WEP協(xié)議和FMS攻擊

楊　娟，蔡明輝

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心烏魯木齊監(jiān)測(cè)站，烏魯木齊 830054）

?

WEP協(xié)議和FMS攻擊

楊娟，蔡明輝

（國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心烏魯木齊監(jiān)測(cè)站，烏魯木齊 830054）

摘要：本文簡(jiǎn)述了WEP協(xié)議、RC4算法的基本原理，針對(duì)WEP協(xié)議的弱IV缺陷完成了一次FMS攻擊。

關(guān)鍵詞：無(wú)線局域網(wǎng)；WEP協(xié)議；FMS 攻擊；弱IV

蔡明輝，男，1985年生，新疆伊寧市人，碩士，國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心烏魯木齊監(jiān)測(cè)站助理工程師，研究方向?yàn)樘炀€及其饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。

1 引言

WEP（Wired Equivalent Privacy，有線等效保密協(xié)議）作為一種鏈路層數(shù)據(jù)加密協(xié)議，它的設(shè)計(jì)初衷是實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)的加密以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息安全的保護(hù)作用［1］。其通過(guò)選擇簡(jiǎn)單而又快速著稱的RC4算法作為加密算法，CRC算法作為校驗(yàn)算法以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性保護(hù)。

2 加密過(guò)程

2.1 校驗(yàn)和計(jì)算

根據(jù)要發(fā)送的原始消息M的二進(jìn)制碼流通過(guò)CRC-32計(jì)算出完整性檢驗(yàn)ICV（Integrity Check Value），然后把ICV值附加在原始明文M的尾部，連接成完整的明文。

2.2 密鑰流生成

選擇一個(gè)24位的初始化向量IV（Initialization Vector），由IV和 40位的共享密鑰K組成64位的密碼，即密鑰流的種子（Seed），再將64位的種子輸入偽隨機(jī)序列產(chǎn)生器PRNG（pseudo random number generator），經(jīng)過(guò)RC4算法生成密鑰序列或稱為密鑰流。

2.3 數(shù)據(jù)加密

將明文和密鑰流相異或得到密文，如圖1所示。

圖1　WEP加密機(jī)制

3 解密過(guò)程

數(shù)據(jù)解密過(guò)程是加密流程的反向過(guò)程［2］。當(dāng)無(wú)線通信設(shè)備收到加密報(bào)文后，首先，從接收到的解密報(bào)文中將初始化向量IV分離出來(lái)，再將IV與共享密鑰組合重新生成解密算法的密鑰RC4（IV, K），現(xiàn)在就可以將密鑰流與密文進(jìn)行異或運(yùn)算并恢復(fù)出明文P'。其次，接收者就可以將解密后的明文P’進(jìn)行分解處理，得到消息和校驗(yàn)和，并計(jì)算解密后的校驗(yàn)和C （M'）。最后，通過(guò)比較解密后的校驗(yàn)和C （M'）與收到的校驗(yàn)和C（M）是否一致，如果一致，則接受此數(shù)據(jù)幀；否則，丟棄此數(shù)據(jù)幀。如圖2所示。

圖2　WEP解密原理圖

4 RC4算法分析

RC4算法是一種高速的輸出反饋序列密碼算法，是日前世界上應(yīng)用最廣泛的序列加密算法之一［3］。該算法由兩部分組成：

密鑰方案算法K SA，由輸入的隨機(jī)密鑰K （64bit或128bit）生成一個(gè)由N個(gè)元素組成的初始排列S（0,1，2….N-1），N一般為256。

偽隨機(jī)密鑰序列生產(chǎn)算法PRGA借由KSA產(chǎn)生的S生成偽隨機(jī)密鑰序列Z［i］。加密時(shí)將此偽隨機(jī)密鑰序列同明文序列相異或就得到密文序列，隨機(jī)密鑰序列同密文序列相異或就就得到明文序列，分別實(shí)現(xiàn)加密和解密的功能。

算法的偽碼描述如下（其中加法結(jié)果均模N，N=256）：

KSA（K）

For i=0，1…N-1 S［i］=i

j=0

Scrambling： For i=0…N-1

j=j+S［i］+K［i mod N］Swap（S［i］, S［j］）

PRGA（K）

i=0

j=0

Generation loop： i=i+1 j=j+S［i］

Swap （S［i］,S［j］）

Output Z［i］=S（S［i］+S［j］）

5 FMS攻擊實(shí)驗(yàn)

FMS攻擊是基于弱IV原理的攻擊方法［4］，現(xiàn)在很多密碼恢復(fù)軟件都是基于該原理如：aircrack，spoonwep等。

試驗(yàn)中客戶端通過(guò)路由器正常訪問(wèn)Internet，攻擊者將網(wǎng)卡調(diào)整為監(jiān)控模式，捕抓客戶端和路由器間的數(shù)據(jù)包，對(duì)捕獲的數(shù)據(jù)包做一些過(guò)濾，獲得只包含弱IV的數(shù)據(jù)包，如果客戶端和路由器的數(shù)據(jù)通信量太小，抓捕數(shù)據(jù)包太慢可以通過(guò)注入攻擊提高抓捕速度，然后利用Aircrack-ng破解路由器的私密密碼。

圖3　FMS成功破解密碼實(shí)驗(yàn)圖

圖4　FMS成功破解密碼實(shí)驗(yàn)圖

由圖3可見(jiàn)，對(duì)于簡(jiǎn)單的密碼wangpingyuki9僅有24秒即可成功破解，而對(duì)于高度復(fù)雜的密碼！@ WPyuki1#0*L成功破解也僅需3分鐘，如圖4所示。究其原因主要是因?yàn)椴糠秩鮅V會(huì)透露私密密鑰的信息，因此無(wú)論設(shè)置多么復(fù)雜的密碼都不能保證其通信安全。

6 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在WEP加密協(xié)議已經(jīng)被淘汰，取而代之的是WPA/WPA2加密協(xié)議，目前其加密算法還被認(rèn)為是安全的，但對(duì)于DOS攻擊還是無(wú)能為力，因此，無(wú)線局域網(wǎng)安全通信還有一段很長(zhǎng)的路要走?！?/p>

參考文獻(xiàn)

［1］ 曹秀英，耿嘉.無(wú)線局域網(wǎng)安全系統(tǒng).北京：電子工業(yè)出版社，2004

［2］ 楊哲.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全攻防實(shí)戰(zhàn)進(jìn)階.北京：電子工業(yè)出版社，2011

［3］ 耿嘉，曹秀英，畢光國(guó).一種攻擊RC4-WEP類密碼的改進(jìn)方法.通信學(xué)報(bào)，2004.1

［4］ 孫思維，胡磊.WEP數(shù)據(jù)加密的協(xié)議的兩種改進(jìn)攻擊.通信學(xué)報(bào)，2010.9

WEP Protocol Security Analysis and FMS Attack

Yang Juan, Cai Minghui
（Urumqi Station of The State Radio Monitoring Center, Urumqi, 830054）

Abstract:This paper outlines the basic principles of WEP protocol and RC4 algorithm, in-depth analysis of the RC4 algorithm and IV weakness attacks,For the defects of IV weakness in WEP protocol, This paper has fulflled a FMS attack.

Keywords:WLAN； EP； FMS attack； IV weakness

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.06.022

中圖分類號(hào)：TN92

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編碼：1672-7274（2016）06-0055-02

作者簡(jiǎn)介：楊 娟，女，1987年生，新疆庫(kù)爾勒市人，碩士，國(guó)家無(wú)線電監(jiān)測(cè)中心烏魯木齊監(jiān)測(cè)站助理工程師。