Jan Kończak

This page is read only. You can view the source, but not change it. Ask your administrator if you think this is wrong.
===== Zabezpieczenia sieci bezprzewodowych =====

==== WEP ====

Pierwsze rozwiązania dotyczące zabezpieczania sieci funkcjonowały pod mylącą
nazwą WEP (//wired equivalent privacy//).

WEP jest słaby kryptograficznie i praktycznie nie zapewnia bezpieczeństwa.

==== WPA (Wi-Fi Protected Access) ====

=== WPA i WPA2 ===

<small>
WEP stało się za słabe do zabezpieczania sieci zanim opracowano oficjalny
standard IEEE 802.11i mający być jego następcą.
</small>

Na podstawie szkicu standardu IEEE 802.11i organizacja Wi-Fi Alliance przyjęła
w 2003 roku nowe rozwiązania zapewniające bezpieczeństwo pod nazwą **WPA**
(Wi-Fi Protected Access).

Po przyjęciu ostatecznej wersji standardu [[https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11i-2004|IEEE 802.11i]]
w 2004 roku organizacja Wi-Fi Alliance określiła jego rozwiązania jako **WPA2**
(Wi-Fi Protected Access 2).
<small>Sam standard 802.11i nie używa nazwy WPA2, tylko RSN (Robust Security Network).</small>

WPA i WPA2 nie różnią się od siebie istotnie.

=== WPA3 ===

Po kilkunastu latach, głównie na skutek odkrycia
[[https://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_Protected_Access#Security_issues|podatności]]
mechanizmów WPA/WPA2, opracowano i ogłoszono przyjęcie w 2018 roku kolejnej wersji
WPA – **WPA3**.

WPA3 wprowadza istotne zmiany w zabezpieczeniach w porównaniu do WPA2.
<small>
[[https://www.wi-fi.org/news-events/newsroom/wi-fi-alliance-introduces-wi-fi-certified-wpa3-security|[1]]]
[[https://www.wi-fi.org/discover-wi-fi/security|[2]]]
[[https://www.wi-fi.org/file/wi-fi-protected-access-security-considerations|[3]]]
</small>

==== Uwierzytelnianie w WPA/2/3 ====

Uwierzytelnianie (//authentication//) to proces w którym sprawdza się czy osoba
podająca się za uprawnioną do łączenia się z siecią jest osobą za którą się
podaje.

WPA/2/3 określa dwa profile uwierzytelniania: **WPA-Personal** i **WPA-Enterprise**. \\
WPA3 dodatkowo pozwala tworzyć sieci otwarte (bez uwierzytelniania).

Mechanizmy uwierzytelniania w WPA/2/3:
<html><div style="margin-top:-1.2em"/></html>
|      ^ <small>//brak uwierzytelniania//</small> ^ WPA-Personal ^ WPA-Enterprise ^ 
^ WPA  |   <html><div style="margin-top:1em"/>—</div></html>   |  <html><div style="margin-top:1em"/>PSK</div></html>  |  <html><div style="margin-top:2em"/>EAP</div></html>  |
^ WPA2 |  :::  |  :::  |  :::  |
^ WPA3 |  OWE  |  SAE  |  :::  |

=== OWE ===

Od standardu WPA3 możliwe jest tworzenie sieci szyfrowanych __bez__ uwierzytelniania.
W takich sieciach do wygenerowania potrzebnych kluczy używa się
[[https://en.wikipedia.org/wiki/Opportunistic_Wireless_Encryption|OWE]]
([[https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc8110|RFC 8110]]), rozwiązania które na bazuje 
protokole [[https://pl.wikipedia.org/wiki/Protok%C3%B3%C5%82_Diffiego-Hellmana|Diffiego-Hellmana]].
\\
<small>Protokół DH pozwala wygenerować tajny klucz bez żadnego wspólnego sekretu
znanego osobom generującym klucz.</small>

<small>Sieci wykorzystujące [[https://en.wikipedia.org/wiki/Opportunistic_Wireless_Encryption|OWE]]
są nazywane przez Wi-Fi Alliance [[https://www.wi-fi.org/news-events/newsroom/wi-fi-certified-enhanced-open-delivers-data-protection-in-open-wi-fi-networks|Wi-Fi Enhanced-Open]]</small>

=== WPA-Personal ===

**PSK** ([[https://en.wikipedia.org/wiki/Pre-shared_key|Pre-shared Key]]),
używane przez WPA i WPA2, wymaga znajomości przez klienta i AP
**wspólnego sekretu** – ciągu 256 bitów. Zwykle taki ciąg jest skrótem
kryptograficznym z **"hasła"** o długości od 8 do 63 znaków.

Wady uwierzytelniania WPA-PSK/WPA2-PSK:
  * podatność na słownikowe ataki offline,
  * siła zabezpieczenia zależy od siły hasła,
  * znane (i częściowo niezałatane) podatności, np. [[https://en.wikipedia.org/wiki/KRACK|KRACK]],
  * <small>znając PSK i słuchając pełnej komunikacji (od nawiązania  połączenia) można deszyfrować transmisję.</small>

**SAE** ([[https://en.wikipedia.org/wiki/Simultaneous_Authentication_of_Equals|Simultaneous Authentication of Equals]]),
używane w WPA3, jest rozwinięciem protokołu Diffiego-Hellmana w którym strony
muszą dodatkowo znać wspólny sekret (tworzony z **hasła**). W SAE podsłuchanie
komunikacji nie pozwala poznać tego sekretu, nie pozwala na ataki słownikowe na
przechwyconej komunikacji i nie pozwala znając sekret wygenerować klucza z
podsłuchanej komunikacji.
\\
Przez brak możliwości dopasowania hasła do przechwyconej komunikacji SAE
uznaje się za odporne na ataki słownikowe, stąd nie wprowadzono dolnych
ograniczeń na długość hasła.

<small>Matematyczne podstawy działania SAE: https://asecuritysite.com/encryption/dragonfly</small>

Na skutek zignorowania w trakcie tworzenia WPA-3 znanych wcześniej,
zgłaszanych i załatanych w innych zastosowaniach podatności wymiany
dragonfly([[https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc7664#section-3.3|RFC 7664]])
na ataki czasowe, w niektórych implementacjach WPA3-SAE możliwe jest
przeprowadzenie ataków pozwalających odkryć hasło ([[https://wpa3.mathyvanhoef.com/|dragonblood]]).

  
=== WPA-Enterprise ===
  
Profil WPA-Enterprise używa mechanizmu wcześniej zdefiniowanego dla sieci
przewodowych – [[https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.1X|802.1X]].
\\
W uwierzytelnianiu biorą udział trzy urządzenia: stacja (suplikant), AP i **serwer
uwierzytelniający**.
\\
Główną cechą WPA/2/3-EAP jest **scentralizowane uwierzytelnianie**.
\\
<small>Do uwierzytelniania wykorzystywany jest serwer implementujący protokół
[[https://en.wikipedia.org/wiki/RADIUS|RADIUS]].\\
Jednym z wiodących implementacji takiego serwera jest FreeRADIUS
([[http://wiki.freeradius.org/guide/WPA-HOWTO|przykładowa konfiguracja]]). \\
Otwarta dokumentacja dla sieci Eduroam – przykład wdrożenia sfederalizowanego uwierzytelniania:
[[https://wiki.geant.org/pages/viewpage.action?pageId=121346286|en]],
[[https://www.eduroam.pl/index.php?page=doc&lang=pl|pl]]</small>


W WPA/2/3-EAP, stacja i AP wymieniają się wiadomościami protokołu EAP (opakowanymi w protokół EAPOL).
\\
AP i serwer uwierzytelniający wymieniają się wiadomościami protokołu EAP (opakowanymi w protokół RADIUS).
\\
<html><div style="margin-top:-1.2em"/></html>
  - stacja i AP wymieniają się tożsamościami
  - AP wysyła żądanie dostępu od stacji do serwera uwierzytelniającego
  - serwer uwierzytelniający proponuje sposób uwierzytelniania i wysyła za pośrednictwem AP żądanie o dane uwierzytelniające do stacji
  - stacja za pośrednictwem AP odpowiada serwerowi uwierzytelniającemu((lub żąda innego sposobu uwierzytelniania, co cofa proces do poprzedniego kroku))
  - serwer uwierzytelniający wysyła do AP zgodę na dostęp (lub odmowę)
  - AP wpuszcza do sieci stację

Protokół **[[https://en.wikipedia.org/wiki/Extensible_Authentication_Protocol|EAP]]**
pozwala uzgodnić jeden z wielu dostępnych sposobów uwierzytelniania i przekazać dane
uwierzytelniające. Wiadomości protokołu EAP (ani EAPOL) nie są szyfrowane.
\\
Dostępne metody uwierzytelniania to między innymi:
  * <small>PSK (uwierzytelnianie oparte o pre-shared key) i PWD (uwierzytelnianie oparte o hasło)</small>
  * TLS (uwierzytelnianie oparte o certyfikat klienta)
  * przesłanie kolejnych danych uwierzytelniających wewnątrz szyfrowanego tunelu – [[https://en.wikipedia.org/wiki/Protected_Extensible_Authentication_Protocol|PEAP]], TTLS, FAST, wewnątrz którego można stosować:
    * uwierzytelnianie oparte o nazwę użytkownika i hasło
    * uwierzytelnianie oparte o certyfikat klienta

=== WPS ===
    
**[[https://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_Protected_Setup|WPS]]** to zbiór
rozwiązań mających ułatwiać osobom nietechnicznym korzystanie z zabezpieczeń
WPA2-PSK / WPA3-SAE.
\\
Część implementacji WPS (np. //pin//) nie zapewnia bezpieczeństwa sieci.
\\
Inne (jak np. powszechny dzisiaj //push button//) są uważane za bezpieczne.

=== Klucz PMK ===

**W wyniku uwierzytelnienia((każdego – zarówno PSK, EAP, OWE, SAE jak i EAP))
klient i access point generują identyczny klucz PMK (Pairwise Master Key)
używany później na potrzeby szyfrowania.**

==== Szyfrowanie w WPA/2/3 ====

**Działanie szyfrowania nie zależy od zastosowanego w sieci uwierzytelniania.**

Do szyfrowania ramek wysłanych między AP a jednym odbiorcą wykorzystuje się
klucz PTK (Pairwise Transient Key). **Klucz PTK jest** generowany z klucza PMK
i powinien być **regularnie zmieniany**. Stąd szyfrowanie używane w WPA/2/3
określa się jako używający kluczy dynamicznych.

Ramki wysłane przez AP do wielu odbiorców (rozgłoszeniowych bądź multicastowych)
są szyfrowane używając klucza GTK (group temporal key), klucza generowanego
przez AP, regularnie zmienianego i wysłanego klientom.

<small>Wszystkie klucze używane do szyfrowania są symetryczne.</small>

Podłączone stacje muszą na żądanie AP zmieniać klucze szyfrujące na karcie
sieciowej.

Do generowania kluczy i szyfrowania można używać algorytmów:
    * [[https://pl.wikipedia.org/wiki/Temporal_Key_Integrity_Protocol|TKIP]] (wymagane wsparcie w WPA, opcjonalnie wspierane w WPA2, zabronione w WPA3)
    * [[https://en.wikipedia.org/wiki/CCMP_(cryptography)|CCMP (AES)]] (opcjonalnie wspierane w WPA, wymagane wsparcie w WPA2 i WPA3)
    * [[https://en.wikipedia.org/wiki/Galois/Counter_Mode|GCMP]] (wprowadzone w WPA3)

<small>
Klucze używane do szyfrowania mają długość 128, 192 bądź 256 bitów.
</small>
    
==== Zabezpieczenie ramek zarządzających  ====

Dostępny do dawna, ale wymagany dopiero w WPA3 i od tego momentu powszechnie
implementowany standard [[https://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11w-2009|802.11w]]
wymaga zabezpieczania ramek zarządzających, co zapobiega podrabianiu ramek
m. inn. rozłączających klienta od AP([[https://en.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi_deauthentication_attack|deauth attack]]).

<small>Zabezpieczenie polega na szyfrowaniu (ramki do jednego odbiorcy) lub kryptograficznym podpisywaniu (ramki do wielu odbiorców) ramek przez ich nadawcę</small>

==== (Stare) linki ====
      
<small>
WEP, WPA{,2,3} dobrze opisuje artykuł: https://www.nastykusieci.pl/wpa3/ i https://www.cyberbajt.pl/raport/377/0/378/
</small>