Защита в сетях Wi-Fi
Защи́та в сетя́х Wi-Fi (англ. Wireless security) — комплекс мероприятий и технологий, направленных на предотвращение несанкционированного доступа к компьютерам, данным и устройствам, использующим беспроводные сети, включая Wi-Fi-сети. Под этим термином также понимается защита самой беспроводной сети от атакующих, стремящихся нарушить её конфиденциальность, целостность и доступность. Наиболее распространённые методы — это стандарты защиты Wi-Fi, в частности Wired Equivalent Privacy (WEP) и Wi-Fi Protected Access (WPA). WEP, являющийся устаревшим стандартом IEEE 802.11 от 1997 года[1], признан крайне уязвимым: его пароль может быть легко взломан за считанные минуты с помощью обычного ноутбука и свободно доступных программных средств[2]. Уже в 2003 году был принят стандарт WPA, обеспечивший временное повышение защищённости. На сегодняшний день наиболее актуальным стандартом является WPA2[3]; однако не всё оборудование поддерживает WPA2 без обновления прошивки или физической замены устройств. WPA2 использует шифрование с 256-битным ключом, обеспечивая существенно больший уровень защиты по сравнению с WEP. В корпоративном секторе для идентификации устройств часто применяются системы с использованием сертификатов и стандарт 802.1X.
В январе 2018 года организация Wi-Fi Alliance анонсировала новый стандарт WPA3, пришедший на смену WPA2; сертификация оборудования началась в июне 2018 года, а с июля 2020 года поддержка WPA3 обязательна для всех устройств с логотипом «Wi-Fi CERTIFIED™».
Большинство современных ноутбуков оснащаются встроенными Wi-Fi-адаптерами, что позволяет пользователю подключаться к сети, находясь в движении. Однако беспроводные технологии подвержены дополнительным рискам безопасности. Хакеры (white hat и не только) расценивают беспроводные сети как относительно лёгкую цель для взлома, используя их также для проникновения во внутренние проводные сети компаний. В связи с этим организациям важно разрабатывать и внедрять эффективную политику безопасности беспроводных сетей[4]. Для усиления контроля применяются системы предотвращения (WIPS) или обнаружения (WIDS) вторжений в беспроводных сетях.
С распространением беспроводных технологий возросли и риски для их пользователей. На заре появления этой технологии угроз было немного, но современные методы атак и неосторожность пользователей или корпоративных администраторов часто ведут к серьёзным уязвимостям[5]. Взлом сетей стал проще из-за широкого распространения бесплатных утилит для Windows и Linux, опубликованных в сети.
Даже компании, не использующие официально беспроводные точки доступа, сталкиваются с риском несанкционированного доступа: ноутбук сотрудника, оснащённый Wi-Fi и подключённый к корпоративной сети по кабелю, может стать входной точкой для удалённого злоумышленника, например из парковки возле офиса.
Предпосылки
Любой пользователь, находящийся в радиусе действия открытой незащищённой беспроводной сети, может перехватывать и записывать сетевой трафик, получать несанкционированный доступ к внутренним ресурсам или использовать полученные данные во вред. Такие инциденты представляют угрозу как для корпоративных, так и для домашних сетей.
Если функции защиты маршрутизатора отключены, это приводит к тому, что в радиусе приёма формируется свободная точка доступа. Большинство современных ноутбуков изначально оснащены встроенными Wi-Fi-модулями, что зачастую приводит к неосознанному раскрытию доступа при активированном по умолчанию беспроводном интерфейсе.
Операционные системы вроде Linux, macOS, Microsoft Windows позволяют просто развернуть программную точку доступа («базовую станцию»), чтобы раздавать интернет другим устройствам через функцию общей сети. Часто пользователи не подозревают о связанных с этим рисках и недостаточной безопасности подобных сетей. Так называемый анонимный доступ к беспроводной сети обычно происходит незаметно для оператора, а иногда — и для самого пользователя, чья система автоматически выбирает ближайшую незашифрованную сеть для подключения.
Состояние угроз
Безопасность беспроводных сетей является одной из сфер компьютерной безопасности. Организации особенно уязвимы перед угрозами, связанными с несанкционированными точками доступа[6].
Например, сотрудник, добавивший беспроводной интерфейс в незащищённый порт сети, может невольно создать пролом в системе защиты. Эффективными мерами противодействия считаются отключение свободных портов коммутатора во время настройки и ограничение доступа с помощью VLAN, однако эти меры должны внедряться повсеместно для всех устройств.
Контекст «машина-машина»
Беспроводная связь широко применяется и в промышленной M2M-коммуникации. Для таких применений характерны специфические требования к безопасности. Оценка уязвимостей и соответствующие каталоги рисков для промышленного применения Wi-Fi, NFC и ZigBee опубликованы в профильных источниках[7].
Режимы несанкционированного доступа
Формы несанкционированного доступа к каналам, функциям и данным различаются в зависимости от архитектуры и кода. Нет универсальной модели угроз — лишь постоянная эволюция на основе известных сценариев атак и соответствующих методов защиты.
Случайное подключение
Нарушение границ корпоративной сети может произойти по различным причинам, и одна из них — «случайное подключение». Пользователь может не осознавать, что его устройство подключилось к точке доступа соседней компании, сигнал которой пересекается с основной сетью организации. Это типичный случай уязвимости, который иногда называют «неправильной ассоциацией»[8]. Ассоциация может быть как случайной, так и преднамеренной (например, с целью обхода фильтрации или файрвола).
Злонамеренное подключение
«Злонамеренная ассоциация» происходит в случаях, когда злоумышленник создаёт компьютер, выдающий себя за легитимную точку доступа (так называемый «soft AP»). Используя специальное ПО, он обеспечивает подключение жертвы через себя и получает возможность кражи паролей, атак на внутреннюю сеть или установки вредоносных программ. Подобные атаки происходят на канальном уровне (Layer 2), где аутентификация и VPN на уровне 3 не всегда эффективны.
Ad-hoc-сети
Ad hoc-сети представляют собой одноранговые соединения между беспроводными компьютерами без посредничества точки доступа. Они часто слабо защищены, хотя и могут использовать шифрование[9]. Уязвимость обусловлена тем, что подобные сети могут создавать несанкционированные мосты между безопасной корпоративной инфраструктурой и открытым сегментом, а также расширенными возможностями обмена общими ресурсами между участниками сети[10].
Нетрадиционные беспроводные сети
Нетрадиционные сети (например, устройства на Bluetooth) также требуют защиты и считаются риском безопасности[11]. Под угрозу попадают также сканеры штрихкодов, переносные наладонники, беспроводные принтеры и копиры, которым зачастую не уделяется должного внимания.
Кража идентификаторов (MAC-спуфинг)
Кража идентификаторов (или MAC-спуфинг) реализуется, когда злоумышленник перехватывает сетевой трафик для получения MAC-адреса устройства с сетевыми привилегиями. Многие Wi-Fi-системы поддерживают фильтрацию MAC, однако она легко обходится при помощи утилит для подмены MAC-адреса[12]. Фильтрация эффективна только в небольших локальных сетях, защищая лишь при выключенных клиентах: любой принимающий Wi-Fi-адаптер свободно читает нешифрованный MAC-адрес из заголовков 802.11.
Атаки «человек посередине»
Атаки типа «человек посередине» заключаются в том, что злоумышленник создаёт soft AP и перенаправляет трафик жертвы через своё устройство, имея доступ ко всем данным. Часто данная атака реализуется за счёт эксплойта протоколов аутентификации (например, деаутентификация), что вынуждает пользователей повторно соединяться, раскрывая свои учётные данные. Для автоматизации подобных атак применяются программы типа LANjack и AirJack, делающие их доступными даже малоподготовленным хакерам.
Атаки типа «отказ в обслуживании» (DoS)
DoS-атака представляет собой непрерывную отправку ложных запросов на точку доступа, блокирующих легитимных пользователей, а иногда и приводящих к полному краху сети. Такая атака позволяет фиксировать аутентификационные данные во время восстановления соединения, что особенно опасно для слабо защищённых стандартов (например, WEP).
Инъекция сетевых пакетов
В случае атаки «инъекция в сеть» хакер использует сетевые пакеты управления (например, протоколы Spanning Tree Protocol, OSPF, RIP и HSRP), чтобы внедрять ложные команды переподключения или перенастройки оборудования. Это способно полностью нарушить работу корпоративной сети.
Атака Caffe Latte
Caffe Latte — это метод получения WEP-ключа без необходимости нахождения в непосредственной близости к точке доступа[13]. Суть атаки в том, что злоумышленник обманывает Wi-Fi клиент, уже имеющий сохранённый WEP-ключ, подключиться к поддельной точке с тем же SSID. Затем клиент генерирует ARP-запросы, позволяющие атакующему собрать достаточный объём зашифрованных данных для последующего взлома ключа инструментами наподобие aircrack-ng[14][15][16].
Изначально атака была продемонстрирована на Windows, однако уязвимы и другие ОС.
Системы предотвращения вторжений и концепции защиты
Существует три основных подхода к защите беспроводных сетей:
- Для закрытых сетей (домашние, корпоративные) стандартным методом считается настройка ограничений на уровне точки доступа: шифрование, ограничения по MAC-адресам и т. п. Для контроля используют WIPS.
- В коммерческих публичных сетях и крупных организациях часто используется открытая (незашифрованная), но изолированная Wi-Fi-сеть: сначала пользователю не доступен интернет, весь трафик перенаправляется на каптив-портал для авторизации/оплаты; затем допускается подключение через VPN.
- В целом беспроводные сети менее защищены, чем проводные, и в зданиях возможен физический доступ злоумышленника к сети (а также атаки через бэкдоры). Универсальным методом защиты считается сквозное шифрование и независимая аутентификация для каждого ресурса.
Подход к оценке защищённости и мер соответственно специфицирован международным стандартом ISO/IEC 15408.
Система предотвращения вторжений в беспроводных сетях (WIPS)
WIPS считается одним из наиболее эффективных способов противодействия угрозам безопасности беспроводных сетей[17]. Обычно WIPS реализуется как добавочный слой к уже существующей инфраструктуре Wi-Fi, автоматизируя мониторинг и блокировку угроз[18].
Меры безопасности
Среди практических способов защиты используются методы разной эффективности.
Сокрытие SSID
SSID (идентификатор сети), скрываемый в настройках точки доступа, обеспечивает лишь видимость большей защищённости и эффективен только против самых неосведомлённых пользователей[19].
Фильтрация по MAC-адресу
MAC-фильтрация разрешает доступ только заранее одобренным устройствам, но легко обходится злоумышленником, который перехватил MAC-адрес легитимного клиента[19].
Статическая адресация IP
Отключение DHCP и использование статических IP-адресов затрудняет только самые простые попытки вторжения и малоэффективно против опытных атакующих[19].
Защита на уровне 802.11
IEEE 802.1X — стандарт механизмов аутентификации устройств для доступа к беспроводным сетям.
WEP
WEP был первым стандартом шифрования для Wi-Fi, однако признан устаревшим в 2004 году[20]. Критика безопасности WEP появилась уже в 2001 году, в 2005-м ФБР публично продемонстрировало взлом стандарта[21], а в 2007 году компания T.J. Maxx стала жертвой масштабной утечки данных в том числе из-за применения WEP[22]. Запрет на использование WEP в индустрии PCI был введён только с 2008 года с переходным периодом до 2010 года[23].
WPA (WPAv1)
Wi-Fi Protected Access (WPA) был разработан для устранения уязвимостей WEP. Тем не менее, при использовании слабых паролей WPA/WPA2 может быть взломан перебором[24]. Надёжным считается только использование длинных случайных паролей (например, 14 символов и более). WPA реализует алгоритм Temporal Key Integrity Protocol для повышения совместимости со старым оборудованием, а в WPA2 используется AES-CCMP.
WPA-Enterprise поддерживает аутентификацию через RADIUS и 802.1X; WPA-Personal использует общий ключ (PSK).
В 2008 году были обнародованы (но частично преувеличены в СМИ) атаки на WPA-TKIP, работавшие только для коротких пакетов и в очень специфических условиях[25][26].
Дальнейшие дополнения к WPAv1
Дополнительно применяются WIDS, EAP (Extensible Authentication Protocol) и сетевые VPN (PPTP, L2TP, IPsec, SSH). Однако отдельные реализации VPN также подвержены взлому специализированными инструментами[27].
TKIP
Temporal Key Integrity Protocol обеспечивает индивидуальное шифрование для каждого пакета с постоянным обновлением ключа.
EAP
Дополнительное усиление безопасности на базе 802.1X обеспечивается за счёт развития протокола EAP, реализованного в различных редакциях: EAP-MD5, PEAP, EAP-MSCHAPv2, EAP-TLS, EAP-TTLS и др.[28]
EAP-TLS обеспечивает взаимную аутентификацию на сертификатах и дополнительные меры защиты[29]. EAP-FAST и EAP-TTLS предоставляют удобные альтернативы.
Ограниченные сети
Продвинутые решения для защиты базируются на современной аутентификации по стандарту IEEE 802.1X, реализованной во многих современных Wi-Fi-устройствах с функции маршрутизации.
Сквозное шифрование
Шифрование только на уровне сетевого (Layer 2/3) уровня недостаточно для защиты особо ценной информации: (например, паролей, личной переписки). Для максимальной защиты нужно использовать шифрование и аутентификацию на уровне приложений (например, SSL, SSH, PGP, GnuPG). Недостаток такого подхода — незащищённость вспомогательных протоколов (UDP, DNS), необходимость поддержки шифрования каждым сервисом.
Защита 802.11i
Самым стойким считается внедрение протокола 802.11i (WPAv2) с использованием AES-CCMP. Однако такая схема, в отличие от WPAv1, требует современного оборудования (AES-WRAP или AES-CCMP).
WPA2 (WPAv2)
WPA2 — брэнд Wi-Fi Alliance, реализующий итоговый стандарт 802.11i[30]. Обязательным элементом выступает алгоритм шифрования AES-CCMP. WPA и WPA2 поддерживают методы аутентификации по EAP и RADIUS, а также общий ключ (PSK).
Несмотря на всё возрастающее распространение WPA2, для него известна уязвимость Hole196, позволяющая атаковать пользователей с разрешением группового ключа GTK[31].
Дополнения к WPAv2
В отличие от 802.1X, 802.11i изначально включает большинство дополнительных мер безопасности, может сочетаться с EAP, WIDS и др.
WAPI
WAPI — стандарт защиты беспроводных сетей, разработанный в Китае.
Аппаратные и программные токены
Аутентификация по токену реализуется через аппаратные (смарт-карты, USB-токены) или программные (ПО-коды) решения[32][33].
Экранирование помещения
Применение специальных материалов для стен и окон (краски, плёнки), снижающих уровень проникновения радиосигналов, может существенно повысить безопасность за счёт затруднения приёма беспроводного сигнала за пределами защищённой зоны[34].
Защита от DoS-атак
Методы борьбы с DoS включают:
- Чёрные дыры (black holing) — отсечение трафика от источников атаки, однако при автоматизации метода есть риск блокировки легитимных пользователей;
- Верификация рукопожатия — контроль инициирования соединения, не выделяя ресурсы, пока не будет подтверждён подлинный запрос;
- Ограничение частоты (rate limiting) — ограничение трафика для минимизации ущерба.
Мобильные устройства
Безопасность мобильных устройств с интерфейсами Wi-Fi становится всё более актуальной. Проблемы включают подключение к ad hoc-сетям, уязвимость к фальшивым точкам доступа и необходимость взаимной аутентификации (например, через WPA2). Современные WIPS-решения распространяются и на мобильные устройства.
В медицинских системах мониторинга на базе беспроводных сетей защите и надёжности уделяется особое внимание, так как от них часто зависит здоровье пациентов[35].
Реализация сетевого шифрования
Для внедрения 802.11i необходимо, чтобы и точки доступа, и все клиентские устройства поддерживали нужные протоколы. Далее настраивается сервер аутентификации (RADIUS, ADS, NDS или LDAP), который может быть как аппаратным модулем точки доступа, так и отдельным сервером в сети или удалённым облачным сервисом. К наиболее популярным решениям относятся Aradial RADIUS Server, Cisco Secure Access Control, freeRADIUS, Funk Software Steel Belted RADIUS, Internet Authentication Service и т. д.
Клиентское ПО часто встроено в Windows XP и выше, либо доступно в составе сторонних пакетов:
- AEGIS-клиент, Cisco ACU, Intel PROSet, Odyssey, Xsupplicant и др.
RADIUS
RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) — протокол AAA (аутентификация, авторизация, учёт), обеспечивающий удалённый контроль доступа. Описан в документах RFC 2138 и RFC 2139[36][37]. Сервер RADIUS используется в качестве шлюза, осуществляя проверку пользователей по базе паролей и учёт подключений.
Открытые точки доступа
В настоящее время во многих городах существует почти полное покрытие Wi-Fi, и инфраструктура общественных беспроводных сетей стремится к формированию «интернета будущего». Тем не менее, большинство точек доступа по соображениям безопасности зашифрованы, а у пользователей часто отсутствуют знания по отключению шифрования. С одной стороны, использование открытых точек доступа позволяет свободный доступ в интернет, но с другой — в ряде стран (например, Германия)[38] владелец такой точки может частично отвечать за противоправные действия, совершённые через его сеть. Во многих договорах с интернет-провайдерами также прямо запрещается делиться подключением.
Высокая плотность точек доступа может приводить к взаимным помехам, прежде всего из-за ограниченного количества Wi-Fi-каналов и перекрытия их диапазонов, что негативно сказывается на скорости и качестве соединения.
Примечания
- ↑ IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications. — 1997. — ISBN 978-0738130446. — doi:10.1109/IEEESTD.1997.85951.
- ↑ Definition of WEP (англ.). PCMAG. Дата обращения: 4 июня 2021. Архивировано 18 сентября 2024 года.
- ↑ How Can You Secure a Wi-Fi Network With WPA2? (англ.). Lifewire. Дата обращения: 4 июня 2021. Архивировано 7 июля 2024 года.
- ↑ How to: Define Wireless Network Security Policies. Дата обращения: 9 октября 2008. Архивировано 15 января 2025 года.
- ↑ Wireless Security Primer (Part II). windowsecurity.com (23 апреля 2003). Дата обращения: 27 апреля 2008. Архивировано 6 июля 2003 года.
- ↑ Fitting the WLAN Security pieces together. pcworld.com (30 октября 2008). Дата обращения: 30 октября 2008.
- ↑ Security Vulnerabilities and Risks in Industrial Usage of Wireless Communication. IEEE ETFA 2014 – 19th IEEE International Conference on Emerging Technology and Factory Automation. Дата обращения: 4 августа 2014.
- ↑ Top reasons why corporate WiFi clients connect to unauthorized networks. InfoSecurity (17 февраля 2010). Дата обращения: 22 марта 2010. Архивировано 7 ноября 2010 года.
- ↑ Margaret Rouse. Encryption. TechTarget. Дата обращения: 26 мая 2015. Архивировано 11 апреля 2011 года.
- ↑ Bradely Mitchell. What is Ad-Hoc Mode in Wireless Networking? about tech. Дата обращения: 26 мая 2015. Архивировано 8 апреля 2015 года.
- ↑ Browning, Dennis; Kessler, Gary (2009). “Bluetooth Hacking: A Case Study”. Journal of Digital Forensics, Security and Law [англ.]. DOI:10.15394/jdfsl.2009.1058. ISSN 1558-7223.
- ↑ SMAC 2.0 MAC Address Changer. klcconsulting.com. Дата обращения: 17 марта 2008. Архивировано 7 февраля 2003 года.
- ↑ Lisa Phifer. The Caffe Latte Attack: How It Works and How to Block It. wi-fiplanet.com. Дата обращения: 21 марта 2008. Архивировано 11 июня 2011 года.
- ↑ Caffe Latte with a Free Topping of Cracked WEP: Retrieving WEP Keys from Road-Warriors. Дата обращения: 21 марта 2008. Архивировано 11 мая 2015 года.
- ↑ Ramachandran, Vivek Caffe Latte Attack. www.slideshare.net (18 сентября 2009). Дата обращения: 12 января 2023. Архивировано 1 мая 2012 года.
- ↑ Cafe Latte with a Free Topping of Cracked WEP - Retrieving WEP Keys From Road-Warriors. toorcon.org (24 апреля 2009). Дата обращения: 12 января 2023. Архивировано 24 апреля 2009 года.
- ↑ Official PCI Security Standards Council Site. PCI Security Standards Council.
- ↑ PCI DSS Wireless Guidelines. Дата обращения: 16 июля 2009. Архивировано 5 января 2010 года.
- ↑ 1 2 3 Ou, George The six dumbest ways to secure a wireless LAN. ZDNet (март 2005). Архивировано 21 марта 2025 года.
- ↑ What is a WEP key? lirent.net. Дата обращения: 11 марта 2008. Архивировано 17 апреля 2008 года.
- ↑ FBI Teaches Lesson In How To Break Into Wi-Fi Networks. informationweek.com. Архивировано 19 июня 2011 года.
- ↑ Analyzing the TJ Maxx Data Security Fiasco. New York State Society of CPAs. Архивировано 17 августа 2008 года.
- ↑ PCI DSS 1.2. Архивировано 16 июня 2013 года.
- ↑ Beaver, Kevin. Hacking Wireless Networks for Dummies / Kevin Beaver, Peter T. Davis. — 13 сентября 2005. — ISBN 978-0764597305.
- ↑ Robert McMillan. Once thought safe, WPA Wi-Fi encryption is cracked. IDG. Дата обращения: 6 ноября 2008. Архивировано 16 января 2009 года.
- ↑ Nate Anderson. One-minute WiFi crack puts further pressure on WPA. Ars Technica (2009). Дата обращения: 5 июня 2010. Архивировано 30 августа 2009 года.
- ↑ Kevin Beaver. Hacking Wireless Networks For Dummies / Kevin Beaver, Peter T. Davis, Devin K. Akin. — John Wiley & Sons, 2011. — P. 295. — ISBN 978-1118084922.
- ↑ Extensible Authentication Protocol Overview. TechNet (11 сентября 2009). Дата обращения: 26 мая 2015. Архивировано 26 декабря 2007 года.
- ↑ Joshua Bardwell. CWNA Official Study Guide / Joshua Bardwell, Devin Akin. — Third. — McGraw-Hill, 2005. — P. 435. — ISBN 978-0072255386.
- ↑ Wi-Fi Protected Access. Wi-Fi Alliance. Дата обращения: 6 февраля 2008. Архивировано 21 мая 2007 года.
- ↑ WPA2 Hole196 Vulnerability (28 января 2019). Дата обращения: 5 мая 2013. Архивировано 13 ноября 2015 года.
- ↑ Secure Technology Alliance. Дата обращения: 23 апреля 2021. Архивировано 15 августа 2025 года.
- ↑ Etienne, Stefan The best hardware security keys for two-factor authentication (англ.). The Verge (22 февраля 2019). Дата обращения: 3 июня 2021. Архивировано 29 июля 2025 года.
- ↑ How to: Improve Wireless Security with Shielding. Дата обращения: 9 октября 2008. Архивировано 21 ноября 2008 года.
- ↑ A novel implementation of signature, encryption and authentication (SEA) protocol on mobile patient monitoring devices. IOS Press. Дата обращения: 11 марта 2010.
- ↑ Jonathan Hassell. RADIUS: Securing Public Access to Private Resources. — O'Reilly Media, 2003. — P. 15–16. — ISBN 978-0596003227.
- ↑ John Vollbrecht. The Beginnings and History of RADIUS. Interlink Networks (2006). Дата обращения: 15 апреля 2009. Архивировано 12 августа 2025 года.
- ↑ Offene Netzwerke auch für Deutschland! netzpolitik.org (15 сентября 2006). Архивировано 3 августа 2025 года.
Литература
- Wi-Foo: The Secrets of Wireless Hacking (2004) — ISBN 978-0321202178
- Real 802.11 Security: Wi-Fi Protected Access and 802.11i (2003) — ISBN 978-0321136206
- Design and Implementation of WLAN Authentication and Security (2010) — ISBN 978-3838372266
- The Evolution of 802.11 Wireless Security. ITFFROC (18 апреля 2010).
- Boyle, Randall, Panko, Raymond. Corporate Computer Security. Upper Saddle River, New Jersey. 2015.