WPA安全系统

• WI-FI Protected Access

• 802.11i组为提高无线安全，开发两个新的链路层加密协议

  • WPA2

  • WPA1（较为WEP可动态改变密钥）

  • Temporal  Key Integrity  Protocol（TKIP）

  • Counter Mode with CBC-MAC（CCMP）

• WPA加密两种安全类型

  • WPA个人：使用预设共享密钥实现身份验证

  • WPA企业：使用802.1X和Radius服务器实现AAA

WPA1

• 802.11i第三版草案

• 与WEP比较

  • WEP CRC32

  • 都采用逐包进行密钥加密

  • 128位的key和48位的初向量（IV）

  • RC4流加密数据

  • 帧计数器避免重放攻击

  • TKIP使用Michael算法进行完整性校验（MIC）

  • 兼容早期版本硬件

WPA2

• 依据802.11i完全重新设计实现

  • 也被称为Robust Security Network（RSN）

  • CCMP替代TKIP

  • AES加密算法取代了RC4

  • 不兼容早期版本硬件

WPA企业连接过程

• 协商安全协议

• 身份验证

• 密钥分发和验证

• 数据加密完整性

协商安全协议

• 协商认证方式

  • PSK / 802.1X

• 单播和组播/广播流量加密套件

  • TKIP / CCMP

• STA通过Probe获取无线网络信息

  • 速率

  • 加密

  • 通道

  • 名称

身份验证（WPA企业）

• 身份认证基于EXtensible Authentication Protocol（EAP）实现

  • EAP-TLS,需要客户端和服务器证书

  • EAP-TTLS

  • PEAP 混合身份验证，只需要服务器证书

• 客户端选择身份认证方式

• AP发送身份验证信息给Radius server

• Radius Server返回“Radius Accept”表示认证成功

  • 其中包含Master Key（MK）

• AP通过EAP消息通知STA认证成功

密钥交换

• 无线网络设计用于一组无线设备通信

  • 安全特性要求不同

  • 单播通信需要单独密钥加密通信双方流量

  • 组播通信需要信任域内所有成员共享的同一密钥

  • Pairwise  key：对偶密钥（PTK）

  • group key：组密钥（GTK）

  • 关联到同一AP的设备共享无线信道

  • 单播、广播、组播

PMK

• 安全上下文的顶级密钥

  • MK进行TLS-PRF加密得出PMK

• 基于服务密钥

  • 由上层身份验证方法服务器生成

  • 从服务器通过radius传给AP

  • 从AP通过EAP消息传给所有STA

• 基于PSK共享密钥

  • Essid + PSK + 迭代次数4096-------Hash计算生成

  • STA和AP分别计算得出PMK，并不在网络中传递交换

• 256位即32字节

PTK的生成过程

• HMAC-SHA1散列算法

• PRF-X散列算法

四步握手过程生成PTK

• AP发送Anonce给STA

• STA生成Snonce计算出PTK

• Snonce加PTK的MIC发给AP

• AP拿到Snonce计算出PTK

• AP计算MIC与接收的MIC比对

• MIC一致说明确定STA知道PMK

• AP发GTK给STA

• STA回复ACK并使用密钥加密