【正文】 第 12章 無線網(wǎng)絡(luò)安全 無線局域網(wǎng)的基本概念 早期的無線網(wǎng)絡(luò)安全及安全漏洞 新無線局域網(wǎng)安全標準 —— 認證 —— 密鑰分配 —— 數(shù)據(jù)加密 本章學(xué)習(xí)目標 ? 無線網(wǎng)絡(luò)安全涉及無線局域網(wǎng)工作原理、認證、密鑰管理、加密解密等內(nèi)容，涉及的概念、原理、協(xié)議、算法較多，掌握無線局域網(wǎng)基本工作原理、 WEP的攻擊原理。 ? 新安全標準 ，順著 ，學(xué)習(xí)其認證、密鑰生成與分配、加密各階段的工作原理。 無線網(wǎng)絡(luò)的分類 全球無線標準 無線局域網(wǎng)的基本概念 ? 無線局域網(wǎng)的傳輸媒質(zhì) ? 無線局域網(wǎng)的傳輸媒質(zhì)分為無線電波和光波兩類。 ? 無線電波主要使用無線電波和微波，光波主要使用紅外線。 ? 無線電波和微波頻率由各個國家的無線電管理部門規(guī)定，分為專用頻段和自由頻段。專用頻段需要經(jīng)過批準的獨自有償使用的頻段；自由頻段主要是指 ISM頻段（ Industrical，Scientific， Medical） 標準 最大傳輸率 典型距離 工作頻段 評注 2Mbps 50100m 54Mbps 50100m 5GHz 昂貴，不與容 11Mbps 50100m 已成為主流 54Mbps 50100m 5GHz 與 兼容 無線局域網(wǎng)標準的演進 表中所有標準都包含共同的安全性能設(shè)計，即有線等價協(xié)議 WEP（ Wired Equivalent Privacy），希望能提供與有線網(wǎng)絡(luò)同等的安全性能。 無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 站 STA 1. ? 無線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)有兩個基本構(gòu)件 —— 站和無線接入點。 ? （ 1）站（ Station， STA） 站是無線網(wǎng)的端頭設(shè)備，例如筆記本、掌上電腦等。通常是通過計算機加一塊無線網(wǎng)卡構(gòu)成的。 ? （ 2）無線接入點（ Access Point， AP） AP將 STA與 DS相連，典型的 DS是某單位的有線網(wǎng)絡(luò)， AP也可在不訪問 DS情況下將多個 STA相連。 2. （ 1） 工作在對等模式下的 STA集合稱為自主基本服務(wù)集 IBSS（ Independent Basic Service Set） ? 對等網(wǎng)絡(luò)用于一臺無線工作站（ STA， Station）和另一臺或多臺其他無線工作站的直接通訊，該網(wǎng)絡(luò)無法接入有線網(wǎng)絡(luò)中，只能獨立使用。這是最簡單的無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。一個對等網(wǎng)絡(luò)由一組有無線接口的計算機組成。這些計算機要有相同的工作組名、 SSID和密碼。 ? 對等網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)靈活，任何時間，只要兩個或更多的無線接口互相都在彼此的范圍之內(nèi)，它們就可以建立一個獨立的網(wǎng)絡(luò)。這些根據(jù)要求建立起來的典型網(wǎng)絡(luò)在管理和預(yù)先調(diào)協(xié)方面沒有任何要求。 （ 2） ? 基礎(chǔ)模式是一種最常用的無線網(wǎng)絡(luò)配置模式，所有的STA與 AP聯(lián)系， AP在 STA之間 、 STA與 DS之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。 ? 無線訪問點也稱無線 AP 或無線 Hub，用于在無線 STA和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。無線 AP通常能夠覆蓋多個甚至幾十用戶，覆蓋半徑達上百米。 基本服務(wù)集 BSS ? 一個 BSS（ Basic Service Set） 包含一個 AP和 與其關(guān)聯(lián) 的一個或數(shù)個 STA。 ? BSS是無線局域網(wǎng)的基本構(gòu)件。 ? 一個無線訪問點所覆蓋的微蜂窩區(qū)域就是基本服務(wù)區(qū) BSA（ Basic Service Area） 擴展服務(wù)集 ESS ? 擴展服務(wù)區(qū) ESS 是指由多個 AP 以及連接它們的分布式系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，所有 AP 必需共享同一個 ESSID，也可以說擴展服務(wù)區(qū) ESS 中包含多個 BSS。 ? 分布式系統(tǒng)在 中并沒有定義，但是目前大都是指以太網(wǎng)。擴展服務(wù)區(qū)只包含物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不包含網(wǎng)絡(luò)層及其以上各層。因此，對于高層協(xié)議比如 IP 來說，一個 ESS 就是一個 IP 子網(wǎng)。 3. ? ，如下圖所示，主要有兩個部分：數(shù)據(jù)鏈路層的 MAC子層和物理層。 MAC子層 MAC子層管理實體 站點管理實體 PLCP子層 PHY子層管理實體 PMD子層 ? 在 PLCP（ Physical Layer Convergence Procedure）子層，將來自 MAC子層的數(shù)據(jù)作為 PLCP的服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ PSDU），加上 PLCP的前導(dǎo)碼（同步信號或幀起始信號）和 PLCP幀頭組成 PLCP的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ PPDU），送交給 PMD子層。 PLCP的幀數(shù)據(jù)單元與 PMD子層采用的媒體傳送方式有關(guān)。 PMD子層將 PLCP的數(shù)據(jù)調(diào)制后經(jīng)天線發(fā)射出去。 ? 與安全相關(guān)的是 MAC子層， MAC子層提供 3種服務(wù)： ? （ 1）異步數(shù)據(jù)服務(wù)。異步數(shù)據(jù)服務(wù)允許兩端的 LLC實體交換 MSDU，要支持這項服務(wù)，本地 MAC需要使用底層 PHY級的服務(wù)將 MSDU傳送到對端的 MAC實體，然后再將 MSDU傳送到對端的 LLC。 ? （ 2）安全服務(wù)。 ? （ 3） MSDU排序。 MSDU是由 LLC層發(fā)給 MAC層的數(shù)據(jù)，稱服務(wù)數(shù)據(jù)單元，它被添加 MAC頭后，成為 MPDU，稱協(xié)議數(shù)據(jù)單元，在同層的兩個 MAC實體中傳遞。一個 MSDU可能被切分為多個 MPDU。 基礎(chǔ)模式工作原理 ? STA連接到 AP并開始發(fā)送數(shù)據(jù)的過程： ? 先假設(shè) AP已經(jīng)開機且正在運行。 AP以固定的時間間隔（通常為每秒鐘 10次）發(fā)送無線短消息通告它的存在。這些短消息稱為信標 — 使無線設(shè)備發(fā)現(xiàn) AP的標識。 ? 現(xiàn)在假設(shè)有人打開了一臺裝有無線網(wǎng)卡的筆記本電腦（ STA），初始化后， STA開始尋找 AP，它也許配置為尋找一個特定的 AP，也可能準備連接到任一 AP。 STA掃描所有頻段，收聽信標， STA可能會發(fā)現(xiàn)若干個 AP，通常它根據(jù)信號的強度來決定要與哪個 AP連接。當 STA準備連接到 AP時，它首先發(fā)送一條認證請求消息給 AP（假定不使用安全措施）， AP馬上發(fā)送一條表示接受的認證響應(yīng)來回復(fù)認證請求。 ? 現(xiàn)在 AP被允許連接到 AP，在 IEEE ，概念 “ 連接 ” 被稱為 “ 關(guān)聯(lián) ” 。當 STA與 AP關(guān)聯(lián)在一起時，它才能發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。 STA發(fā)送關(guān)聯(lián)請求消息， AP發(fā)送關(guān)聯(lián)請求消息， AP以關(guān)聯(lián)響應(yīng)回復(fù)表明連接成功。此后，STA發(fā)送的數(shù)據(jù)就由 AP轉(zhuǎn)發(fā)到有線局域網(wǎng)，同樣，從有線局域網(wǎng)發(fā)給 STA的數(shù)據(jù)也由 AP轉(zhuǎn)發(fā)。 IEEE 3種 MAC幀 ? （ 1）控制幀。告訴設(shè)備何時開始、停止發(fā)送以及通信是否失敗的幀。如： RTS、 CTS、 ACK幀等。 ? （ 2）協(xié)商和管理 STA和 AP之間關(guān)系的幀。如：認證幀、關(guān)聯(lián)請求幀。 ? （ 3）數(shù)據(jù)幀。一旦 STA和 AP已經(jīng)同意建立連接，數(shù)據(jù)就以這種消息類型發(fā)送。 管理幀 ? （ 1）信標幀 發(fā)送信標是接入點對外通告它已經(jīng)準備就緒和在網(wǎng)絡(luò)中維持定時的方法。信標是 AP定期發(fā)送的管理幀。信標包含諸如網(wǎng)絡(luò)名稱和 AP性能等有用信息。例如，信標可以告訴STA， AP是否支持 IEEE 。 ? （ 2）探測幀 為了加速找到一個 AP， STA可以選擇發(fā)送探測幀。相當于大喊 “ 喂，有人在嗎？ ” 任何接入點收到探測請求，立刻以探測響應(yīng)來進行回答， STA就可以迅速找到 AP。 ? （ 3）連接到 AP