Стандарт безопасности WPA2

WPA2 (Wireless Protected Access ver. 2.0) – это вторая версия набора алгоритмов и протоколов обеспечивающих защиту данных в беспроводных сетях Wi-Fi. Как предполагается, WPA2 должен существенно повысить защищенность беспроводных сетей Wi-Fi по сравнению с прежними технологиями. Новый стандарт предусматривает, в частности, обязательное использование более мощного алгоритма шифрования AES (Advanced Encryption Standard) и аутентификации 802.1X.

На сегодняшний день для обеспечения надежного механизма безопасности в корпоративной беспроводной сети необходимо (и обязательно) использование устройств и программного обеспечения с поддержкой WPA2. Предыдущие поколения протоколов - WEP и WPA содержат элементы с недостаточно сильными защитой и алгоритмами шифрования. Более того, для взлома сетей с защитой на основе WEP уже разработаны программы и методики, которые могут быть легко скачаны из сети Интернет и с успехом использованы даже неподготовленными хакерами-новичками.

Протоколы WPA2 работают в двух режимах аутентификации: персональном (Personal) и корпоративном (Enterprise). В режиме WPA2-Personal из введенной открытым текстом парольной фразы генерируется 256-разрядный ключ PSK (PreShared Key). Ключ PSK совместно с идентификатором SSID (Service Set Identifier) используются для генерации временных сеансовых ключей PTK (Pairwise Transient Key), для взаимодействия беспроводных устройств. Как и статическому протоколу WEP, протоколу WPA2-Personal присуще определенные проблемы, связанные с необходимостью распределения и поддержки ключей на беспроводных устройствах сети, что делает его более подходящим для применения в небольших сетях из десятка устройств, в то время как для к орпоративных сетей оптимален WPA2-Enterprise .

В режиме WPA2-Enterprise решаются проблемы, касающиеся распределения статических ключей и управления ими, а его интеграция с большинством корпоративных сервисов аутентификации обеспечивает контроль доступа на основе учетных записей. Для работы в этом режиме требуются такие регистрационные данные, как имя и пароль пользователя, сертификат безопасности или одноразовый пароль, аутентификация же осуществляется между рабочей станцией и центральным сервером аутентификации. Точка доступа или беспроводной контроллер проводят мониторинг подключений и направляют аутентификационные запросы на соответствующий сервер аутентификации (как правило, это сервер RADIUS, например Cisco ACS). Базой для режима WPA2-Enterprise служит стандарт 802.1X, поддерживающий аутентификацию пользователей и устройств, пригодную как для проводных коммутаторов, так и для беспроводных точек доступа.

В отличие от WPA, используется более стойкий алгоритм шифрования AES. По аналогии с WPA, WPA2 также делится на два типа: WPA2-PSK и WPA2-802.1x.

Предусматривает новые, более надежные механизмы обеспечения целостности и конфиденциальности данных:

Протокол CCMP (Counter-Mode-CBC-MAC Protocol), основанный на режиме Counter Cipher-Block Chaining Mode (CCM) алгоритма шифрования Advanced Encryption Standard (AES). CCM объединяет два механизма: Counter (CTR) для обеспечения конфиденциальности и Cipher Block Chaining Message Authentication Code (CBC-MAC) для аутентификации.

Протокол WRAP (Wireless Robust Authentication Protocol), основанный на режиме Offset Codebook (OCB) алгоритма шифрования AES.

Протокол TKIP для обеспечения обратной совместимости с ранее выпускавшимся оборудованием. Взаимная аутентификация и доставка ключей на основе протоколов IEEE 802.1x/EAP. Безопасный Independent Basic Service Set (IBSS) для повышения безопасности в сетях Ad-Hoc. Поддержка роуминга.

Вклад в обеспечение безопасности беспроводных сетей механизм CCMP и стандарт IEEE 802.11i. Последний вводит понятие надежно защищенной сети (Robust Security Network, RSN) и надежно защищенного сетевого соединения (Robust Security Network Association, RSNA), после чего делит все алгоритмы на:

RSNA-алгоритмы (для создания и использования RSNA);

Pre-RSNA-алгоритмы.

К Pre-RSNA-алгоритмам относятся:

WEP;

существующая аутентификация IEEE 802.11 (имеется в виду аутентификация, определенная в стандарте редакции 1999 г.).

То есть к данным типам алгоритмов относятся аутентификация Open System с WEP-шифрованием или без (точнее, отсутствие аутентификации) и Shared Key.

К RSNA-алгоритмам относятся:

TKIP; CCMP; процедура установления и терминации RSNA (включая использование IEEE 802.1x аутентификации); процедура обмена ключами.

При этом алгоритм CCMP является обязательным, а TKIP – опциональным и предназначен для обеспечения совместимости со старыми устройствами.

Стандартом предусмотрены две функциональные модели: с аутентификацией по IEEE 802.1x, т. е. с применением протокола EAP, и с помощью заранее предопределенного ключа, прописанного на аутентификаторе и клиенте (такой режим называется Preshared Key, PSK). В данном случае ключ PSK выполняет роль ключа PMK, и дальнейшая процедура их аутентификации и генерации ничем не отличается.

Так как алгоритмы шифрования, использующие процедуру TKIP, уже принято называть WPA, а процедуру CCMP – WPA2, то можно сказать, что способами шифрования, удовлетворяющими RSNA, являются: WPA-EAP (WPA-Enterprise), WPA-PSK (WPA-Preshared Key, WPA-Personal), WPA2-EAP (WPA2-Enterprise), WPA2-PSK (WPA2-Preshared Key, WPA2-Personal).

Процедура установления соединения и обмена ключами для алгоритмов TKIP и CCMP одинакова. Сам CCMP (Counter mode (CTR) with CBC-MAC (Cipher-Block Chaining (CBC) with Message Authentication Code (MAC) Protocol) так же, как и TKIP, призван обеспечить конфиденциальность, аутентификацию, целостность и защиту от атак воспроизведения. Данный алгоритм основан на методе CCM-алгоритма шифрования AES, который определен в спецификации FIPS PUB 197. Все AES-процессы, применяемые в CCMP, используют AES со 128-битовым ключом и 128-битовым размером блока.

Последним нововведением стандарта является поддержка технологии быстрого роуминга между точками доступа с использованием процедуры кэширования ключа PMK и преаутентификации.

Процедура кэширования PMK заключается в том, что если клиент один раз прошел полную аутентификацию при подключении к какой-то точке доступа, то он сохраняет полученный от нее ключ PMK, и при следующем подключении к данной точке в ответ на запрос о подтверждении подлинности клиент пошлет ранее полученный ключ PMK. На этом аутентификация закончится, т. е. 4-стороннее рукопожатие (4-Way Handshake) выполняться не будет.

Процедура преаутентификации заключается в том, что после того, как клиент подключился и прошел аутентификацию на точке доступа, он может параллельно (заранее) пройти аутентификацию на остальных точках доступа (которые он «слышит») с таким же SSID, т. е. заранее получить от них ключ PMK. И если в дальнейшем точка доступа, к которой он подключен, выйдет из строя или ее сигнал окажется слабее, чем какой-то другой точки с таким же именем сети, то клиент произведет переподключение по быстрой схеме с закэшированным ключом PMK.

Появившаяся в 2001 г. спецификация WEP2, которая увеличила длину ключа до 104 бит, не решила проблемы, так как длина вектора инициализации и способ проверки целостности данных остались прежними. Большинство типов атак реализовывались так же просто, как и раньше.

Заключение

В заключении я бы хотел подытожить всю информацию и дать рекомендации по защите беспроводных сетей.

Существует три механизма защиты беспроводной сети: настроить клиент и AP на использование одного (не выбираемого по умолчанию) SSID, разрешить AP связь только с клиентами, MAC-адреса которых известны AP, и настроить клиенты на аутентификацию в AP и шифрование трафика. Большинство AP настраиваются на работу с выбираемым по умолчанию SSID, без ведения списка разрешенных MAC-адресов клиентов и с известным общим ключом для аутентификации и шифрования (или вообще без аутентификации и шифрования). Обычно эти параметры документированы в оперативной справочной системе на Web-узле изготовителя. Благодаря этим параметрам неопытный пользователь может без труда организовать беспроводную сеть и начать работать с ней, но одновременно они упрощают хакерам задачу проникновения в сеть. Положение усугубляется тем, что большинство узлов доступа настроено на широковещательную передачу SSID. Поэтому взломщик может отыскать уязвимые сети по стандартным SSID.

Первый шаг к безопасной беспроводной сети — изменить выбираемый по умолчанию SSID узла доступа. Кроме того, следует изменить данный параметр на клиенте, чтобы обеспечить связь с AP. Удобно назначить SSID, имеющий смысл для администратора и пользователей предприятия, но не явно идентифицирующий данную беспроводную сеть среди других SSID, перехватываемых посторонними лицами.

Следующий шаг — при возможности блокировать широковещательную передачу SSID узлом доступа. В результате взломщику становится сложнее (хотя возможность такая сохраняется) обнаружить присутствие беспроводной сети и SSID. В некоторых AP отменить широковещательную передачу SSID нельзя. В таких случаях следует максимально увеличить интервал широковещательной передачи. Кроме того, некоторые клиенты могут устанавливать связь только при условии широковещательной передачи SSID узлом доступа. Таким образом, возможно, придется провести эксперименты с этим параметром, чтобы выбрать режим, подходящий в конкретной ситуации.

После этого можно разрешить обращение к узлам доступа только от беспроводных клиентов с известными MAC-адресами. Такая мера едва ли уместна в крупной организации, но на малом предприятии с небольшим числом беспроводных клиентов это надежная дополнительная линия обороны. Взломщикам потребуется выяснить MAC-адреса, которым разрешено подключаться к AP предприятия, и заменить MAC-адрес собственного беспроводного адаптера разрешенным (в некоторых моделях адаптеров MAC-адрес можно изменить).

Выбор параметров аутентификации и шифрования может оказаться самой сложной операцией защиты беспроводной сети. Прежде чем назначить параметры, необходимо провести инвентаризацию узлов доступа и беспроводных адаптеров, чтобы установить поддерживаемые ими протоколы безопасности, особенно если беспроводная сеть уже организована с использованием разнообразного оборудования от различных поставщиков. Некоторые устройства, особенно старые AP и беспроводные адаптеры, могут быть несовместимы с WPA, WPA2 или ключами WEP увеличенной длины.

Еще одна ситуация, о которой следует помнить, — необходимость ввода пользователями некоторых старых устройств шестнадцатеричного числа, представляющего ключ, а в других старых AP и беспроводных адаптерах требуется ввести фразу-пароль, преобразуемую в ключ. В результате трудно добиться применения одного ключа всем оборудованием. Владельцы подобного оборудования могут использовать такие ресурсы, как WEP Key Generator, для генерации случайных ключей WEP и преобразования фраз-паролей в шестнадцатеричные числа.

В целом WEP следует применять лишь в случаях крайней необходимости. Если использование WEP обязательно, стоит выбирать ключи максимальной длины и настроить сеть на режим Open вместо Shared. В режиме Open в сети аутентификация клиентов не выполняется, и установить соединение с узлами доступа может каждый. Эти подготовительные соединения частично загружают беспроводной канал связи, но злоумышленники, установившие соединение в AP, не смогут продолжать обмен данными, так как не знают ключа шифрования WEP. Можно блокировать даже предварительные соединения, настроив AP на прием соединений только от известных MAC-адресов. В отличие от Open, в режиме Shared узел доступа использует ключ WEP для аутентификации беспроводных клиентов в процедуре запрос-отклик, и взломщик может расшифровать последовательность и определить ключ шифрования WEP.

Если можно применить WPA, то необходимо выбрать между WPA, WPA2 и WPA-PSK. Главным фактором при выборе WPA или WPA2, с одной стороны, и WPA-PSK — с другой, является возможность развернуть инфраструктуру, необходимую WPA и WPA2 для аутентификации пользователей. Для WPA и WPA2 требуется развернуть серверы RADIUS и, возможно, Public Key Infrastructure (PKI). WPA-PSK, как и WEP, работает с общим ключом, известным беспроводному клиенту и AP. WPA-PSK можно смело использовать общий ключ WPA-PSK для аутентификации и шифрования, так как ему не присущ недостаток WEP.

Список используемой литературы

1. Горальски В. Технологии xDSL. М.: Лори, 2006, 296 с.

2. www.vesna.ug.com;

3. www.young.shop.narod.com;

4. www.ixbt.com

5. www.rsdn.ru

6. www.xakep.ru

7. www.opennet.ru

8. www.pulscen.ru

9. www.cisco.com

10. Барановская Т.П., Лойко В.И. Архитектура компьютерных систем и сетей. М.: Финансы и статистика, 2003, 256 с.

11. Манн С., Крелл М. Linux. Администрирование сетей TCP/IP. М.: Бином-Пресс, 2004, 656с.

12. Смит Р. Сетевые средства Linux. М.: Вильямс, 2003, 672 с.

13. Кульгин М. Компьютерные сети. Практика построения. СПб.: Питер, 2003, 464 с.

14. Таненбаум Э. Компьютерные сети. СПб.: Питер, 2005, 992 с.

15. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Основы Сетей передачи данных. Курс лекций. М.: Интернет-Университет Информационных Технологий, 2003, 248 с.

16. Вишневский В.М. Теоретические основы проектирования компьютерных сетей. М.: Техносфера, 2003, 512 с.