无线网络安全测试初探

随着技术的发展，无线网络wifi遍布每个角落，殊不知隐藏其中的风云涌动。

这学期上了计算机网络，但是学过了其中的浅浅知识，有点无聊，正好看到IEEE 802.11，加上最近护网杯出了一题与无线AP流量包的分析题目，赛终依旧0解。遂自行学习一波知识，从原理入手，动手实验，归纳一番。

基础知识

AP：Access Point,中文名”无线访问接入点“，在本篇文章中，无线路由器也指AP。AP的功能主要使无线设备能够快速轻易地与无线网络连接，是无线设备与有线局域网络的桥梁。

IEEE 802.11协议：说起无线网络，那么就不得不提到IEEE 802.11标准，该协议主要用于解决终端之间的无线接入，包括wifi，蓝牙等等。所以，学习无线网络的相关知识，翻阅IEEE 802.11文档是必须的。

Aircrack-ng：一个与IEEE 802.11标准的无线网络分析有关的安全软件。

SSID：Service Set Identifier ，中文名为服务集标识。在本篇中，运用Aircrack-ng的界面中，有出现BSSID和ESSID，在其中BSSID指的是AP的MAC地址，ESSID为AP的名称。

 

加密模式

WPS加密（Wi-FI Protected Setup）

在早期的wifi中，人们发现wifi的便利性，相应地，为了维护个人或集体的数据隐私，也添加了无线网络加密认证。但由于早期的认证步骤过于繁杂，干脆不做任何加密安全的设定，从而引发许多安全问题，于是WPS加密模式应运而生。通过该模式，用户只需在每次连接无线路由器上的WPS按键（Push Button Condiguration，按钮模式）或者输入此时路由器的PIN码（Pin Input Configuration,个人识别码模式），就能将新设备加入无线网络中。

如果你听说过爆破PIN码，继而得到wifi密码这种操作也正是个人识别码模式的缺陷，或者说是WPS的漏洞。PIN码是由8位纯数字组成的，第8位为校验位，而这一位是可以通过前7位计算的。在验证PIN码时，会先检测前四位，如果验证成功，则反馈一条信息。而通过这点，爆破前四位，由反馈的信息验证，即可得到正确的前四位，剩余的四位中，因为最后一位是通过PIN码前7位算出的，只需再爆破后四位中的前三位，我们就可以爆破得到AP的PIN码。

WPS也叫作QSS，一般在路由器的“QSS安全设置”页面即可找到。（并不是所有的无线路由器都支持WPS）

另外，大多数路由器默认的QSS是关闭的，需要手动开启。

WEP加密（Wired Equivalent Privacy,有效等效保密协议）

说起WEP，大家并不陌生，在八年前那个时候，wifi的兴起，“蹭网“的热情，想必都经历过。虽然，WEP已经逐渐被WPA-PSK/WPA2-PSK模式取代，但是打开你的手机无线网络，相信在众多的wifi中，你还是能发现那么一两个WEP的wifi。

WEP工作原理是通过使用RC4（Rivest Cipher）串流技术加密，并使用CRC32（循环冗余校验）校验和保证资料的正确性。

如上图，WEP使用RC4的算法产生伪随机序列流，将其与要传输的明文进行xor运算，再利用CRC算法生成ICV完整性校验值，再将刚刚的xor内容和ICV组合在一起，完成传输。其中，RC4的秘钥由初始化向量IV（24位）和用户秘钥SK组成。当然，解密过程即是加密过程的逆推，首先检验CRC的值，进行完整性校验，提取出IV值，和对应的用户私钥SK通过RC4计算出伪随机序列号，进行xor运算，计算出ICV’值。再通过对比原先的ICV值，判断数据正确性。

可以发现上述的过程中，如果攻击者获得了两段由相同的RC4密钥流序列加密后得到的密文，只需xor下，得到的也就是两段明文的xor内容，那么密钥就会失效。其次，初始化向量IV对于整个RC4的加密过程中，起到关键作用。先甩个国外的文档whatswrongwithwep.pdf，其中描述了IV重用问题引起的WEP容易被破解的关键原因。

如果加密时使用的IV值相同，那么对于使用相同的数据帧加密密钥是不安全的。

再者之前提到过WEP的初始化向量IV为24位，每个传输的数据帧任意选择其中一个IV值进行加密。也就是说IV的选择范围只有224。假设IV初始值设为0，每传送一个数据帧，IV值增加1，这样在传输224个数据帧后就会遇到IV重用问题。而导致WEP容易被破解的原因，正是因为这个原因，对于通讯繁忙的AP，很可能在短期内导致IV的重复使用。

再者，由于IV是明文传送的，因此攻击者能获得两个或多个使用相同密钥的数据帧，就可以使用静态分析来恢复明文。 下面测试的破解WEP过程中，ArpRequest注入攻击原理是就是通过读取交互设备之间的ARP请求报文，并伪造报文再次重发出去，从而刺激AP产生更多的数据包，以供抓取更多的IVS数据包，加快破解速度。

而对于wep引发的安全问题，人们也采取了以下措施：

1、使用WPA-PSK/WPA2-PSK模式

2、设置无线网络MAC地址过滤

WPA-PSK/WPA2-PSK加密（Wi-Fi Protected Access）

说到这里，有个疑问，为什么WPA-PSK/WPA2-PSK加密合在一起讲呢？其实大同小异，你可以这样认为，WPA是为了弥补WEP缺陷所研究的加密模式，WPA2则是WPA的升级版本。关于WPA-PSK/WPA2-PSK网上有许多不错的学习链接，不再赘述，这里放两个学习链接1、学习链接2。

在阅读相应的文档，你会发现，WPA引用了IEEE802.1x的身份认证标准：EAP（Extensible Authentication Protocol）。其包括TKIP（临时密钥完整性协议）和MIC（消息完整性检查）。WEP使用64位或128位加密密钥，必须在无线接入点和设备上手动输入，并且不会更改。TKIP使用每个数据包密钥，这意味着它为每个数据包动态生成一个新的128位密钥，从而防止类似攻击WEP的攻击方式。而MIC，旨在防止攻击者更改和重新发送数据包，取代了之前WEP标准使用的CRC（循环冗余校验）。

WPA2较WPA采用了更加强大的AES-CCMP取代WPA中的TKIP/MIC,AES-CCMP(AES Counter Mode CBC-MAC Protocol) 结合了两种复杂的加密技术（计数器模式和CBC-MAC），从而在移动客户端和接入点之间提供强大的安全协议。之所以使用AES，一是AES加密算法安全性比TKIP更高，而且在使用TKIP算法时，路由器的吞吐量会下降，进而影响到路由器的性能。

另外不得不提，今年一月份，Wi-Fi联盟发布了WPA3，相比较WPA2，又多了一些安全性的改性，有兴趣可以深入研究一番哦。

 

环境设置

测试配置

数台品牌不同的安卓手机，数台PC以及默认驱动为rt7601u型号为Ralink的无线网卡，TP路由器。

外置网卡配置

接下来使用iwconfig -a的命令可以查看所有无线网卡的信息，默认的外置网卡名为wlan0。

使用iwconfig命令，可以查看wlan0网卡的详细信息。

但是发现该wlan0网卡并没有处于嗅探状态monitor监听模式，所以接下来需要激活网卡至monitor监听模式。使用Aircrack-ng中的airmon-ng工具激活，执行命令：airmon-ng start wlan0。

已将wlan0更改为wlan0mon，且处于monitor监听模式，再次执行命令ifconfig可以看到

再次执行命令iwconfig验证是否处于monitor监听模式。

可以看到网卡wlan0mon已经处于嗅探状态monitor监听模式，设置嗅探成功。

当然此时再次查看wireshark的抓包界面，也可以看到mon0。

接下来进行一些相关的测试。

 

测试目标

测试环境一：WPA-PSK/WPA2-PSK模式

该模式下路由配置如下，名称为T35t

密码为t35ttest

实验步骤

执行命令# airodump-ng wlan0mon查看周围无线设备，发现测试目标T35t（T35t为该路由器ESSID号），频道11以及其他信息。

过滤语句airodump-ng wlan0mon –bssid 30:FC:68:CA:13:DF -c 11只查看跟该设备相关的无线信号。

可以看到存在设备mac地址为00:00:00:00:00:00（就是那串模糊的，懂不·—·）的设备正在连接该路由器

嗯，接下来使用命令airodump-ng wlan0mon –bssid 30:FC:68:CA:13:DF -c 11 -w capture_wap将该信号抓取保存为前缀名为capture_wap的文件，执行该条命令界面运行如下：

打开新的命令行界面（注意：之前的命令行界面不要关闭），然后执行命令aireplay-ng -0 1 -a 30:FC:68:CA:13:DF -c 00:00:00:00:00:00 wlan0mon

执行成功后，正常情况下，稍等几秒，原先界面右上角即会出现WPA handshake: 30:FC:68:CA:13:DF，意味着成功抓到握手包，接下来只需字典爆破握手包即可。

执行命令aircrack-ng capture_wap-01.cap，查看捕获握手包数据信息。

执行命令aircrack-ng capture_wap-01.cap -w dictiontry.txt，爆破字典为dictiontry.txt文件。

成功找到密码t35ttest。

测试坑点一：

执行命令airodump-ng wlan0mon查看周围无线设备时，如果发现界面右上角存在 fixed channel mon0: -1字样，那么，建议换成kali虚拟机重新测试吧，原因是因为操作系统内核不兼容。之前尝试ubuntu16.04抓握手包，半天抓不到，网上去找原因，才知道是这里出了问题。

测试坑点二：

在进行aireplay-ng -0 1 -a 30:FC:68:CA:13:DF -c 00:00:00:00:00:00 wlan0mon这条命令时，发现了一些问题。首先，该命令是执行Deauth攻击加速破解过程的命令，原理是通过发送Deauth的数据包，将已连接至无线路由器的合法客户端强制断开，此时，客户端就会重新自动重新连接无线路由器，也就是在这个过程中，有机会获得WPA-PSK握手验证的完整数据包。而这条命令中-0参数表示采用Deauth攻击模式，后面紧跟着攻击次数1次，-a参数后跟AP的MAC地址，-c参数后跟客户端的MAC地址，此命令也就表示为，采用Deauth攻击模式，将MAC地址为00:00:00:00:00:00客户端与MAC地址为30:FC:68:CA:13:DFAP之间的通信强制断开1次。其次，在经过几次测试中发现，除各型号安卓机型外，苹果手机在收到Deauth攻击后，重新连接AP的时段中，抓不到相应的握手包，而其他设备，均可抓到握手包。这里排除其他原因，单纯地看,苹果手机好像略高一畴。^……^！

测试环境二：WEP模式

配置的AP如下，设置WEP模式下的秘钥为12345

实验步骤

同样执行airodump-ng wlan0mon探测周围的设备

由上图可知当前目标AP的工作频道为11，相应地，过滤出当前AP可以清晰看到与当前AP进行连接的其他设备。

执行命令airodump-ng wlan0mon –bssid 30:FC:68:CA:13:DF -c 11

上图可以查看详细的交互设备MAC，模糊处的MAC地址为00:00:00:00:00:00。

接下来抓取IVS数据报文，执行命令airodump-ng –ivs -w capture_wep -c 11 wlan0mon –bssid 30:FC:68:CA:13:DF，该条命令表示只抓取bssid为30:FC:68:CA:13:DF的IVS数据报文，并将其保存至前缀名为capture_wep的文件中。

执行完上条命令后，新开一个命令行界面，执行命令aireplay-ng -3 -b 30:FC:68:CA:13:DF -h 00:00:00:00:00:00 wlan0mon，该命令参数-3 表示采用ArpRequest注入攻击模式，-b后紧跟AP的MAC地址，-h后紧跟客户端MAC地址。ArpRequest注入攻击原理是通过读取交互设备之间的ARP请求报文，并伪造报文再次重发出去，从而刺激AP产生更多的数据包，以供抓取更多的IVS数据包，加快破解速度。在执行该条命令后，查看之前的界面可以发现Data列的数据一直在增加。

然后再新开一个界面，执行命令aircrack-ng capture_wep-01.ivs，Aircrack-ng就会自动进行破解。

成功破解密码12345，耗时大概两分多钟。什么，密码设置的太简单了，那接下来设置个比较难的呗：#fl?2a&*6^g{

按照上面的命令，依旧破解下来，也只是多花了几分钟的时间，这还是除去虚拟机的配置，hhh~

所以如果还是WEP的，赶紧换WPA2吧，亡羊补牢，哪怕还没亡羊。

测试环境三：WPS模式

无线路由器PIN码设置为54808782

实验步骤

该模式下，可以使用Reaver工具强制爆破PIN码，通过PIN码得到wifi密码。

同样先使用airmon-ng start wlan0进行网卡嗅探

查看到目标AP的SSID即可开始测试，这里依旧与之前的MAC地址相同：30:FC:68:CA:13:DF

执行命令reaver -i wlan0mon -b 30:FC:68:CA:13:DF -p 54808782，稍等一会，即会出现以下界面

可以看到已经破解成功。当然，这是在已知PIN码情况下，进行的测试。在不知PIN码的情况下只能爆破，基本上是个几天几夜，对应的命令为reaver -i wlan0mon -b 30:FC:68:CA:13:DF -vv。

虽然许多路由器默认关闭WPS，但还是建议大家认真检查下，如果开了QQS，顺手把它关了吧。反正也就是举手之劳，省掉一个安全隐患，何乐不为？

 

结语

以上的种种测试，均是自行配置设备，再自行测试，学术不精，见谅。实践出真知，了解攻击原理，有助于更好部署防御措施。“害群之马者坏人也，非兵也”，自行斟酌，三思后行。