無線網路使用開放性介質,如果傳輸鏈路沒有採取適當的加密保護,使用上的風險就會大幅增加。起初,有線等級隱私(wep)標準被視為無線安全的解決方案。不過在802.11問世的前四年,研究人員發現wep並不安全。
為什麼還要知道wep呢?
老舊裝置,特別是手持應用方面的裝置,也許缺乏足夠的處理能力而無法執行得更為順暢,因此wep已經算是最佳的選擇了。此外,較新的技術如tkip仍舊會用到wep的幀處理過程,因此了解wep也就十分重要了。
wep用來保護資料的rc4密碼鎖屬於對稱性金鑰串流密碼鎖(stream cipher)。
串流密碼鎖會用到稱為金鑰串流(keystream)的bit串流。金鑰串流隨後會與訊息結合,產生密文(ciphertext)。為了還原原始訊息,接收端會以相同的金鑰串流處理密文。rc會利用異或(xor)運算結合金鑰串流與密文。過程如下:
串流密碼鎖的運作方式:
通常會先選用一把較短的金鑰,然後將之展開為與訊息等長的偽隨機數金鑰串。偽隨機數產生器(pseudorandom number generator,簡稱 prng)是一組用來將金鑰展開為金鑰串的規則。為了還原資料,雙方必須擁有相同的金鑰,並且使用相同的演算法,將金鑰展開為偽隨機數序列。
乙個完全隨機的金鑰串通常稱為單次密碼簿,目前已知惟一可以防範任何攻擊的加密方式。單次密碼簿很少使用,因為除了金鑰串必須完全隨機,並與受保護的資料等長,而且還不得重複使用。何況這些密碼簿還得安全地送到接收者手上。
串流密碼鎖是安全與實際應用下的折衷產物。單次密碼簿所具備的完全隨機性雖然吸引人,但考慮到實際的困難以及產生與傳遞解密檔案的成本,實際上並不值得採用。串流密碼鎖所使用的金鑰串的隨機程度雖然較低,但已足夠應付絕大多數的應用。
wep本身提供了一些機制——幀主體加密機制(frame body encryption)主要用來提供機密性。完整性檢驗機制(integrity check sequence)在傳送過程中用來保護資料,讓接收者得以驗證所收到的資料,在傳送過程中未被改動過。
wep需要三種輸入項:
需要保護的原始資料(payload),來自上層協議棧(protocol stack)。
金鑰(secret key),用來加密幀。依實現方式的不同,可以用bit串(string of key bits)或者數字(key number)來指定金鑰,wep允許同時儲存四把金鑰。
初始向量(iv)搭配金鑰在傳送幀時使用。
wep產生一輸出項:
加密過的幀,可以通過不安全的網路加以傳輸,其中包含足夠的資料,使對方能夠正確
解密。2.1.1 wep 的資料傳輸
圖 wep運作方式
1. 802.11幀被置於序列待傳。幀由標頭與所承載的資料組成。wep只保護承載的資料。
2.根據 802.11 mac 幀所承載的資料計算出完整性檢驗值。
3.幀加密金鑰(或稱wep種子)隨後組裝完成。wep金鑰分為兩部分:金鑰以及初始向
量(iv)。
4. 幀加密金鑰被當成rc4金鑰,用以加密承載資料,以及icv。
5. 將承載資料加密之後,工作站就會開始組裝待傳輸的幀。802.11標頭本身維持不變。802.11 mac標頭與加密過的承載資料之間,則插入了wep標頭。除了iv,wep標頭中還包含金鑰編號。wep最多允許定義四把金鑰,因此傳送端必須分辨目前使用的是哪一把金鑰。一旦附加上最後的標頭,就可以針對整個mac幀,亦即從標頭起算,直到加密過的icv結尾,計算出802.11幀檢驗碼(fcs)。
解密程式剛好相反。與任何的無線網路傳輸過程相同,首先是驗證fcs,確保所接收到的幀未在傳送過程中損毀。解讀幀受保護的部分時,接收端會使用金鑰,加上iv,然後產生金鑰串。得到解密過的資料後,接下來則是驗證icv。如果icv 驗證無誤,就根據snap標頭所記載的內容,將封包資料交給適當的上層協議。
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802 11 WEP 有線等效隱私 加密原理
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