АссистентНовый вопросИсторияОбласти знаний
Партнёрские проектыМатериалы БРЭСпецпроектыСтать автором
Настроить видСменить языкИнформация
О РУВИКИ
Ответ на вопрос

WPA (англ. Wi-Fi Protected Access, также WPA2, англ. Wi-Fi Protected Access 2 и WPA3, англ. Wi-Fi Protected Access 3) — три программы сертификации безопасности, разработанные после 2000 года организацией Wi-Fi Alliance для защиты беспроводных компьютерных сетей. Эти стандарты появились в ответ на серьёзные уязвимости, выявленные исследователями в предыдущей системе Wired Equivalent Privacy (WEP)[1].

Стандарт WPA, иногда называемый стандартом TKIP, был представлен в 2003 году как временное решение, предшествующее появлению более надёжного и сложного WPA2 (доступного с 2004 года) — реализации полного стандарта IEEE 802.11i (IEEE 802.11i-2004).

В январе 2018 года Wi-Fi Alliance анонсировала WPA3, который предлагает ряд улучшений по сравнению с WPA2[2].

По состоянию на 2023 год большинство компьютеров с поддержкой беспроводных сетей могут использовать WPA, WPA2 или WPA3. Однако все версии протоколов, по меньшей мере до мая 2021 года, уязвимы для различных способов взлома[3].

Версии

WEP

WEP (англ. Wired Equivalent Privacy) — один из первых протоколов шифрования для беспроводных сетей, предназначенный для защиты соединений WLAN. В протоколе используются 64- и 128-битовые ключи, включающие части, настраиваемые пользователем и установленные на заводе. WEP применяет алгоритм RC4 для шифрования данных, формируя уникальный ключ для каждого пакета путём сочетания нового вектора инициализации (IV) с общим ключом (40 бит — векторный ключ, 24 бита — случайные числа). Для дешифровки применяется обратная процедура с использованием IV и общего ключа для формирования потока и расшифровки полезных данных. Значительные уязвимости WEP обусловили появление более современных и безопасных протоколов[4].

WPA

WPA задумывался Wi-Fi Alliance как промежуточное решение, заменяющее Wired Equivalent Privacy до выхода полноценного стандарта IEEE 802.11. WPA мог быть внедрён через обновление прошивки в сетевых картах, поддерживающих WEP, выпускавшихся с 1999 года. Однако для большинства точек доступа, произведённых до 2003 года, требуемые изменения были значительными, а обновления от производителей зачастую не выпускались.

WPA реализует протокол Temporal Key Integrity Protocol (TKIP). В отличие от статичных 64- или 128-битных ключей WEP, вводимых вручную, TKIP динамически генерирует для каждого пакета новый 128-битный ключ, что препятствует атакам, типичным для WEP[5].

WPA также использует контроль целостности сообщений, который предотвращает подмену/повторную отправку пакетов злоумышленником. Эта система заменила циклический избыточный код CRC, применявшийся в WEP и не обеспечивавший достаточной целостности данных[6]. Хотя известны надёжные методы аутентификации, их вычисления были слишком ресурсоёмкими для старых сетевых карт. Позднее был обнаружен ряд уязвимостей WPA, связанных как со старыми проблемами WEP, так и с ограничениями хэш-функции целостности Michael, которые позволяли злоумышленнику получить поток ключей из коротких пакетов и использовать их для повторной отправки и подделки пакетов[7][8].

WPA2

Стандарт WPA2 был принят и введён в 2004 году, заменив WPA. Сертификация WPA2, требуемая Wi-Fi Alliance, подразумевает реализацию обязательных элементов стандарта IEEE 802.11i, включая поддержку CCMP, реализующего режим шифрования на основе AES.[9][10][11] Сертификация стала обязательной с сентября 2004 года, с 13 марта 2006 по 30 июня 2020 года — для получения логотипа Wi-Fi[12].

В WPA2-сетях между устройством и точкой доступа (AP) устанавливается защищённое соединение через многошаговую процедуру: после ассоциации следует четырёхстадийное рукопожатие, подтверждающее наличие корректного общего ключа (PSK) без его передачи в открытом виде. В ходе процесса генерируется PTK (Pairwise Transient Key), необходимый для шифрования данных. WPA2 использует алгоритм AES с 128-битным ключом в режиме CCMP, что обеспечивает высокую степень защиты и целостность данных[13].

Процесс четырёхстадийного рукопожатия включает:

  • отправку AP случайного значения (ANonce) клиенту;
  • возврат клиентом собственного случайного значения (SNonce);
  • вычисление PTK точкой доступа по этим двум значениям и передача клиенту зашифрованного сообщения;
  • дешифровка клиентом сообщения с помощью PTK и подтверждение успешной аутентификации[14].

После рукопожатия PTK используется для шифрования индивидуальных сообщений (unicast), а Group Temporal Key (GTK) — для широковещательных. Это комплексная схема реализует основной уровень криптографической аутентификации и шифрования WPA2[14].

WPA3

В январе 2018 года Wi-Fi Alliance анонсировала WPA3 как смену WPA2[15][16]. Сертификация устройств стартовала в июне 2018 года[17], с 1 июля 2020 года поддержка WPA3 обязательна для всех новых устройств с логотипом Wi-Fi CERTIFIED™[18].

В режиме WPA3-Enterprise новый стандарт использует эквивалентную 192-битную криптостойкость[19] (AES-256 в GCM, SHA-384 в HMAC), а в режиме WPA3-Personal обязательным является CCMP-128 (AES-128/CCM). Использование TKIP в WPA3 не допускается.

WPA3 заменяет схемы на основе общего пароля (PSK) на метод Simultaneous Authentication of Equals (SAE), впервые предложенный в IEEE 802.11s, что обеспечивает более надёжный первичный обмен ключами и прямая секретность[20]. Кроме того, внедрён OWE для открытых сетей Wi-Fi без пароля, а защита управляющих кадров реализована согласно стандарту IEEE 802.11w-2009.

Аппаратная поддержка

WPA разрабатывался специально для совместимости со старым оборудованием Wi-Fi, использовавшим WEP, хотя ряд устройств требует обновления прошивки (что для некоторых моделей недоступно)[21].

Устройства с сертификацией с 2006 года поддерживают и WPA, и WPA2. С июля 2020 года сертификация предполагает обязательную поддержку WPA3[18].

Терминология WPA

Различные версии WPA и механизмы защиты различаются по целевой аудитории (WEP, WPA, WPA2, WPA3), способу распределения ключей аутентификации и протоколу шифрования. С июля 2020 года самой актуальной версией стандарта является WPA3, который устраняет уязвимости WPA2 и предлагает улучшенные методы аутентификации и более сильные алгоритмы шифрования[22].

WPA-Personal

Также известен как WPA-PSK (режим общего ключа); ориентирован на домашнее и малое офисное использование без необходимости отдельного сервера аутентификации[23]. Каждое устройство вычисляет 128-битный ключ шифрования на основе 256-битного общего ключа, который может вводиться либо в виде строки из 64 шестнадцатеричных цифр, либо как пароль длиной от 8 до 63 печатных ASCII-символов[24]. Эта процедура не является строго определяющей, согласно пояснительной части стандарта 802.11[25]. Если пароль задан в ASCII, 256-битный ключ вычисляется по функции PBKDF2 с SSID в качестве соли и 4096 итерациями HMAC-SHA1[26]. Режим WPA-Personal возможен во всех трёх версиях стандарта WPA.

WPA-Enterprise

В корпоративном режиме для аутентификации применяется сервер 802.1X, что обеспечивает повышенный уровень контроля и безопасности по сравнению с WEP и позволяет использовать непрерывную смену ключей через TKIP. Аутентификация проводится с помощью сервера RADIUS, возможна интеграция с механизмом входа Windows и различными схемами проверки, включая Extensible Authentication Protocol и PEAP[27].

Протоколы шифрования

TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)
Использует потоковый шифр RC4 с уникальным 128-битным ключом для каждого пакета, применяется в WPA.
CCMP
Построен на основе AES с режимами CTR и CBC-MAC, применяется в WPA2. Этот протокол значительно эффективнее против атак, чем TKIP. Для получения высокой скорости в стандарте IEEE 802.11n-2009 требуется использование именно этого алгоритма, иначе скорость ограничивается 54 Мбит/с[28].

EAP-расширения для WPA и WPA2 Enterprise

Изначально сертификация Wi-Fi Alliance охватывала только EAP-TLS. В апреле 2010 года были добавлены другие типы EAP[29][30], что обеспечило совместимость устройств от разных производителей.

По состоянию на 2010 год сертифицируемые типы EAP:

  • EAP-TLS
  • EAP-TTLS/MSCHAPv2 (с апреля 2005)
  • PEAPv0/EAP-MSCHAPv2 (с апреля 2005)
  • PEAPv1/EAP-GTC (с апреля 2005)
  • PEAP-TLS
  • EAP-SIM (с апреля 2005)
  • EAP-AKA (с апреля 2009)[31]
  • EAP-FAST (с апреля 2009)

Клиенты и серверы 802.1X от конкретных производителей могут поддерживать дополнительные типы EAP. Среди коммерческих серверов можно выделить Microsoft Network Policy Server, Juniper Steelbelted RADIUS и Aradial Radius Server[32], среди открытых — FreeRADIUS.

Проблемы и уязвимости

Слабые пароли

Режимы WPA-Personal и WPA2-Personal уязвимы к подбору паролей при использовании предсказуемых или слабых паролей. Хэши паролей WPA-PSK рассчитываются с учётом имени SSID — существуют радужные таблицы для популярных SSID и сочетаний паролей, что ускоряет взлом[33].

Для перебора простых паролей применяется пакет Aircrack Suite, начиная с захваченного четырёхстороннего рукопожатия.[34][35][36][37][38]

В WPA3 для предотвращения атак офлайн-подбора реализованы протоколы, требующие взаимодействия с оборудованием для каждой попытки перебора[15], однако выявленные ошибки в реализации WPA3 также допускают возможность брутфорс-атак.

Отсутствие прямой секретности

WPA и WPA2 не поддерживают прямую секретность, поэтому, если злоумышленник узнает общий ключ, он сможет расшифровать все соответствующие пакеты, перехваченные как в прошлом, так и в дальнейшем. Особенно это опасно в публичных сетях, где пароль может знать каждый посетитель. Для передачи чувствительной информации в таких сетях предпочтительно шифрование на более высоком уровне (например, TLS). В протоколе WPA3 данная проблема решена[20].

Подмена и расшифровка пакетов WPA

В 2013 году Матий Ванхоеф и Франк Писсенс[39] показали возможность внедрения и расшифровки пакетов в сетях WPA-TKIP. По сравнению с предыдущей атакой Бека-Тьюса, новый способ позволяет внедрять большее количество и больший объём данных. Также возможно захватить и расшифровать широковещательные и индивидуальные пакеты. Уязвимость TKIP продолжает использоваться в устройcтвах с поддержкой WPA-TKIP[39].

Атаки через WPS PIN

В декабре 2011 года было выявлено, что функция WPS, реализованная во многих маршрутизаторах, позволяет атакующему восстановить PIN WPS и пароль WPA всего за несколько часов[40]. Рекомендуется отключить WPS на устройствах, на которых это возможно[41]. В 2018 году вместо WPS предложена технология Wi-Fi Easy Connect для простого подключения устройств без полноценного интерфейса[42][43].

MS-CHAPv2 и валидация AAA-серверов

Алгоритм MS-CHAPv2, используемый в ряде реализаций WPA2, имеет существенные уязвимости, позволяющие провести перебор с помощью современных вычислительных средств. В 2012 году сложность атаки на MS-CHAPv2 была эквивалентна взлому одного DES-ключа, что критично для организаций, полагающихся на эту технологию[44]. Дополнительным фактором риска является неправильная настройка проверки сертификатов AAA-серверов со стороны клиентов[45]. В WPA3 вводятся более строгие правила проверки соответствующих сертификатов[15].

Уязвимость Hole196

Уязвимость Hole196 связана с использованием группового ключа GTK и позволяет атакующему, уже аутентифицированному в сети, проводить атаки типа «человек посередине» и отказ в обслуживании[46][47].

Предсказуемый групповой ключ (GTK)

В 2016 году показано, что стандарты WPA и WPA2 содержат небезопасный генератор случайных чисел; при его использовании атакующий может заранее вычислить групповой ключ GTK, что позволяет внедрять и расшифровывать трафик в сети. Пример — маршрутизатор Asus RT-AC51U и устройства на чипах Broadcom[48]. Рекомендация — применять надёжный ГПСЧ. Так, маршрутизаторы OpenWrt/LEDE неуязвимы для этой атаки.

KRACK (Key Reinstallation Attack)

В октябре 2017 года был опубликован метод атаки KRACK, критичный для WPA2 и затрагивающий все его варианты[49][50]. KRACK использует ослабленную спецификацию четырёхстадийного рукопожатия, позволяя злоумышленнику повторно инициировать рукопожатие и расшифровывать данные. Для устранения уязвимости необходимы программные обновления, которые недоступны для ряда устройств[51]. Пользователям рекомендуется своевременно обновлять устройства[52].

Dragonblood

В апреле 2019 года атаки Dragonblood выявили уязвимости в handshake-протоколе Dragonfly, используемом в WPA3 и EAP-pwd[53]. Были обнаружены атаки через побочные каналы и уязвимости реализации EAP-pwd и SAE. Проблемы имеются и при переходе между WPA2 и WPA3. Ведётся работа по исправлению стандарта и обновлению устройств[54].

FragAttacks

11 мая 2021 года были обнародованы уязвимости класса FragAttacks, позволяющие атакующим в радиусе действия перехватывать данные пользователей. Уязвимости связаны как с ошибками стандарта, так и программной реализации устройств; затрагивают все версии протоколов безопасности Wi-Fi — включая WPA3 и WEP. Многие уязвимости сложны для эксплуатации, однако ошибки производителей позволяют их реализовать быстрее. Для защиты рекомендуется использовать HTTPS и обновлять ПО устройств.

Примечания

  1. ↑ Understanding WEP Weaknesses. Wiley Publishing. Дата обращения: 10 января 2010. Архивировано 18 марта 2010 года.
  2. ↑ Wi-Fi Alliance® introduces security enhancements (англ.). www.wi-fi.org. Дата обращения: 9 января 2018.
  3. ↑ Vanhoef, Mathy (2021). “Fragment and Forge: Breaking Wi-Fi Through Frame Aggregation and Fragmentation”. USENIX [англ.]: 161—178. ISBN 978-1-939133-24-3.
  4. ↑ Lashkari, Arash Habibi; Danesh, Mir Mohammad Seyed; Samadi, Behrang (2009). A survey on wireless security protocols (wep, wpa and wpa2/802.11i). 2009 2nd IEEE International Conference on Computer Science and Information Technology. pp. 48—52.
  5. ↑ Meyers, Mike. Mike Meyers' Network+ Guide to Managing and Troubleshooting Networks. — McGraw Hill, 2004. — ISBN 978-0-07-225665-9.
  6. ↑ Ciampa, Mark. CWNA Guide to Wireless LANS. — Thomson, 2006.
  7. ↑ Huang, Jianyong; Seberry, Jennifer; Susilo, Willy; Bunder, Martin (2005). “Security analysis of Michael: the IEEE 802.11i message integrity code”. International Conference on Embedded and Ubiquitous Computing: 423—432. Дата обращения 2017-02-26.
  8. ↑ Battered, but not broken: understanding the WPA crack. Ars Technica (6 ноября 2008).
  9. ↑ Dragomir, D. A Survey on Secure Communication Protocols for IoT Systems // 2016 International Workshop on Secure Internet of Things (SIoT) / D. Dragomir, L. Gheorghe, S. Costea … [и др.]. — 2016. — P. 47–62. — ISBN 978-1-5090-5091-8. — doi:10.1109/siot.2016.012.
  10. ↑ Jonsson, Jakob On the Security of CTR + CBC-MAC. NIST. Дата обращения: 15 мая 2010.
  11. ↑ Jonsson, Jakob. On the Security of CTR + CBC-MAC // Selected Areas in Cryptography. — 2003. — Vol. 2595. — P. 76–93. — ISBN 978-3-540-00622-0. — doi:10.1007/3-540-36492-7_7.
  12. ↑ WPA2 Security Now Mandatory for Wi-Fi CERTIFIED Products. Wi-Fi Alliance. Дата обращения: 28 февраля 2013.
  13. ↑ Radivilova, Tamara; Hassan, Hassan Ali (2017). Test for penetration in Wi-Fi network: Attacks on WPA2-PSK and WPA2-Enterprise. 2017 International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo). pp. 1—4.
  14. ↑ 1 2 Abo-Soliman, Mohamed A.; Azer, Marianne A. (2017). A study in WPA2 enterprise recent attacks. 2017 13th International Computer Engineering Conference (ICENCO). pp. 323—330.
  15. ↑ 1 2 3 Dawn Kawamoto. Wi-Fi Alliance Launches WPA2 Enhancements and Debuts WPA3. DARKReading (8 января 2018).
  16. ↑ WPA3 protocol will make public Wi-Fi hotspots a lot more secure. Techspot (9 января 2018).
  17. ↑ Wi-Fi Alliance® introduces Wi-Fi CERTIFIED WPA3™ security. www.wi-fi.org. Дата обращения: 20 июня 2020.
  18. ↑ 1 2 File Download. www.wi-fi.org. Дата обращения: 20 июня 2020.
  19. ↑ Wi-Fi Alliance introduces Wi-Fi Certified WPA3 security (англ.). www.wi-fi.org. Дата обращения: 26 июня 2018.
  20. ↑ 1 2 “The Next Generation of Wi-Fi Security Will Save You From Yourself”. Wired [англ.]. Дата обращения 2018-06-26.
  21. ↑ Wi-Fi Protected Access White Paper. Wi-Fi Alliance. Дата обращения: 15 августа 2008. Архивировано 14 сентября 2008 года.
  22. ↑ WPA3 Will Enhance Wi-Fi Security. U.S. National Security Agency, Cybersecurity Report (июнь 2018).
  23. ↑ Wi-Fi Alliance: Glossary. Дата обращения: 1 марта 2010. Архивировано 4 марта 2010 года.
  24. ↑ В стандарте IEEE 802.11i-2004, Приложение H.4.1 указано, что каждый символ пароля должен иметь кодировку от 32 до 126 (десятичное). Пробел входит в этот диапазон.
  25. ↑ IEEE SA - IEEE 802.11-2020 (англ.). SA Main Site. Дата обращения: 6 февраля 2022. Архивировано 6 февраля 2022 года.
  26. ↑ van Rantwijk, Joris WPA key calculation — From passphrase to hexadecimal key (6 декабря 2006). Дата обращения: 24 декабря 2011.
  27. ↑ Monga, Kashish; Arora, Vishal; Kumar, Ashish (2015). Analyzing the behavior of WPA with modification. 2015 International Conference on Communication Networks (ICCN). pp. 53—56.
  28. ↑ Data rate will not exceed 54 Mbps when WEP or TKIP encryption is configured.
  29. ↑ Wi-Fi Alliance: Definition of EAP (Extensible Authentication Protocol). Wi-Fi Alliance Featured Topics. Дата обращения: 12 марта 2011. Архивировано 26 июля 2011 года.
  30. ↑ Wi-Fi Alliance expands Wi-Fi Protected Access Certification Program for Enterprise and Government Users. Wi-Fi Alliance Press Release. Дата обращения: 20 января 2011. Архивировано 19 августа 2010 года.
  31. ↑ Wi-Fi CERTIFIED™ expanded to support EAP-AKA and EAP-FAST authentication mechanisms. Wi-Fi Alliance Featured Topics.
  32. ↑ Radius Server software and AAA RADIUS billing systems - Aradial. Aradial.com. Дата обращения: 16 октября 2017.
  33. ↑ Church of Wifi WPA-PSK Rainbow Tables. The Renderlab. Дата обращения: 2 января 2019.
  34. ↑ “WPA2 wireless security cracked”. ScienceDaily. DOI:10.1504/IJICS.2014.059797. Дата обращения 2014-04-30.
  35. ↑ Exposing WPA2 security protocol vulnerabilities. Inderscience.metapress.com. International Journal of Information and Computer Security (13 марта 2014). Дата обращения: 30 апреля 2014. Архивировано 22 марта 2014 года.
  36. ↑ Researchers Outline How to Crack WPA2 Security. SecurityWeek.Com (24 марта 2014). Дата обращения: 30 апреля 2014.
  37. ↑ WPA2 wireless security cracked, Phys.org (20 марта 2014). Дата обращения: 16 мая 2014.
  38. ↑ Exposing WPA2 Paper. InfoSec Community (2 мая 2014). Дата обращения: 16 мая 2014.
  39. ↑ 1 2 Vanhoef, Mathy. Practical verification of WPA-TKIP vulnerabilities // Proceedings of the 8th ACM SIGSAC symposium on Information, computer and communications security / Mathy Vanhoef, Frank Piessens. — 2013-05. — P. 427–436. — ISBN 9781450317672. — doi:10.1145/2484313.2484368.
  40. ↑ Viehbock, Stefan Brute forcing Wi-Fi Protected Setup (26 декабря 2011).
  41. ↑ Vulnerability Note VU#723755 - WiFi Protected Setup (WPS) PIN brute force vulnerability. Kb.cert.org. Дата обращения: 16 октября 2017.
  42. ↑ "Wi-Fi Easy Connect". wi-fi.org. Дата обращения: 31 января 2024.
  43. ↑ Wi-Fi Alliance introduces WPA3 and Wi-Fi Easy Connect (26 июня 2018). Дата обращения: 31 января 2024.
  44. ↑ Divide and Conquer: Cracking MS-CHAPv2 with a 100% success rate. Moxie Marlinspike. Дата обращения: 3 августа 2012. Архивировано 16 марта 2016 года.
  45. ↑ Is WPA2 Security Broken Due to Defcon MS-CHAPv2 Cracking? (31 июля 2012).
  46. ↑ Mojo Networks Scalable Secure Cloud Managed WiFi WPA2 Hole196 Vulnerability. Airtightnetworks.com. Дата обращения: 16 октября 2017. Архивировано 13 ноября 2015 года.
  47. ↑ Tangent, The Dark DEF CON® Hacking Conference - DEF CON 18 Archive. Defcon.org. Дата обращения: 16 октября 2017.
  48. ↑ Vanhoef, Mathy; Piessens, Frank (2016-08). “Predicting, Decrypting, and Abusing WPA2/802.11 Group Keys” (PDF). Proceedings of the 25th USENIX Security Symposium: 673—688. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  49. ↑ KRACK Attacks: Breaking WPA2. Krackattacks.com. Дата обращения: 16 октября 2017.
  50. ↑ Severe flaw in WPA2 protocol leaves Wi-Fi traffic open to eavesdropping. Arstechnica.com (16 октября 2017). Дата обращения: 16 октября 2017.
  51. ↑ KRACK Wi-Fi attack threatens all networks: How to stay safe and what you need to know (англ.), PCWorld. Дата обращения: 6 февраля 2018.
  52. ↑ Alhamry, Mohamed; Elmedany, Wael (2022). “Exploring Wi-Fi WPA2 KRACK Vulnerability: A Review Paper”. 2022 International Conference on Data Analytics for Business and Industry (ICDABI). pp. 766—772.
  53. ↑ Vanhoef, Mathy; Ronen, Eyal (2020). Dragonblood: Analyzing the Dragonfly Handshake of WPA3 and EAP-pwd. 2020 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP). pp. 517—533.
  54. ↑ Vanhoef, Mathy; Ronen, Eyal Dragonblood - Analysing WPA3's Dragonfly Handshake.

Литература

Категории

Pause