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無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)論文

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無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)論文

  在充分體驗(yàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)給人們帶來(lái)的便利與豐富體驗(yàn)的同時(shí),安全威脅一直如影相隨,下面小編給大家分享無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)論文,大家快來(lái)跟小編一起欣賞吧。

  無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)論文篇一

  無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)分析

  【 摘 要 】 文章首先分析了網(wǎng)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)面臨的安全隱患,基于此圍繞網(wǎng)絡(luò)安全的核心要素:認(rèn)證、加密、完整性,介紹分析了物理地址( MAC )過(guò)濾、服務(wù)區(qū)標(biāo)識(shí)符(SSID)匹配、有線(xiàn)對(duì)等保密(WEP)、端口訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)(IEEE802.1x)、WPA?(Wi-Fi Protected Access)、IEEE 802.11i等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的原理,并結(jié)合典型應(yīng)用場(chǎng)合給出了相應(yīng)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全策略方案。

  【 關(guān)鍵詞 】 身份認(rèn)證;數(shù)據(jù)加密;完整性校驗(yàn);WEP;WPA

  1 引言

  隨著無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)本、iPad、智能手機(jī)等移動(dòng)終端的不斷推陳出新,以WLAN技術(shù)為核心的移動(dòng)寬帶互聯(lián)應(yīng)用呈爆炸式增長(zhǎng)。與此同時(shí),大量基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算而生的企業(yè)級(jí)移動(dòng)業(yè)務(wù)在園區(qū)網(wǎng)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用,如智能電網(wǎng)、物流定位、無(wú)線(xiàn)語(yǔ)音、P2P共享等。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深刻地改變了我們的生活與工作,無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)在為我們帶來(lái)豐富與便捷應(yīng)用的同時(shí),安全威脅也在不斷蔓延,個(gè)人信息的泄漏、各類(lèi)賬號(hào)密碼的被盜、私密信息的被公開(kāi),也在困擾著使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的人們。

  2 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全隱患

  利用WLAN進(jìn)行通信必須具有較高的通信保密能力。對(duì)于現(xiàn)有的WLAN產(chǎn)品,它的安全隱患主要有幾點(diǎn)。2.1 未經(jīng)授權(quán)使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

  由于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的開(kāi)放式訪(fǎng)問(wèn)方式,非法用戶(hù)可以未經(jīng)授權(quán)而擅自使用網(wǎng)絡(luò)資源,不僅會(huì)占用寶貴的無(wú)線(xiàn)信道資源,增加帶寬費(fèi)用,降低合法用戶(hù)的服務(wù)質(zhì)量,而且未經(jīng)授權(quán)的用戶(hù)沒(méi)有遵守運(yùn)營(yíng)商提出的服務(wù)條款,甚至可能導(dǎo)致法律糾紛。

  2.2 地址欺騙和會(huì)話(huà)攔截

  在無(wú)線(xiàn)環(huán)境中,非法用戶(hù)通過(guò)非法偵聽(tīng)等手段獲得網(wǎng)絡(luò)中合法終端的MAC地址比有線(xiàn)環(huán)境中要容易得多,這些合法的MAC地址可以被用來(lái)進(jìn)行惡意攻擊。

  另外,由于IEEE802.11沒(méi)有對(duì)AP身份進(jìn)行認(rèn)證,非法用戶(hù)很容易偽裝成AP進(jìn)入網(wǎng)絡(luò),并進(jìn)一步獲取合法用戶(hù)的鑒別身份信息,通過(guò)攔截會(huì)話(huà)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攻擊。

  2.3 高級(jí)入侵

  一旦攻擊者進(jìn)入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),它將成為進(jìn)一步入侵其他系統(tǒng)的起點(diǎn)。多數(shù)企業(yè)部署的WLAN都在防火墻之后,這樣WLAN的安全隱患就會(huì)成為整個(gè)安全系統(tǒng)的漏洞,只要攻破無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),就會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)暴露在非法用戶(hù)面前。

  3 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

  為了應(yīng)對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在的各種安全威脅,相應(yīng)的無(wú)線(xiàn)安全技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生,包括物理地址( MAC )過(guò)濾、服務(wù)區(qū)標(biāo)識(shí)符(SSID)匹配、有線(xiàn)對(duì)等保密(WEP)、端口訪(fǎng)問(wèn)控制技術(shù)(IEEE802.1x)、WPA(Wi-Fi Protected Access)、IEEE 802.11i等。上述的各類(lèi)技術(shù)均是圍繞著網(wǎng)絡(luò)安全的核心要素:認(rèn)證性、加密性、完整性。

  認(rèn)證性:確保訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源的用戶(hù)身份是合法的。

  加密性:確保所傳遞的信息即使被截獲了,攻擊者也無(wú)法獲取原始的數(shù)據(jù)。

  完整性:如果所傳遞的信息被篡改,接收者能夠檢測(cè)到。

  此外,還需要提供有效的密鑰管理機(jī)制,如密鑰的動(dòng)態(tài)協(xié)商,以實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)安全方案的可擴(kuò)展性。

  3.1 物理地址( MAC )過(guò)濾

  每個(gè)無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端網(wǎng)卡都由唯一的48位物理地址(MAC)標(biāo)識(shí),可在AP中手動(dòng)設(shè)置一組允許訪(fǎng)問(wèn)的MAC地址列表,實(shí)現(xiàn)物理地址過(guò)濾。這種方法的效率會(huì)隨著終端數(shù)目的增加而降低,而且非法用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)偵聽(tīng)就可獲得合法的MAC地址表,而MAC地址并不難修改,因而非法用戶(hù)完全可以盜用合法用戶(hù)的MAC地址來(lái)非法接入。因此MAC地址過(guò)濾并不是一種非常有效的身份認(rèn)證技術(shù)。

  3.2 服務(wù)區(qū)標(biāo)識(shí)符 ( SSID ) 匹配

  無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端必需與無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)點(diǎn)AP設(shè)置的SSID相同 ,才能訪(fǎng)問(wèn)AP;如果設(shè)置的SSID與AP的SSID不同,那么AP將拒絕它通過(guò)接入上網(wǎng)。利用SSID設(shè)置,可以很好地進(jìn)行用戶(hù)群體分組,避免任意漫游帶來(lái)的安全和訪(fǎng)問(wèn)性能的問(wèn)題??梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置隱藏接入點(diǎn)(AP)及SSID區(qū)域的劃分和權(quán)限控制來(lái)達(dá)到保密的目的,因此可以認(rèn)為SSID是一個(gè)簡(jiǎn)單的口令,通過(guò)提供口令認(rèn)證機(jī)制,實(shí)現(xiàn)一定的安全。

  3.3 WEP加密機(jī)制

  IEEE 802.11-1999把WEP機(jī)制作為安全的核心內(nèi)容,包括幾個(gè)方面。

  身份認(rèn)證:認(rèn)證采用了Open System認(rèn)證和共享密鑰認(rèn)證,前者無(wú)認(rèn)證可言,后者容易造成密鑰被竊取。

  完整性校驗(yàn):完整性校驗(yàn)采用了ICV域,發(fā)送端使用Checksum算法計(jì)算報(bào)文的ICV,附加在MSDU后,MSDU和ICV共同被加密保護(hù)。接收者解密報(bào)文后,將本地計(jì)算的CRC-32結(jié)果和ICV進(jìn)行對(duì)比,如果不相等,則可以判定報(bào)文被篡改。CRC-32算法本身很弱,使用bit-flipping attack就可以篡改報(bào)文,同時(shí)讓接收者也無(wú)法察覺(jué)。

  密鑰只能靜態(tài)配置,密鑰管理不支持動(dòng)態(tài)協(xié)商,完全不能滿(mǎn)足企業(yè)等大規(guī)模部署的需求。

  數(shù)據(jù)加密:數(shù)據(jù)加密采用加密算法RC4,加密密鑰長(zhǎng)度有64位和128位兩種,其中24Bit的IV是由WLAN系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生的,需要在AP和STA上配置的密鑰就只有40位或104位。RC4并不是很弱的加密算法,安全的漏洞在于IV。IV存在的目的是要破壞加密結(jié)果的規(guī)律,實(shí)現(xiàn)每次加密的結(jié)果都不同,但是長(zhǎng)度太短了。在流量較大的網(wǎng)絡(luò),IV值很容易出現(xiàn)被重用。目前有很多軟件都可以在短短幾分鐘內(nèi)完成對(duì)WEP的破解。

  3.4 WPA加密機(jī)制

  在IEEE 802.11i 標(biāo)準(zhǔn)最終確定前,WPA標(biāo)準(zhǔn)是代替WEP的無(wú)線(xiàn)安全標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,為 IEEE 802.11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)提供更強(qiáng)大的安全性能。WPA是IEEE802.11i的一個(gè)子集,其核心就是IEEE802.1x和TKIP??梢哉J(rèn)為:WPA = 802.1x + EAP + TKIP + MIC?。   身份認(rèn)證:在802.11中只是停留在概念的階段,到了WPA中變得實(shí)用而又重要,它要求用戶(hù)必須提供某種形式的憑據(jù)來(lái)證明它是合法的,并擁有對(duì)某些網(wǎng)絡(luò)資源的使用權(quán)限,并且是強(qiáng)制性的。

  WPA的認(rèn)證分為兩種:第一種采用802.1x+EAP的方式,用戶(hù)提供認(rèn)證所需的憑證,例如賬戶(hù)口令,通過(guò)專(zhuān)用認(rèn)證服務(wù)器(一般是RADIUS服務(wù)器)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,通常采用此種方式。不過(guò)面對(duì)中小型企業(yè)或者家庭用戶(hù)時(shí),架設(shè)一臺(tái)專(zhuān)用的認(rèn)證服務(wù)器未免昂貴,維護(hù)也非常繁雜,針對(duì)此種情況WPA也提供一種簡(jiǎn)化的方式,這種方式稱(chēng)為WPA預(yù)共享密鑰(WPA-PSK),它不需要專(zhuān)門(mén)的認(rèn)證服務(wù)器,僅需要在每個(gè)WLAN節(jié)點(diǎn)預(yù)先輸入一個(gè)密鑰即可完成。只要密鑰相符,客戶(hù)就可以獲得無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)。由于這把密鑰僅用于認(rèn)證過(guò)程,并不用于加密過(guò)程,因此會(huì)避免諸如使用WEP加密機(jī)制中認(rèn)證安全問(wèn)題。

  完整性校驗(yàn):是為防止攻擊者從中間截獲數(shù)據(jù)報(bào)文、篡改后重發(fā)而設(shè)置的。802.11中對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)分段(MPDU)進(jìn)行ICV校驗(yàn)ICV本身的目的是為了保證數(shù)據(jù)在傳輸途中不會(huì)因?yàn)殡姶鸥蓴_等物理因素導(dǎo)致報(bào)文出錯(cuò),因此采用相對(duì)簡(jiǎn)單高效的CRC算法,但是攻擊者可以通過(guò)修改ICV值來(lái)使之和被篡改過(guò)的報(bào)文相符合,可以說(shuō)沒(méi)有任何安全的功能。WPA除了和802.11一樣繼續(xù)保留對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)分段(MPDU)進(jìn)行CRC校驗(yàn)外,WPA為802.11的每個(gè)數(shù)據(jù)分組(MSDU)都增加了一個(gè)8字節(jié)的消息完整性校驗(yàn)值。而WPA中的MIC則是專(zhuān)門(mén)為了防止工具者的篡改而專(zhuān)門(mén)設(shè)定的,它采用Michael算法,安全性很高。當(dāng)MIC發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候,數(shù)據(jù)很可能已經(jīng)被篡改,系統(tǒng)很可能正在受到攻擊。此時(shí),WPA還會(huì)采取一系列的對(duì)策,比如立刻更換組密鑰、暫?;顒?dòng)60秒等,來(lái)阻止攻擊者的攻擊。

  數(shù)據(jù)加密:WPA采用TKIP為加密引入了新的機(jī)制,它使用一種密鑰構(gòu)架和管理方法,通過(guò)由認(rèn)證服務(wù)器動(dòng)態(tài)生成分發(fā)的密鑰來(lái)取代單個(gè)靜態(tài)密鑰、把密鑰首部長(zhǎng)度從24位增加到48位等方法增強(qiáng)安全性。同時(shí),TKIP采用802.1x/EAP構(gòu)架,認(rèn)證服務(wù)器在接受了用戶(hù)身份后,使用802.1x產(chǎn)生一個(gè)唯一的主密鑰處理會(huì)話(huà)。然后,TKIP把這個(gè)密鑰通過(guò)安全通道分發(fā)到客戶(hù)端和AP,并建立起一個(gè)密鑰構(gòu)架和管理系統(tǒng),使用主密鑰為用戶(hù)會(huì)話(huà)動(dòng)態(tài)產(chǎn)生一個(gè)唯一的數(shù)據(jù)加密密鑰,來(lái)加密無(wú)線(xiàn)通信數(shù)據(jù)報(bào)文。TKIP的密鑰構(gòu)架使WEP靜態(tài)單一的密鑰變成了500萬(wàn)億可用密鑰。雖然WPA采用的還是和WEP一樣的RC4加密算法,但其動(dòng)態(tài)密鑰的特性很難被攻破。

  3.5 IEEE 802.11i標(biāo)準(zhǔn)

  為了進(jìn)一步加強(qiáng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全性和保證不同廠家之間無(wú)線(xiàn)安全技術(shù)的兼容, IEEE802.11工作組開(kāi)發(fā)了新的安全標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11i ,并且致力于從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度考慮解決IEEE 802.11無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的安全問(wèn)題。IEEE 802.11i標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)802.11標(biāo)準(zhǔn)的安全缺陷,進(jìn)行了如下改進(jìn)。

  身份認(rèn)證:802.11i的安全體系也使用802.1x認(rèn)證機(jī)制,通過(guò)無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端與Radius 服務(wù)器之間動(dòng)態(tài)協(xié)商生成PMK(Pairwise Master Key),再由無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端和AP之間在這個(gè)PMK的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)4次握手協(xié)商出單播密鑰以及通過(guò)兩次握手協(xié)商出組播密鑰,每一個(gè)無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端與AP之間通訊的加密密鑰都不相同,而且會(huì)定期更新密鑰,很大程度上保證了通訊的安全。

  完整性校驗(yàn):采用了CBC和Michoel算法實(shí)現(xiàn)完整性校驗(yàn)。

  數(shù)據(jù)加密:數(shù)據(jù)加密采用了CCMP加密,CCMP基于AES-CCM算法,結(jié)合了用于加密的CTR和用于完整性的加密塊鏈接消息認(rèn)證碼(CBC-MAC),保護(hù)MPDU數(shù)據(jù)和IEEE 802.11 MPDU幀頭部分域的完整性。

  密鑰協(xié)商:通過(guò)4次握手過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)協(xié)商密鑰。

  4 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全策略選擇

  無(wú)線(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展到今天給人們提供了多種選擇,雖然目前802.11i方興未艾,考慮到升級(jí)成本、部署難度、網(wǎng)絡(luò)效率等多方面的因素,在進(jìn)行無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全策略選擇時(shí),根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。如表1所示給出不同場(chǎng)合下,無(wú)線(xiàn)安全方案。

  在充分體驗(yàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)給人們帶來(lái)的便利與豐富體驗(yàn)的同時(shí),安全威脅一直如影相隨,保證無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全也就成為了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與發(fā)展中所有問(wèn)題的焦點(diǎn)問(wèn)題,WiFi聯(lián)盟推出的各項(xiàng)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)不斷增強(qiáng)著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全,加強(qiáng)了無(wú)線(xiàn)安全管理。安全技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的完善不斷推動(dòng)者無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,同時(shí)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全不僅與認(rèn)證、加密、完整性檢測(cè)等技術(shù)有關(guān),還需要入侵檢測(cè)系統(tǒng)、防火墻等技術(shù)的配合,因此無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全是一個(gè)多層次的問(wèn)題,根據(jù)實(shí)際情況,綜合利用各項(xiàng)技術(shù)設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全方案。

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  作者簡(jiǎn)介:

  張博(1976-),男,漢族,山西臨汾人,北京政法職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系教師,研究生碩士學(xué)位;研究方向:軟件工程。

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