2008
4. Вишневский В. М., Ляхов А. И., Портной С. Л., Шахнович И. Л., Широкополосные беспроводные сети передачи информации. М.: Техносфера, 2005
5. 802,11i-2004 — IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks — Specific requirements — Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Amendment 6: Medium Access Control (MAC) Security Enhancements, 2004

Ссылки

1. Безопасный Wi-Fi в общественных местах
2. Идентификация пользователей по Wi-Fi
3. Видео описывающее технологию работы Wi-Fi + пример взлома и защиты