Протоколы безопасности Wi-Fi: WEP, WPA2, WPA3

Беспроводные сети передают сигналы по воздуху, пересекающие физические границы, которые проводные сети соблюдают. Любой человек в зоне действия сигнала Wi-Fi может попытаться подключиться к сети или перехватить трафик, не получая физического доступа в здание. Поэтому беспроводные сети изначально более уязвимы, чем проводные. Протоколы безопасности — WEP, WPA, WPA2 и WPA3 — постепенно разрабатывались для устранения недостатков своих предшественников. Понимание этой эволюции крайне важно для экзамена Security+ и аудита реальных беспроводных сред.

WEP (Wired Equivalent Privacy) был первым стандартом безопасности 802.11, представленным в 1997 году. Он использовал ключ длиной 40 бит (позднее 104 бита), поточный шифр RC4 и 24-битный вектор инициализации (IV). IV был слишком коротким: всего 16 миллионов возможных значений, поэтому в загруженных сетях IV быстро повторялись. Злоумышленники могли собрать достаточное количество кадров с повторяющимися IV и восстановить секретный ключ с помощью статистического анализа. Такие инструменты, как Aircrack-ng, позволяют взломать WEP за несколько минут, перехватив всего 50 000 пакетов. WEP полностью скомпрометирован и никогда не должен использоваться.

WPA (Wi-Fi Protected Access) был выпущен в 2003 году как экстренное решение на период завершения работы над стандартом 802.11i. В WPA появился TKIP (Temporal Key Integrity Protocol), добавивший функцию смешивания ключей для каждого пакета и счётчик последовательности, чтобы устранить проблему повторного использования IV в WEP. Также была добавлена проверка целостности сообщения (MIC) под названием Michael для обнаружения изменения пакетов. Однако TKIP по-прежнему использует RC4 и наследует некоторые его уязвимости. WPA разрабатывался для работы на существующем оборудовании WEP после обновления встроенного ПО и теперь считается устаревшим.

WPA2 реализует полный стандарт IEEE 802.11i и в 2004 году заменил WPA в качестве основного протокола безопасности Wi-Fi. Ключевое улучшение — CCMP (Counter Mode with CBC-MAC Protocol), использующий AES вместо RC4. AES-CCMP обеспечивает шифрование и защиту целостности с помощью 128-битного ключа. У WPA2 есть два режима: Personal (PSK) использует общий пароль и подходит для домов и небольших офисов, а Enterprise (802.1X/RADIUS) использует отдельные сертификаты или учётные данные для каждого пользователя в корпоративных средах.

Безопасность WPA2-PSK зависит от четырёхэтапного рукопожатия, происходящего при подключении клиента. AP и клиент доказывают, что знают предварительно установленный ключ, обмениваясь одноразовыми числами и вычисляя парный временный ключ (PTK). Перехватив это рукопожатие, злоумышленник может выполнить атаку по словарю в автономном режиме — проверить миллионы паролей, не взаимодействуя с AP. Более новая атака PMKID (2018) извлекает один кадр PMKID из первого сообщения EAPOL, устраняя необходимость перехватывать полную аутентификацию клиента и делая пассивный перехват ненужным для взлома WPA2-PSK.

WPA3 был представлен в 2018 году для устранения недостатков WPA2. Самое важное улучшение — замена четырёхэтапного рукопожатия PSK на SAE (Simultaneous Authentication of Equals), также называемый Dragonfly. SAE обеспечивает прямую секретность: перехваченный трафик нельзя расшифровать задним числом, даже если пароль позднее будет скомпрометирован. Кроме того, SAE предотвращает атаки по словарю в автономном режиме, поскольку каждая попытка входа требует взаимодействия с AP. WPA3-Enterprise требует набор средств безопасности с уровнем 192 бита для сред с конфиденциальными данными. WPA3 также вводит Enhanced Open (OWE), шифрующий открытые сети без требования пароля.

PMF (Protected Management Frames), определённый в стандарте 802.11w, обеспечивает защиту целостности кадров управления, например кадров деаутентификации и разъединения. Без PMF такие кадры не проходят аутентификацию, и любой человек в зоне действия радиосигнала может подделать их, выполняя атаки деаутентификации, которые отключают клиентов от сети. PMF необязателен в WPA2, но обязателен в WPA3. Включение PMF в сетях WPA2 блокирует большинство атак на основе деаутентификации, включая подготовительный этап многих атак с двойником и атак с перехватом рукопожатия.

WPS (Wi-Fi Protected Setup) был разработан для упрощения подключения устройств к сетям WPA2 с помощью 8-значного PIN-кода или кнопки. Метод с PIN-кодом имеет критический недостаток: 8-значный PIN фактически состоит из двух независимых 4-значных PIN-кодов, проверяемых отдельно, что сокращает пространство ключей со 100 миллионов до 11 000 комбинаций. Инструменты Reaver и Bully могут подобрать PIN-код WPS методом полного перебора за несколько часов. Даже после блокировки некоторые AP сбрасывают таймер блокировки. WPS на основе PIN-кода следует полностью отключить; WPS с кнопкой имеет более короткое окно для атаки, но всё равно создаёт риск.

Выбор надёжного шифрования для беспроводной сети включает подбор правильного протокола и конфигурации. Рекомендуемый порядок от самого надёжного к наименее надёжному таков: WPA3-Enterprise > WPA3-Personal > WPA2-Enterprise > WPA2-Personal. Для WPA2/3-Personal используйте парольную фразу длиной не менее 20 случайных символов, чтобы противостоять атакам по словарю в автономном режиме. Полностью избегайте TKIP — используйте только CCMP/AES. Настраивайте наборы шифров явно, а не разрешайте смешанный режим, который ради обратной совместимости со старыми устройствами может выбрать более слабые шифры.

На экзамене Security+ часто проверяется умение сравнивать беспроводные протоколы. Основные различия: WEP использует RC4 и сломанный короткий IV — это всегда неправильный выбор. WPA/TKIP устарел и также использует RC4. WPA2/CCMP использует AES и является текущим минимально приемлемым стандартом. WPA3/SAE добавляет прямую секретность и устраняет атаки по словарю в автономном режиме. Режим Enterprise (802.1X/RADIUS) всегда безопаснее режима Personal/PSK для организаций. Запомните эти различия и причины появления каждого стандарта.

Многие нормативные стандарты требуют определённых средств защиты беспроводных сетей. PCI-DSS требует WPA2 или более высокой версии с шифрованием AES для любой беспроводной сети, входящей в область действия требований к данным держателей карт. Организации также должны ежеквартально проводить инвентаризацию всех беспроводных точек доступа и проверять наличие Rogue AP. HIPAA требует шифровать беспроводные данные, содержащие PHI. Аудиторы проверяют документацию сети, стандарты шифрования, программы обнаружения Rogue AP и периодические оценки уязвимостей беспроводной сети. Отказ от перехода с WEP или WPA/TKIP в среде, подпадающей под PCI, может привести к значительным штрафам.

В этом уроке Вы узнали, что WEP полностью скомпрометирован из-за короткого IV и уязвимостей RC4 и никогда не должен использоваться; WPA2/CCMP использует AES, но WPA2-Personal уязвим для атак по словарю в автономном режиме на перехваченные четырёхэтапные рукопожатия; а WPA3/SAE обеспечивает прямую секретность и предотвращает автономный взлом, требуя активного взаимодействия с AP. Далее мы рассмотрим конкретные атаки на беспроводные сети, включая атаки с двойником и методы деаутентификации.