Обеспечение безопасности беспроводных сетей
Защита беспроводных сетей
Беспроводные сети начинают использоваться практически во всем мире. Это обусловлено их удобством, гибкостью и сравнительно невысокой стоимостью. Беспроводные технологии должны удовлетворять ряду требований к качеству, скорости, радиусу приема и защищенности, причем защищенность часто является самым важным фактором.
Сложность обеспечения безопасности беспроводной сети очевидна. Если в проводных сетях злоумышленник должен сначала получить физический доступ к кабельной системе или оконечным устройствам, то в беспроводных сетях это условие отпадает само собой: поскольку данные передаются «по воздуху», для получения доступа достаточно обычного приемника, установленного в радиусе действия сети.
Однако, несмотря на различия в реализации, подход к безопасности беспроводных сетей и их проводных аналогов идентичен: здесь присутствуют аналогичные требования к обеспечению конфиденциальности и целостности передаваемых данных и, конечно же, к проверке подлинности как беспроводных клиентов, так и точек доступа.
Общие сведения
Как и все стандарты IEEE 802, базовый стандарт организации беспроводных локальных сетей IEEE 802.11 работает на нижних двух уровнях моделиISO/OSI — физическом и канальном. Сетевое приложение, сетевая ОС или протокол (например, TCP/IP) будут так же хорошо работать в сети 802.11, как и в сети Ethernet.
Основная архитектура, особенности и службы определяются в базовом стандарте 802.11, который определяет два режима работы беспроводной сети — режим клиент/сервер (или режим инфраструктуры) и режим «точка—точка» (Ad-hoc).
В режиме клиент/сервер беспроводная сеть состоит как минимум из одной точки доступа АР (Access point), подключенной к проводной сети, и некоторого набора беспроводных оконечных станций. Такая конфигурация носит название базового набора служб BSS (Basic Service Set). Два или более BSS, образующих единую подсеть, формируют расширенный набор служб ESS (Extended Service Set). Так как большинству беспроводных станций требуется получать доступ к файловым серверам, принтерам, Интернету, доступным в проводной локальной сети, они будут работать в режиме клиент/сервер.
Режим «точка—точка» — это простая сеть, в которой связь между многочисленными станциями устанавливается напрямую, без использования специальной точки доступа. Такой режим полезен в том случае, если инфраструктура беспроводной сети не сформирована (например, в отеле, выставочном зале, аэропорту).
На физическом уровне стандарта 802.11 определены 2 широкополосных радиочастотных метода передачи и 1 — в инфракрасном диапазоне. Радиочастотные методы работают в ISM диапазоне 2,4 ГГц и обычно используют полосу 83 МГц от 2,400 ГГц до 2,483 ГГц. Технологии широкополосного сигнала, используемые в радиочастотных методах, увеличивают надежность, пропускную способность, позволяют многим несвязанным друг с другом устройствам разделять одну полосу частот с минимальными помехами друг для друга.
Основное дополнение, внесенное стандартом 802.11b в основной стандарт, — это поддержка двух новых скоростей передачи данных — 5,5 и 11 Mbps. Для достижения этих скоростей был выбран метод прямой последовательности DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum).
Канальный (Data Link) уровень стандарта 802.11 состоит из двух подуровней: управления логической связью LLC (Logical Link Control) и управлениядоступом к носителю MAC (Media Access Control).
Обеспечение безопасности беспроводных сетей
Система защиты беспроводных сетей WLAN, основанная на протоколе WEP (Wired Equivalent Privacy) первоначального стандарта 802.11, имеет существенные недостатки. Однако появились более эффективные технологии обеспечения информационной безопасности WLAN, которые описаны в стандарте WPA (Wi-Fi Protected Access) организации Wi-Fi Alliance и стандарте 802.11i института IEEE и призваны устранить недостатки стандарта 802.11. Поскольку процесс разработки стандарта 802.11i слишком затянулся, организация Wi-Fi Alliance была вынуждена предложить в 2002 г. собственную технологию обеспечения информационной безопасности WLAN — стандарт WPA.
Стандарт WPA весьма привлекателен тем, что относительно прост в реализации и позволяет защитить ныне действующие WLAN. Стандарты WPA и 802.11i совместимы друг с другом, поэтому использование поддерживающих WPA продуктов можно считать начальным этапом перехода к системе защиты на базе стандарта 802.11i.
Между технологиями стандартов 802.11i и WPA много общего. Так, в них определена идентичная архитектура системы безопасности с улучшенными механизмами аутентификации пользователей и протоколами распространения и обновления ключей. Но есть и существенные различия. Например, технология WPA базируется на протоколе динамических ключей TKIP (Temporal Key Integrity Protocol), поддержку которого в большинстве устройствWLAN можно реализовать путем обновления их ПО, а в более функциональной концепции стандарта 802.11i предусмотрено использование нового стандарта шифрования AES (Advanced Encryption Standard), с которым совместимо лишь новейшее оборудование для WLAN.
В стандарте WPA предусмотрено использование защитных протоколов 802.1х, ЕАР, TKIP и RADIUS.
Механизм аутентификации пользователей основан на протоколе контроля доступа 802.1х (разработан для проводных сетей) и протоколе расширенной аутентификации ЕАР (Extensible Authentication Protocol). Последний позволяет сетевому администратору задействовать алгоритмы аутентификации пользователей посредством сервера RADIUS.
Функции обеспечения конфиденциальности и целостности данных базируются на протоколе TKIP, который в отличие от протокола WEP использует более эффективный механизм управления ключами, но тот же самый алгоритм RC4 для шифрования данных. Согласно протоколу TKIP, сетевые устройства работают с 48-битовым вектором инициализации (в отличие от 24-битового вектора инициализации протокола WEP) и реализуют правила изменения последовательности его битов, что исключает повторное использование ключей и осуществление replay-атак.
В протоколе TKIP предусмотрены генерация нового ключа для каждого передаваемого пакета и улучшенный контроль целостности сообщений с помощью криптографической контрольной суммы MIC (Message Integrity Code), препятствующей хакеру изменять содержимое передаваемых пакетов.
Система сетевой безопасности стандарта WPA работает в двух режимах: PSK (Pre-Shared Key) и Enterprise (корпоративный). Для развертывания системы, работающей в режиме PSK, необходим разделяемый пароль. Такую систему несложно устанавливать, но она защищает WLAN не столь надежно, как это делает система, функционирующая в режиме Enterprise с иерархией динамических ключей. Хотя протокол TKIP работает с тем же самым блочным шифромRC4, который предусмотрен спецификацией протокола WEP, технология WPA защищает данные надежнее последнего.
Чтобы точки доступа WLAN стали совместимыми со стандартом WPA, достаточно модернизировать их ПО. Для перевода же сетевой инфраструктуры на стандарт 802.11i потребуется новое оборудование, поддерживающее алгоритм шифрования AES, так как AES-шифрование создает большую нагрузку на центральный процессор беспроводного клиентского устройства.
Чтобы корпоративные точки доступа работали в системе сетевой безопасности стандарта WPA или 802.11i, они должны поддерживать аутентификацию пользователей по протоколу RADIUS и реализовывать предусмотренный стандартом метод шифрования — TKIP или AES, что потребует модернизации их ПО. И еще одно требование — быстро осуществлять повторную аутентификацию пользователей после разрыва соединения с сетью. Это особенно важно для нормального функционирования приложений, работающих в реальном масштабе времени.
Если сервер RADIUS, применяемый для контроля доступа пользователей проводной сети, поддерживает нужные методы аутентификации ЕАР, то его можно задействовать и для аутентификации пользователей WLAN. В противном случае следует установить сервер WLAN RADIUS. Этот сервер работает следующим образом: сначала он проверяет аутентифицирующую информацию пользователя (на соответствие содержимому своей БД об их идентификаторах и паролях) или его цифровой сертификат, а затем активизирует динамическую генерацию ключей шифрования точкой доступа и клиентской системой для каждого сеанса связи.
Для работы технологии WPA требуется механизм EAP-TLS (Transport Layer Security), тогда как в стандарте IEEE 802.11i применение конкретных методов аутентификации ЕАР не оговаривается. Выбор метода аутентификации ЕАР определяется спецификой работы клиентских приложений и архитектурой сети. Чтобы ноутбуки и карманные ПК работали в системе сетевой безопасности стандарта WPA или 802.11i, они должны быть оснащены клиентскими программами, поддерживающими стандарт 802.1х.
Самым простым, с точки зрения развертывания, вариантом системы сетевой безопасности стандарта WPA является система, работающая в режиме PSK. Она предназначена для небольших и домашних офисов и не нуждается в сервере RADIUS, а для шифрования пакетов и расчета криптографической контрольной суммы MIC в ней используется пароль PSK. Обеспечиваемый ею уровень информационной безопасности сети вполне достаточен для большинства вышеуказанных офисов. С целью повышения эффективности защиты данных следует применять пароли, содержащие не менее 20 символов.
Предприятиям целесообразно внедрять у себя системы сетевой безопасности стандарта WPA с серверами RADIUS. Большинство компаний предпочитают именно такие системы, поскольку работающие в режиме PSK решения сложнее администрировать и они более уязвимы для хакерских атак.
До тех пор пока средства стандарта 802.11i не станут доступными на рынке, WPA будет оставаться самым подходящим стандартом для защиты WLAN.
Стандарты WPA и 802.11i в достаточной степени надежны и обеспечивают высокий уровень защищенности беспроводных сетей. Тем не менее одного протокола защиты недостаточно — следует также уделять внимание правильному построению и настройке сети.
Физическая защита. При развертывании Wi-Fi-сети необходимо физически ограничить доступ к беспроводным точкам.
Правильная настройка. Парадокс современных беспроводных сетей заключается в том, что пользователи не всегда включают и используют встроенные механизмы аутентификации и шифрования.
Защита пользовательских устройств. Не следует полностью полагаться на встроенные механизмы защиты сети. Наиболее оптимальным является метод эшелонированной обороны, первая линия которой — средства защиты, установленные на стационарном ПК, ноутбуке или КПК.
Традиционные меры. Эффективная работа компьютера в сети немыслима без классических мер защиты — своевременной установки обновлений, использования защитных механизмов, встроенных в ОС и приложения, а также антивирусов. Однако этих мер на сегодня недостаточно, так как они ориентированы на защиту от уже известных угроз.
Мониторинг сети. Слабое звено в корпоративной сети — самовольно установленные точки доступа. Актуальной является задача локализации несанкционированных точек доступа. Специальные средства локализации точек доступа позволяют графически отображать место расположения «чужого» терминала на карте этажа или здания. Если классические методы не спасают от вторжения, следует применять системы обнаружения атак.
VPN-агенты. Многие точки доступа работают в открытом режиме, поэтому необходимо использовать методы защиты передаваемых данных. На защищаемом компьютере должен быть установлен VPN-клиент, который возьмет на себя решение этой задачи. Практически все современные ОС (например, Windows ХР) содержат в своем составе такие программные компоненты.
Эта статья была опубликована Понедельник, Февраль 22nd, 2010 at 01:23 в рубрике Защита на канальном и сеаносвом уровнях. Вы можете следить за ответами через RSS 2.0 feed.
Безопасность беспроводных сетей
24.04.2006 Алексей Пастоев, Николай Петров
Проблемы безопасности беспроводных сетей, описанные в ряде статей, спровоцировали недоверие к беспроводным технологиям. Насколько оно оправданно?
Проблемы безопасности беспроводных сетей, описанные в ряде статей, спровоцировали недоверие к беспроводным технологиям. Насколько оно оправданно?
Почему беспроводные сети считаются более уязвимыми, чем кабельные? В проводных сетях данные могут быть перехвачены только в том случае, если злоумышленник получит физический доступ к среде передачи. В беспроводных сетях сигнал распространяется в эфире, поэтому любой, находящийся в зоне действия сети, может перехватить этот сигнал.
Злоумышленнику даже не обязательно пребывать на территории компании, достаточно попасть в зону распространения радиосигнала.
Угрозы беспроводным сетям
Готовясь к обеспечению безопасности беспроводных сетей, прежде всего необходимо установить, что может им угрожать.
Пассивная атака
Перехват сигналов беспроводной сети аналогичен прослушиванию радиопередачи. Достаточно иметь ноутбук (или КПК) и анализатор беспроводных протоколов. Широко распространено заблуждение, что несанкционированное подключение к беспроводной сети вне офиса можно пресечь, контролируя выходную мощность сигнала. Это не так, поскольку использование злоумышленником беспроводной карты повышенной чувствительности и направленной антенны позволяет легко преодолеть данную меру предосторожности.
Даже уменьшив вероятность несанкционированного подключения к сети, не следует оставлять без внимания возможность «прослушивания» трафика, поэтому для безопасной работы в беспроводных сетях необходимо шифровать передаваемую информацию.
Активная атака
Опасно подключать незащищенную беспроводную сеть к кабельной сети. Незащищенная точка доступа, подсоединенная к локальной сети, представляет собой широко открытую дверь для злоумышленников. Для предприятий это чревато тем, что конкуренты могут получить доступ к конфиденциальным документам. Незащищенные беспроводные сети позволяют хакерам обойти межсетевые экраны и настройки безопасности, которые защищают сеть от атак через Internet. В домашних сетях злоумышленники могут получить бесплатный доступ к Internet за счет своих соседей.
Следует отслеживать и выявлять неконтролируемые точки доступа, подключенные к сети несанкционированно. Подобные точки, как правило, устанавливают сами сотрудники предприятия. (Например, менеджер отдела продаж приобрел беспроводную точку доступа и использует ее, чтобы все время оставаться на связи.) Такая точка может быть специально подключена к сети злоумышленником с целью получения доступа к сети компании вне офиса.
Следует помнить о том, что уязвимыми являются как подключенные к беспроводной сети компьютеры, так и те, в которых есть включенная беспроводная карта с настройками по умолчанию (она, как правило, не блокирует проникновение через беспроводную сеть). Например, пока пользователь, ожидающий своего рейса, просматривает ресурсы Internet через развернутую в аэропорту сеть Wi-Fi, хакер, сидящий неподалеку, изучает информацию, хранящуюся на компьютере мобильного сотрудника. Аналогичным атакам могут подвергнуться пользователи, работающие посредством беспроводных сетей в помещениях кафе, выставочных центров, холлах гостиниц и пр.
Поиск доступных беспроводных сетей
Для активного поиска уязвимых беспроводных сетей (War driving) обычно используется автомобиль и комплект беспроводного оборудования: небольшая антенна, беспроводная сетевая карта, переносной компьютер и, возможно, GPS-приемник. Используя широко распространенные программы-сканеры, такие как Netstumbler, можно легко найти зоны приема беспроводных сетей.
Поклонники War Driving имеют много способов обмениваться информацией. Один из них (War Chalking) подразумевает нанесение на схемах и картах символов, указывающих на обнаруженные беспроводные сети. Эти обозначения содержат сведения о величине радиосигнала, наличии той или иной разновидности защиты сети и о возможности доступа в Internet. Любители такого «спорта» обмениваются информацией через Internet-сайты, «вывешивая», в частности, подробные карты с месторасположением обнаруженных сетей. Кстати, полезно проверить, нет ли там вашего адреса.
Отказ в обслуживании
Бесплатный доступ в Internet или корпоративную сеть не всегда является целью злоумышленников. Иногда задачей хакеров может быть вывод из строя беспроводной сети.
Атака «отказ в обслуживании» может быть достигнута несколькими способами. Если хакеру удается установить соединение с беспроводной сетью, его злонамеренные действия могут вызвать ряд таких серьезных последствий: например, рассылку ответов на запросы протокола разрешения адресов (Address Resolution Protocol, ARP) для изменения ARP-таблиц сетевых устройств с целью нарушения маршрутизации в сети или внедрение несанкционированного сервера протокола динамической конфигурации хостов (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP) для выдачи неработоспособных адресов и масок сетей. Если хакер выяснит подробности настроек беспроводной сети, то сможет переподключить пользователей на свою точку доступа (см. рисунок), а последние окажутся отрезанными от сетевых ресурсов, которые были доступны через «законную» точку доступа.
 |
| Внедрение несанкционированной точки доступа. |
Злоумышленник может также заблокировать частоты, используемые беспроводными сетями, применяя для этого генератор сигналов (его можно изготовить из деталей микроволновой печи). В результате вся беспроводная сеть или ее часть выйдут из строя.
Меры безопасности в стандартах IEEE 802.11
Оригинальный стандарт 802.11 предусматривает для обеспечения безопасности беспроводных сетей использование стандарта «конфиденциальности, эквивалентной проводной» (Wired Equivalent Privacy, WEP). Беспроводные сети, использующие WEP, требуют настройки статического WEP-ключа на точках доступа и всех станциях. Этот ключ может использоваться для аутентификации и шифрования данных. При его компрометации (например, в случае утери переносного компьютера) необходимо сменить ключ на всех устройствах, что подчас весьма затруднительно. При использовании ключей WEP для аутентификации беспроводные станции посылают точке доступа соответствующий запрос, получая в ответ незашифрованное сообщение (clear text challenge). Клиент должен его зашифровать, используя свой WEP-ключ, и вернуть точке доступа, которая расшифрует сообщение с помощью собственного WEP-ключа. Если расшифрованное сообщение совпадает с оригинальным, то это обозначает, что клиент знает WEP-ключ. Следовательно, аутентификация считается успешной, и клиенту отправляется соответствующее уведомление.
Успешно завершив аутентификацию и ассоциацию, беспроводное устройство может использовать WEP-ключ для шифрования трафика, передаваемого между устройством и точкой доступа.
Стандарт 802.11 определяет и другие механизмы контроля доступа. Точка доступа может использовать фильтрацию по аппаратным адресам (Media Access Control, MAC), предоставляя или запрещая доступ на основе MAC-адреса клиента. Данный метод затрудняет, но не предотвращает подключение несанкционированных устройств.
Насколько безопасен WEP?
Одно из правил криптографии гласит: имея открытый текст и его зашифрованную версию, можно установить использованный метод шифрования. Это особенно актуально при использовании слабых алгоритмов шифрования и симметричных ключей, такие, например, предусматривает WEP.
Этот протокол использует для шифрования алгоритм RC4. Слабость его состоит в том, что если зашифровать известный открытый текст, то на выходе получится ключевой поток, который использовался для шифрования данных. Согласно стандарту 802.11, ключевой поток состоит из WEP-ключа и 24-разрядного вектора инициализации. Для каждого пакета используется следующий вектор, который отправляется в открытом виде вместе с пакетом, так что принимающая станция может использовать его совместно с WEP-ключом, чтобы расшифровать пакет.
Если получить один ключевой поток, то можно расшифровать любой пакет, зашифрованный тем же самым вектором. Так как вектор меняется для каждого пакета, то для расшифровки нужно дождаться следующего пакета, использующего тот же самый вектор. Чтобы иметь возможность расшифровывать WEP, необходимо собрать полный комплект векторов и ключевых потоков. Утилиты по взлому WEP работают именно таким образом.
Добыть открытый и зашифрованный текст можно в процессе аутентификации клиента. Перехватывая трафик на протяжении некоторого времени, можно набрать необходимое количество исходных данных для проведения атаки. Чтобы скопить необходимые для анализа данные, хакеры используют и множество других методов, включая атаки типа «men in the middle».
Когда принималось решение о формате фрейма для беспроводных сетей, IEEE предложила свой собственный формат под названием Subnetwork Address Protocol (SNAP).
Два байта, следующие за MAC-заголовком во фрейме SNAP стандарта 802.11, всегда имеют значение «AA AA». Протокол WEP шифрует все байты, следующие за MAC-заголовком, поэтому для первых двух зашифрованных байт всегда известен открытый текст («АА АА»). Этот путь предоставляет возможность получить фрагменты зашифрованного и открытого сообщения.
В Internet бесплатно распространяются утилиты для взлома WEP. Самые известные из них — AirSnort и WEPCrack. Для успешного взлома WEP-ключа с их помощью достаточно набрать от 100 тыс. до 1 млн. пакетов. Новые утилиты Aircrack и Weplab для взлома WEP-ключей реализуют более эффективный алгоритм, при котором требуется существенно меньше пакетов. По этой причине протокол WEP является ненадежным.
Беспроводные технологии становятся безопаснее
Сегодня многие компании используют удобные и безопасные беспроводные сети. Стандарт 802.11i поднял безопасность на качественно новый уровень.Рабочая группа IEEE 802.11i, в задачу которой входило создание нового стандарта безопасности беспроводных сетей, была сформирована после изучения сведений об уязвимости протокола WEP. На разработку потребовалось некоторое время, поэтому большинство производителей оборудования, не дождавшись выхода нового стандарта, стали предлагать свои методы (см. врезки). В 2004 году появился новый стандарт, тем не менее, поставщики оборудования по инерции продолжают использовать старые решения.
802.11i определяет использование стандарта расширенного шифрования (Advanced Encryption Standard, AES) вместо WEP. В основе AES лежит реализация алгоритма Рендела, который большинство криптоаналитиков признает стойким. Этот алгоритм существенно лучше своего слабого предшественника RC4, который используется в WEP: он предусматривает использование ключей длиной 128, 192 и 256 разрядов, вместо 64 бит, используемых в оригинальном стандарте 802.11. Новый стандарт 802.11i также определяет использование TKIP, CCMP и 802.1x/EAP.
Алексей Пастоев, [email protected] и Николай Петров, [email protected] — менеджеры компании «Керберус»
Протоколы 802.1x и EAP
Стандарт 802.1x разработан для защиты подключений к сети Ethernet, построенной на коммутируемых портах. Его действие основано на том, что пользователь, подсоединившись физически к порту коммутатора, не имеет возможности отправлять данные через этот порт до тех пор, пока не пройдет аутентификацию на сервере аутентификации, авторизации и учета (обычно для этих целей применяются серверы RADIUS или TACACS+).
Онаружив недостатки безопасности сетей 802.11, производители стали использовать проверенный протокол 802.1x совместно с открытым протоколом аутентификации (Extensible Authentication Protocol, EAP) для предотвращения несанкционированных подключений к сети. Различные производители создали свои реализации протокола EAP для обеспечения безопасности беспроводных сетей (см. таблицу).
EAP-MD5 подтверждает подлинность пользователя путем проверки пароля. Вопрос использования шифрования трафика отдан на откуп администратору сети. Слабость EAP-MD5 заключается в отсутствии обязательного использования шифрования, поэтому EAP-MD5 допускает возможность атаки типа «men in the middle».
Протокол «легковесный EAP» (Lightweight EAP, LEAP), который создала компания Cisco, предусматривает не только шифрование данных, но и ротацию ключей. LEAP не требует наличия ключей у клиента, поскольку они безопасно пересылаются после того, как пользователь прошел аутентификацию. Это позволяет пользователям легко подключаться к сети, используя учетную запись и пароль.
Ранние реализации LEAP обеспечивали только одностороннюю аутентификацию пользователей. Позднее Cisco добавила возможность взаимной аутентификации. Однако выяснилось, что протокол LEAP уязвим к атакам по словарю. Сотрудник американского Института системного администрирования, телекоммуникаций и безопасности (SANS) Джошуа Райт разработал утилиту ASLEAP, которая осуществляет подобную атаку, после чего компания Cisco рекомендовала использовать сильные пароли длиной не менее восьми знаков, включая спецсимволы, символы верхнего, нижнего регистра и цифры. LEAP безопасен в той мере, насколько стоек пароль к попыткам подбора.
Более сильный вариант реализации EAP — EAP-TLS, который использует предустановленные цифровые сертификаты на клиенте и сервере, был разработан в Microsoft. Этот метод обеспечивает взаимную аутентификацию и полагается не только на пароль пользователя, но также поддерживает ротацию и динамическое распределение ключей. Неудобство EAP-TLS заключается в необходимости установки сертификата на каждом клиенте, что может оказаться достаточно трудоемкой и дорогостоящей операцией. К тому же этот метод непрактично использовать в сети, где часто меняются сотрудники.
Производители беспроводных сетей продвигают решения упрощения процедуры подключения к беспроводным сетям авторизированных пользователей. Эта идея вполне осуществима, если включить LEAP и раздать имена пользователей и пароли. Но если возникает необходимость использования цифрового сертификата или ввода длинного WEP-ключа, процесс может стать утомительным.
Компании Microsoft, Cisco и RSA совместными усилиями разработали новый протокол — PEAP, объединивший простоту использования LEAP и безопасность EAP-TLS. PEAP использует сертификат, установленный на сервере, и аутентификацию по паролю для клиентов. Аналогичное решение — EAP-TTLS — выпустила компания Funk Software.
Разные производители поддерживают различные типы EAP, а также несколько типов одновременно. Процесс EAP аналогичен для всех типов.
Типовые операции EAP
Что такое WPA
После того, как беспроводные сети были объявлены небезопасными, производители приступили к реализации собственных решений по обеспечению безопасности. Это поставило компании перед выбором: использовать решение одного производителя или дожидаться выхода стандарта 802.11i. Дата принятия стандарта была неизвестна, поэтому в 1999 году был сформирован альянс Wi-Fi. Его целью являлась унификация взаимодействия беспроводных сетевых продуктов.
Альянс Wi-Fi утвердил протокол защищенного беспроводного доступа (Wireless Protected Access, WPA), рассматривая его как временное решение до выхода стандарта 802.11i. Протокол WPA предусматривает использование стандартов TKIP и 802.1x/EAP. Любое оборудование Wi-Fi, сертифицированное на совместимость с WPA, обязано работать совместно с другим сертифицированным оборудованием. Поставщики могут использовать и свои собственные механизмы обеспечения безопасности, но должны в любом случае включать поддержку стандартов Wi-Fi.
После первоначального объявления параметров 802.11i альянс Wi-Fi создал стандарт WPA2. Любое оборудование, которое имеет сертификат WPA2, полностью совместимо с 802.11i. Если беспроводная сеть предприятия не поддерживает стандарт 802.11i, то для обеспечения адекватной безопасности следует как можно быстрее перейти на 802.11i.
Что такое фильтрация MAC-адресов?
Если WEP небезопасен, то сможет ли защитить беспроводную сеть фильтрация аппаратных адресов (Media Access Control, MAC)? Увы, фильтры МАС-адресов предназначены для предотвращения несанкционированных подключений, против перехвата трафика они бессильны.
Фильтрация МАС-адресов не оказывает заметного влияния на безопасность беспроводных сетей. Она требует от злоумышленника лишь одного дополнительного действия: узнать разрешенный MAC-адрес. (Кстати, большинство драйверов сетевых карт позволяют его поменять.)
Насколько легко узнать разрешенный MAC-адрес? Чтобы получить работающие МАС-адреса, достаточно в течение некоторого времени следить за беспроводным трафиком с помощью анализатора протоколов. МАС-адреса можно перехватить, даже если трафик шифруется, поскольку заголовок пакета, который включает такой адрес, передается в открытом виде.
Протокол TKIP
Временный протокол обеспечения целостности ключа (Temporal Key Integrity Protocol, TKIP) разработан для устранения недостатков, присущих протоколу WEP. Стандарт TKIP улучшает безопасность WEP благодаря ротации ключей, использованию более длинных векторов инициализации и проверки целостности данных.
Программы для взлома WEP используют слабость статических ключей: после перехвата необходимого числа пакетов они позволяют легко расшифровать трафик. Регулярная смена ключей предотвращает этот тип атак. TKIP динамически меняет ключи через каждые 10 тыс. пакетов. Поздние реализации протокола позволяют менять интервал ротации ключей и даже установить алгоритм смены ключа шифрования для каждого пакета данных (Per-Packet Keying, PPK).
Ключ шифрования, применяемый в TKIP, стал более надежным по сравнению с WEP-ключами. Он состоит из 128-разрядного динамического ключа, к которому добавляется MAC-адрес станции и 48-разрядный вектор инициализации (в два раза длиннее оригинального вектора стандарта 802.11). Этот метод известен как «ключевое смешивание» и дает уверенность в том, что любые две станции не используют один и тот же ключ.
В протокол также встроен метод гарантированного обеспечения целостности данных (Message Integrity Cheek, MIC, называемый также Michael).
Угрозы и риски безопасности беспроводных сетей
Главное отличие между проводными и беспроводными сетями связано с абсолютно неконтролируемой областью между конечными точками сети. В достаточно широком пространстве сетей беспроводная среда никак не контролируется. Современные беспроводные технологии предлагают ограниченный набор средств управления всей областью развертывания сети. Это позволяет атакующим, находящимся в непосредственной близости от беспроводных структур, производить целый ряд нападений, которые были невозможны в проводном мире. Обсудим характерные только для беспроводного окружения угрозы безопасности, оборудование, которое используется при атаках, проблемы, возникающие при роуминге от одной точки доступа к другой, укрытия для беспроводных каналов и криптографическую защиту открытых коммуникаций.
Подслушивание
Наиболее распространенная проблема в таких открытых и неуправляемых средах, как беспроводные сети, – возможность анонимных атак. Анонимные вредители могут перехватывать радиосигнал и расшифровывать передаваемые данные, как показано на рисунке 3.8.1.
Рисунок. 3.8.1 – Атака «подслушивание»
Оборудование, используемое для подслушивания в сети, может быть не сложнее того, которое используется для обычного доступа к этой сети. Чтобы перехватить передачу, злоумышленник должен находиться вблизи от передатчика. Перехваты такого типа практически невозможно зарегистрировать, и еще труднее им помешать. Использование антенн и усилителей дает злоумышленнику возможность находиться на значительном удалении от цели в процессе перехвата.
Подслушивание ведут для сбора информации в сети, которую впоследствии предполагается атаковать. Первичная цель злоумышленника – понять, кто использует сеть, какая информация в ней доступна, каковы возможности сетевого оборудования, в какие моменты его эксплуатируют наиболее и наименее интенсивно и какова территория развертывания сети. Все это пригодится для того, чтобы организовать атаку на сеть. Многие общедоступные сетевые протоколы передают такую важную информацию, как имя пользователя и пароль, открытым текстом. Перехватчик может использовать добытые данные для того, чтобы получить доступ к сетевым ресурсам. Даже если передаваемая информация зашифрована, в руках злоумышленника оказывается текст, который можно запомнить, а потом уже раскодировать.
Другой способ подслушивания – подключиться к беспроводной сети. Активное подслушивание в локальной беспроводной сети обычно основано на неправильном использовании протокола Address Resolution Protocol (ARP). Изначально эта технология была создана для «прослушивания» сети. В действительности мы имеем дело с атакой типа MITM (man in the middle, «человек посередине») на уровне связи данных. Они могут принимать различные формы и используются для разрушения конфиденциальности и целостности сеанса связи. Атаки MITM более сложны, чем большинство других атак: для их проведения требуется подробная информация о сети. Злоумышленник обычно подменяет идентификацию одного из сетевых ресурсов. Когда жертва атаки инициирует соединение, мошенник перехватывает его и затем завершает соединение с требуемым ресурсом, а потом пропускает все соединения с этим ресурсом через свою станцию. При этом, атакующий может посылать информацию, изменять посланную или подслушивать все переговоры и потом расшифровывать их.
Атакующий посылает ARP-ответы, на которые не было запроса, к целевой станции локальной сети, которая отправляет ему весь проходящий через нее трафик. Затем злоумышленник будет отсылать пакеты указанным адресатам.
Таким образом, беспроводная станция может перехватывать трафик другого беспроводного клиента (или проводного клиента в локальной сети).
Отказ в обслуживании (Denial of Service, DOS)
Полную парализацию сети может вызвать атака типа DOS. Во всей сети, включая базовые станции и клиентские терминалы, возникает такая сильная интерференция, что станции не могут связываться друг с другом (рисунок 3.8.2). Эта атака выключает все коммуникации в определенном районе. Если она проводится в достаточно широкой области, то может потребовать значительных мощностей. Атаку DOS на беспроводные сети трудно предотвратить или остановить. Большинство беспроводных сетевых технологий использует нелицензированные частоты – следовательно, допустима интерференция от целого ряда электронных устройств.
Рисунок 3.8.2 – Атака «отказ в обслуживании» в беспроводных коммуникациях
Глушение клиентской станции
Глушение в сетях происходит тогда, когда преднамеренная или непреднамеренная интерференция превышает возможности отправителя или получателя в канале связи, таким образом, выводя этот канал из строя. Атакующий может использовать различные способы глушения.
Глушение клиентской станции дает возможность мошеннику подставить себя на место заглушенного клиента, как показано на рисунке 3.8.3. Также глушение могут использовать для отказа в обслуживании клиента, чтобы ему не удавалось реализовать соединение. Более изощренные атаки прерывают соединение с базовой станцией, чтобы затем она была присоединена к станции злоумышленника.
Рисунок 3.8.3 – Атака глушения клиента для перехвата соединения
Глушение базовой станции
Глушение базовой станции предоставляет возможность подменить ее атакующей станцией, как показано на рисунке 3.8.4. Такое глушение лишает пользователей доступа к услугам.
Рисунок 3.8.4 – Атака глушения базовой станции для перехвата соединения
Как отмечалось выше, большинство беспроводных сетевых технологий использует нелицензированные частоты. Поэтому многие устройства, такие как радиотелефоны, системы слежения и микроволновые печи, могут влиять на работу беспроводных сетей и глушить беспроводное соединение. Чтобы предотвратить такие случаи непреднамеренного глушения, прежде чем покупать дорогостоящее беспроводное оборудование, надо тщательно проанализировать место его установки. Такой анализ поможет убедиться в том, что другие устройства никак не помешают коммуникациям.
Угрозы криптозащиты
В беспроводных сетях применяются криптографические средства для обеспечения целостности и конфиденциальности информации. Однако оплошности приводят к нарушению коммуникаций и злонамеренному использованию информации.
WEP – это криптографический механизм, созданный для обеспечения безопасности сетей стандарта 802.11. Этот механизм разработан с единственным статическим ключом, который применяется всеми пользователями. Управляющий доступ к ключам, частое их изменение и обнаружение нарушений практически невозможны.
Исследование WEP-шифрования выявило уязвимые места, из-за которых атакующий может полностью восстановить ключ после захвата минимального сетевого трафика. В Интернет есть средства, которые позволяют злоумышленнику восстановить ключ в течение нескольких часов. Поэтому на WEP нельзя полагаться как на средство аутентификации и конфиденциальности в беспроводной сети.
Использовать описанные криптографические механизмы лучше, чем не использовать их вовсе, но благодаря известной уязвимости нужны другие методы защиты от перечисленных выше атак. Все беспроводные коммуникационные сети подвержены атакам прослушивания в период контакта (установки соединения, сессии связи и прекращения соединения). Сама природа беспроводного соединения устраняет возможность его контроля, и потому оно требует защиты. Управление ключом, как правило, вызывает дополнительные проблемы, когда применяется при роуминге и в случае общего пользования открытой средой. Далее в этом мы более внимательно рассмотрим проблемы криптографии и их решения.
Анонимность атак
Беспроводной доступ обеспечивает полную анонимность атаки. Без соответствующего оборудования в сети, позволяющего определять местоположение, атакующий может легко сохранять анонимность и прятаться где угодно на территории действия беспроводной сети. В таком случае злоумышленника трудно поймать и еще сложнее передать дело в суд.
В недалеком будущем прогнозируется ухудшение распознаваемости атак в Интернет из-за широкого распространения анонимных входов через небезопасные точки доступа. Уже есть много сайтов, где публикуются списки таких точек, которые можно использовать с целью вторжения. Важно отметить, что многие мошенники изучают сети не для атак на их внутренние ресурсы, а для получения бесплатного анонимного доступа в Интернет, прикрываясь которым они атакуют другие сети. Если операторы связи не принимают мер предосторожности против таких нападений, то будут отвечать за вред, причиняемый при использовании их доступа к Интернет другим сетям.
Физическая защита
Устройства беспроводного доступа к сети, сами по своей природе должны быть маленькими, и переносимыми (КПК, Ноутбуки), а также точки доступа также имеют небольшой размер и компактность. Кража таких устройств во многом приводит к тому, что злоумышленник может попасть в сеть, не используя сложных атак, т. к. основные механизмы аутентификации в стандарте 802.11 рассчитаны на регистрацию именно физического аппаратного устройства, а не учетной записи пользователя. Так что потеря одного сетевого интерфейса и не своевременное извещение администратора может привести к тому, что злоумышленник получит доступ к сети без особых хлопот.
Безопасность беспроводных сетей (стр. 1 из 6)
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Институт финансовой и экономической безопасности
РЕФЕРАТ
Безопасность беспроводных сетей
Выполнил:
Студент группы У05-201
Михайлов М.А.
Проверил:
Доцент кафедры
Бурцев В.Л.
Москва
2010
Содержание
Содержание
Введение
Стандарт безопасности WEP
Стандарт безопасности WPA
Стандарт безопасности WPA2
Заключение
Введение
История беспроводных технологий передачи информации началась в конце XIX века с передачей первого радиосигнала и появлением в 20-х годах ХХ века первых радиоприемников с амплитудной модуляцией. В 30-е годы появилось радио с частотной модуляцией и телевидение. В 70-е годы созданы первые беспроводные телефонные системы как естественный итог удовлетворения потребности в мобильной передаче голоса. Сначала это были аналоговые сети, а начале 80-х был разработан стандарт GSM, ознаменовавший начало перехода на цифровые стандарты, как обеспечивающие лучшее распределение спектра, лучшее качество сигнала, лучшую безопасность. С 90-x годов ХХ века происходит укрепление позиций беспроводных сетей. Беспроводные технологии прочно входят в нашу жизнь. Развиваясь с огромной скоростью, они создают новые устройства и услуги.
Обилие новых беспроводных технологий таких, как CDMA (Code Division Multiple Access, технология с кодовым разделением каналов), GSM (Global for Mobile Communications, глобальная система для мобильных коммуникаций), TDMA (Time Division Multiple Access, множественный доступ с разделением во времени), 802.11, WAP (Wireless Application Protocol, протокол беспроводных технологий), 3G (третье поколение), GPRS (General Packet Radio Service, услуга пакетной передачи данных), Bluetooth (голубой зуб, по имени Харальда Голубого Зуба – предводителя викингов, жившего в Х веке), EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution, увеличенная скорость передачи даны для GSM), i-mode и т.д. говорит о том, что начинается революция в этой области.
Весьма перспективно и развитие беспроводных локальных сетей (WLAN), Bluetooth (сети средних и коротких расстояний). Беспроводные сети развертываются в аэропортах, университетах, отелях, ресторанах, предприятиях. История разработки стандартов беспроводных сетей началась в 1990 году, когда был образован комитет 802.11 всемирной организацией IEEE (Институт инженеров по электричеству и электронике). Значительный импульс развитию беспроводных технологий дала Всемирная паутина и идея работы в Сети при помощи беспроводных устройств. В конце 90-х годов пользователям была предложена WAP-услуга, сначала не вызвавшая у населения большого интереса. Это были основные информационные услуги – новости, погода, всевозможные расписания и т.п. Также весьма низким спросом пользовались вначале и Bluetooth, и WLAN в основном из-за высокой стоимости этих средств связи. Однако по мере снижения цен рос и интерес населения. К середине первого десятилетия XXI века счет пользователей беспроводного Интернет – сервиса пошел на десятки миллионов. С появлением беспроводной Интернет - связи на первый план вышли вопросы обеспечения безопасности. Основные проблемы при использовании беспроводных сетей это перехват сообщений спецслужб, коммерческих предприятий и частных лиц, перехват номеров кредитных карточек, кража оплаченного времени соединения, вмешательство в работу коммуникационных центров.
Как и любая компьютерная сеть, Wi-Fi – является источником повышенного риска несанкционированного доступа. Кроме того, проникнуть в беспроводную сеть значительно проще, чем в обычную, — не нужно подключаться к проводам, достаточно оказаться в зоне приема сигнала.
Беспроводные сети отличаются от кабельных только на первых двух - физическом (Phy) и отчасти канальном (MAC) - уровнях семиуровневой модели взаимодействия открытых систем. Более высокие уровни реализуются как в проводных сетях, а реальная безопасность сетей обеспечивается именно на этих уровнях. Поэтому разница в безопасности тех и других сетей сводится к разнице в безопасности физического и MAC-уровней.
Хотя сегодня в защите Wi-Fi-сетей применяются сложные алгоритмические математические модели аутентификации, шифрования данных и контроля целостности их передачи, тем не менее, вероятность доступа к информации посторонних лиц является весьма существенной. И если настройке сети не уделить должного внимания злоумышленник может:
· заполучить доступ к ресурсам и дискам пользователей Wi-Fi-сети, а через неё и к ресурсам LAN;
· подслушивать трафик, извлекать из него конфиденциальную информацию;
· искажать проходящую в сети информацию;
· внедрять поддельные точки доступа;
· рассылать спам, и совершать другие противоправные действия от имени вашей сети.
Но прежде чем приступать к защите беспроводной сети, необходимо понять основные принципы ее организации. Как правило, беспроводные сети состоят из узлов доступа и клиентов с беспроводными адаптерами. Узлы доступа и беспроводные адаптеры оснащаются приемопередатчиками для обмена данными друг с другом. Каждому AP и беспроводному адаптеру назначается 48-разрядный адрес MAC, который функционально эквивалентен адресу Ethernet. Узлы доступа связывают беспроводные и проводные сети, обеспечивая беспроводным клиентам доступ к проводным сетям. Связь между беспроводными клиентами в одноранговых сетях возможна без AP, но этот метод редко применяется в учреждениях. Каждая беспроводная сеть идентифицируется назначаемым администратором идентификатором SSID (Service Set Identifier). Связь беспроводных клиентов с AP возможна, если они распознают SSID узла доступа. Если в беспроводной сети имеется несколько узлов доступа с одним SSID (и одинаковыми параметрами аутентификации и шифрования), то возможно переключение между ними мобильных беспроводных клиентов.
Наиболее распространенные беспроводные стандарты — 802.11 и его усовершенствованные варианты. В спецификации 802.11 определены характеристики сети, работающей со скоростями до 2 Мбит/с. В усовершенствованных вариантах предусмотрены более высокие скорости. Первый, 802.11b, распространен наиболее широко, но быстро замещается стандартом 802.11g. Беспроводные сети 802.11b работают в 2,4-ГГц диапазоне и обеспечивают скорость передачи данных до 11 Мбит/с. Усовершенствованный вариант, 802.11a, был ратифицирован раньше, чем 802.11b, но появился на рынке позднее. Устройства этого стандарта работают в диапазоне 5,8 ГГц с типовой скоростью 54 Мбит/с, но некоторые поставщики предлагают более высокие скорости, до 108 Мбит/с, в турборежиме. Третий, усовершенствованный вариант, 802.11g, работает в диапазоне 2,4 ГГц, как и 802.11b, со стандартной скоростью 54 Мбит/с и с более высокой (до 108 Мбит/с) в турборежиме. Большинство беспроводных сетей 802.11g способно работать с клиентами 802.11b благодаря обратной совместимости, заложенной в стандарте 802.11g, но практическая совместимость зависит от конкретной реализации поставщика. Основная часть современного беспроводного оборудования поддерживает два или более вариантов 802.11. Новый беспроводной стандарт, 802.16, именуемый WiMAX, проектируется с конкретной целью обеспечить беспроводной доступ для предприятий и жилых домов через станции, аналогичные станциям сотовой связи. Эта технология в данной статье не рассматривается.
Реальная дальность связи AP зависит от многих факторов, в том числе варианта 802.11 и рабочей частоты оборудования, изготовителя, мощности, антенны, внешних и внутренних стен и особенностей топологии сети. Однако беспроводной адаптер с узконаправленной антенной с большим коэффициентом усиления может обеспечить связь с AP и беспроводной сетью на значительном расстоянии, примерно до полутора километров в зависимости от условий.
Из-за общедоступного характера радиоспектра возникают уникальные проблемы с безопасностью, отсутствующие в проводных сетях. Например, чтобы подслушивать сообщения в проводной сети, необходим физический доступ к такому сетевому компоненту, как точка подсоединения устройства к локальной сети, коммутатор, маршрутизатор, брандмауэр или хост-компьютер. Для беспроводной сети нужен только приемник, такой как обычный сканер частот. Из-за открытости беспроводных сетей разработчики стандарта подготовили спецификацию Wired Equivalent Privacy (WEP), но сделали ее использование необязательным. В WEP применяется общий ключ, известный беспроводным клиентам и узлам доступа, с которыми они обмениваются информацией. Ключ можно использовать как для аутентификации, так и для шифрования. В WEP применяется алгоритм шифрования RC4. 64-разрядный ключ состоит из 40 разрядов, определяемых пользователем, и 24-разрядного вектора инициализации. Пытаясь повысить безопасность беспроводных сетей, некоторые изготовители оборудования разработали расширенные алгоритмы со 128-разрядными и более длинными ключами WEP, состоящими из 104-разрядной и более длинной пользовательской части и вектора инициализации. WEP применяется с 802.11a, 802.11b- и 802.11g-совместимым оборудованием. Однако, несмотря на увеличенную длину ключа, изъяны WEP (в частности, слабые механизмы аутентификации и ключи шифрования, которые можно раскрыть методами криптоанализа) хорошо документированы, и сегодня WEP не считается надежным алгоритмом.
В ответ на недостатки WEP отраслевая ассоциация Wi-Fi Alliance приняла решение разработать стандарт Wi-Fi Protected Access (WPA). WPA превосходит WEP благодаря добавлению протокола TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) и надежному механизму аутентификации на базе 802.1x и протокола EAP (Extensible Authentication Protocol). Предполагалось, что WPA станет рабочим стандартом, который можно будет представить для одобрения комитету IEEE в качестве расширения для стандартов 802.11. Расширение, 802.11i, было ратифицировано в 2004 г., а WPA обновлен до WPA2 в целях совместимости с Advanced Encryption Standard (AES) вместо WEP и TKIP. WPA2 обратно совместим и может применяться совместно с WPA. WPA был предназначен для сетей предприятий с инфраструктурой аутентификации RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service — служба дистанционной аутентификации пользователей по коммутируемым линиям), но версия WPA, именуемая WPA Pre-Shared Key (WPAPSK), получила поддержку некоторых изготовителей и готовится к применению на небольших предприятиях. Как и WEP, WPAPSK работает с общим ключом, но WPAPSK надежнее WEP.
