无线安全：无线局域网的安全性研究(1)

今天，无线局域网已与有线局域网紧密地结合在一起，并且已经成为市场的主流产品。在无线局域网上，数据传输是通过无线电波在空中广播的，因此在发射机覆盖范围内数据可以被任何无线局域网终端接收。安装一套无线局域网就好象在任何地方都放置了以太网接口。因此，无线局域网的用户主要关心的是网络的安全性，主要包括接入控制和加密两个方面。除非无线局域网能够提供等同于有线局域网的安全性和管理能力，否则人们还是对使用无线局域网存在顾虑。

一、IEEE802.11b标准的安全性

IEEE 802.11b标准定义了两种方法实现无线局域网的接入控制和加密：系统ID(SSID)和有线对等加密(WEP)。

1、认证

当一个站点与另一个站点建立网络连接之前，必须首先通过认证。执行认证的站点发送一个管理认证帧到一个相应的站点。 IEEE 802.11b标准详细定义了两种认证服务：－开放系统认证（Open System Authentication）：是802.11b默认的认证方式。这种认证方式非常简单，分为两步：首先，想认证另一站点的站点发送一个含有发送站点身份的认证管理帧；然后，接收站发回一个提醒它是否识别认证站点身份的帧。 －共享密钥认证（Shared Key Authentication）：这种认证先假定每个站点通过一个独立于802.11网络的安全信道，已经接收到一个秘密共享密钥，然后这些站点通过共享密钥的加密认证，加密算法是有线等价加密（WEP）。 共享密钥认证的过程如图1所示，描述如下：

（1） 请求工作站向另一个工作站发送认证帧。

（2） 当一个站收到开始认证帧后，返回一个认证帧，该认证帧包含WEP服务生成的128字节的质询文本。

（3） 请求工作站将质询文本复制到一个认证帧中，用共享密钥加密，然后再把帧发往响应工作站。

（4） 接收站利用相同的密钥对质询文本进行解密，将其和早先发送的质询文本进行比较。如果相互匹配，相应工作站返回一个表示认证成功的认证帧；如果不匹配，则返回失败认证帧。

图1 共享密钥认证

认证使用的标识码称为服务组标识符（SSID：Service Set Identifier），它提供一个最底层的接入控制。一个SSID是一个无线局域网子系统内通用的网络名称，它服务于该子系统内的逻辑段。因为SSID本身没有安全性，所以用SSID作为接入控制是不够安全的。接入点作为无线局域网用户的连接设备，通常广播SSID。 2、WEP
IEEE 802.11b规定了一个可选择的加密称为有线对等加密，即WEP。WEP提供一种无线局域网数据流的安全方法。WEP是一种对称加密，加密和解密的密钥及算法相同。WEP的目标是： 接入控制：防止未授权用户接入网络，他们没有正确的WEP密钥。
加密：通过加密和只允许有正确WEP密钥的用户解密来保护数据流。
IEEE 802.11b标准提供了两种用于无线局域网的WEP加密方案。第一种方案可提供四个缺省密钥以供所有的终端共享—包括一个子系统内的所有接入点和客户适配器。当用户得到缺省密钥以后，就可以与子系统内所有用户安全地通信。缺省密钥存在的问题是当它被广泛分配时可能会危及安全。第二种方案中是在每一个客户适配器建立一个与其它用户联系的密钥表。该方案比第一种方案更加安全，但随着终端数量的增加给每一个终端分配密钥很困难。

图2 WEP加密过程

WEP加密的算法如图2所示，过程如下：
（1） 在发送端，WEP首先利用一种综合算法对MAC帧中的帧体字段进行加密，生成四字节的综合检测值。检测值和数据一起被发送，在接收端对检测值进行检查，以监视非法的数据改动。
（2） WEP程序将共用密钥输入伪随机数生成器生成一个键序，键序的长度等于明文和综合检测值的长度。
（3） WEP对明文和综合检测值进行模二加运算，生成密文，完成对数据的加密。伪随机数生成器可以完成密钥的分配，因为每台终端只用到共用密钥，而不是长度可变的键序。
（4） 在接收端，WEP利用共用密钥进行解密，复原成原先用来对帧进行加密的键序。
（5） 工作站计算综合检测值，随后确认计算结果与随帧一起发送来的值是否匹配。如果综合检测失败，工作站不会把MSDU（介质服务单元）送到LLC（逻辑链路控制）层，并向MAC管理程序发回失败声明。