Шифрование Wi-Fi - какой протокол выбрать? AES: шифрование данных

Несомненно, многие пользователи компьютеров, работающие с интернетом (и не только), слышали о таком термине, как AES. Что это за система, какие алгоритмы она использует и для чего применяется, имеет представление достаточно ограниченный круг людей. Обычному юзеру это по большому счету знать и не нужно. Тем не менее рассмотрим эту криптографическую систему, особо не вникая в сложные математические вычисления и формулы, чтобы это было понятно любому человеку.

Что такое AES-шифрование?

Начнем с того, что сама по себе система представляет набор алгоритмов, позволяющих скрыть начальный вид каких-то передаваемых, получаемых пользователем или хранимых на компьютере данных. Чаще всего она применяется в интернет-технологиях, когда требуется обеспечить полную конфиденциальность информации, и относится к так называемым алгоритмам симметричного шифрования.

Тип шифрования AES предполагает использование для преобразования информации в защищенный вид и обратного декодирования одного и того же ключа, который известен и отправляющей, и принимающей стороне, в отличие от симметричного шифрования, в котором предусмотрено применение двух ключей - закрытого и открытого. Таким образом, нетрудно сделать вывод, что, если обе стороны знают правильный ключ, процесс шифрования и дешифровки производится достаточно просто.

Немного истории

Впервые AES-шифрование упоминается еще в 2000 году, когда на конкурсе выбора преемника системы DES, которая являлась стандартом в США с 1977 года, победителем стал алгоритм Rijndael.

В 2001 году AES-система была официально принята в качестве нового федерального стандарта шифрования данных и с тех пор используется повсеместно.

Виды шифрования AES

Включала в себя несколько промежуточных стадий, которые в основном были связаны с увеличением длины ключа. Сегодня различают три основных типа: AES-128-шифрование, AES-192 и AES-256.

Название говорит само за себя. Цифровое обозначение соответствует длине применяемого ключа, выраженной в битах. Кроме того, AES-шифрование относится к блочному типу, который работает непосредственно с блоками информации фиксированной длины, шифруя каждый из них, в отличие от поточных алгоритмов, оперирующих единичными символами открытого сообщения, переводя их в зашифрованный вид. В AES длина блока составляет 128 бит.

Если говорить научным языком, те же алгоритмы, которые использует AES-256-шифрование, подразумевают операции на основе полиноминального представления операций и кодов при обработке двумерных массивов (матриц).

Как это работает?

Алгоритм работы достаточно сложен, однако включает в себя использование нескольких базовых элементов. Изначально применяется двумерная матрица, циклы преобразования (раунды), раундовый ключ и таблицы начальной и обратной подстановок.

Процесс шифрования данных состоит из нескольких этапов:

вычисление всех раундовых ключей;
подстановка байтов с помощью основной таблицы S-Box;
сдвиг в форме с использованием различающихся величин (см. рисунок выше);
смешивание данных внутри каждого столбца матрицы (формы);
сложение формы и раундового ключа.

Дешифровка производится в обратном порядке, но вместо таблицы S-Box применяется таблица обратных постановок, которая была упомянута выше.

Если привести пример, при наличии ключа длиной 4 бита для перебора потребуется всего 16 стадий (раундов), то есть необходимо проверить все возможные комбинации, начиная с 0000 и заканчивая 1111. Естественно, такая защита взламывается достаточно быстро. Но если взять ключи побольше, для 16 бит потребуется 65 536 стадий, а для 256 бит - 1,1 х 10 77 . И как было заявлено американскими специалистами, на подбор правильной комбинации (ключа) уйдет порядка 149 триллионов лет.

Что применить при настройке сети на практике: шифрование AES или TKIP?

Теперь перейдем к использованию AES-256 при шифровании передаваемых и принимаемых данных в беспроводных сетях.

Как правило, в любом имеется несколько параметров на выбор: только AES, только TKIP и AES+TKIP. Они применяются в зависимости от протокола (WEP или WEP2). Но! TKIP является устаревшей системой, поскольку обладает меньшей степенью защиты и не поддерживает подключения 802.11n со скоростью передачи данных, превышающей 54 Мбит/с. Таким образом, вывод о приоритетном использовании AES вместе с режимом безопасности WPA2-PSK напрашивается сам собой, хотя можно задействовать оба алгоритма в паре.

Вопросы надежности и безопасности алгоритмов AES

Несмотря на громкие заявления специалистов, алгоритмы AES теоретически все же уязвимы, поскольку сама природа шифрования имеет простое алгебраическое описание. Это отмечал еще Нильс Фергюссон. А в 2002 году Йозеф Пепшик и Николя Куртуа опубликовали статью, обосновывающую потенциально возможную атаку XSL. Правда, она в научном мире вызвала много споров, и некоторые посчитали их вычисления ошибочными.

В 2005 году было сделано предположение о том, что атака может использовать сторонние каналы, а не только математические вычисления. При этом одна из атак вычислила ключ после 800 операций, а другая получила его через 2 32 операций (на восьмом раунде).

Вне всяких сомнений, на сегодняшний день эта система и могла бы считаться одной из самых продвинутых, если бы не одно но. Несколько лет назад по интернету прокатилась волна вирусных атак, при которых вирус-шифровальщик (а по совместительству еще и вымогатель), проникая на компьютеры, полностью шифровал данные, требуя за дешифрацию кругленькую сумму денег. При этом в сообщении отмечалось, что шифрование производилось с использованием алгоритма AES1024, которого, как считалось до недавних пор, в природе не существует.

Так это или нет, но даже самые известные разработчики антивирусного ПО, включая и «Лабораторию Касперского», при попытке расшифровки данных оказались бессильны. Многие специалисты признали, что пресловутый в свое время поразивший миллионы компьютеров во всем мире и уничтоживший на них важную информацию, в сравнении с этой угрозой оказался детским лепетом. К тому же I Love You больше был нацелен на файлы мультимедиа, а новый вирус получал доступ исключительно к конфиденциальной информации крупных корпораций. Впрочем, утверждать со всей очевидностью, что здесь использовалось именно шифрование AES-1024, никто не берется.

Заключение

Если подвести некий итог, в любом случае можно сказать, что AES-шифрование на сегодняшний день является самым продвинутым и защищенным, независимо от того, какая применяется длина ключа. Неудивительно, что именно этот стандарт используется в большинстве криптосистем и имеет достаточно широкие перспективы на развитие и усовершенствование в обозримом будущем, тем более что очень вероятным может оказаться и объединение нескольких типов шифрования в одно целое (например, параллельное использование симметричного и асимметричного или блочного и потокового шифрования).

Широкополосный доступ в интернет уже давно перестал быть роскошью не только в крупных городах, но и в отдалённых регионах. При этом многие сразу же обзаводятся беспроводными роутерами, чтобы сэкономить на мобильном интернете и подключить к скоростной линии смартфоны, планшеты и прочую портативную технику. Более того, провайдеры всё чаще сразу устанавливают своим клиентам маршрутизаторы со встроенной беспроводной точкой доступа.

Между тем, потребители далеко не всегда понимают, как на самом деле работает сетевое оборудование и какую опасность оно может нести. Главное заблуждение состоит в том, что частный клиент просто не представляет, что беспроводная связь может нанести ему какой-то ущерб – ведь он не банк, не секретная служба и не владелец порнохранилищ. Но стоит только начать разбираться, как вам сразу захочется вернуться к старому доброму кабелю.

1. Никто не станет взламывать мою домашнюю сеть

Вот главное заблуждение домашних пользователей, ведущее к пренебрежению элементарными нормами сетевой безопасности. Принято считать, есто если вы не знаменитость, не банк и не интернет-магазин, то никто не будет тратить на вас время, ведь результаты будут неадекватны приложенным усилиям.

Более того, почему-то упорно циркулирует мнение, что якобы небольшие беспроводные сети взломать сложнее, чем крупные, в чём есть крупица правды, но в целом это тоже миф. Очевидно, это утверждение основано на том, что у мелких локальных сетей ограниченная дальность распространения сигнала, поэтому достаточно понизить его уровень, и хакер просто не сможет обнаружить такую сеть из припаркованного рядом автомобиля или кафе по-соседству.

Возможно, когда-то это было так, но сегодняшние взломщики оснащены высокочувствительными антеннами, способными принять даже самый слабый сигнал. И тот факт, что у вас на кухне планшет постоянно теряет связь, вовсе не означает, что хакеру, сидящему в машине за два дома от вас, не удастся покопаться в вашей беспроводной сети.

Что же касается мнения, что взлом вашей сети не стоит потраченных усилий, то это совсем не так: в ваших гаджетах хранится море всевозможной персональной информации, которая, как минимум, позволит злоумышленнику от вашего имени заказать покупки, получить кредит, или, воспользовавшись методами социальной инженерии, добиться ещё более неочевидных целей вроде проникновения в сеть вашего работодателя или даже его партнёров. При этом отношение к сетевой безопасности у простых пользователей сегодня настолько пренебрежительное, что взломать домашнюю сеть не составит особого труда даже для новичков.

2. Дома не нужен двух- или трёхдиапазонный роутер

Считается, что многодиапазонные роутеры нужны только особо требовательным владельцам огромного количества гаджетов, которые хотят выжать из беспроводной связи максимально доступную скорость. Между тем, любому из нас не помешает хотя бы двухдиапазонный маршрутизатор.

Главное преимущество многодиапазонного роутера заключается в том, что разные устройства можно «раскидать» по разным диапазонам, и тем самым повысить потенциально возможную скорость передачи данных и, конечно же, надёжность связи. Например, вполне целесообразно было бы подключать ноутбуки к одному диапазону, телевизионные приставки – ко второму, а мобильные гаджеты – к третьему.

3. Диапазон 5 ГГц лучше диапазона 2,4 ГГц

Оценившие преимущества частотного диапазона 5 ГГц обычно рекомендуют всем переходить на него и вообще отказаться от использования частоты 2,4 ГГц. Но, как обычно, не всё так просто.

Да, 5 ГГц физически менее «заселён», чем более массовый 2,4 ГГц – в том числе и потому, что на 2,4 ГГц работает больше всего устройств на базе старых стандартов. Однако 5 ГГц уступает в дальности связи, в особенности в том, что касается проникновения через бетонные стены и другие преграды.

В целом, здесь нет однозначного ответа, можно посоветовать лишь использовать тот диапазон, в котором конкретно у вас приём лучше. Ведь вполне может оказаться, что в каком-то конкретном месте и полоса 5 ГГц перегружена устройствами – хотя это и очень маловероятно.

4. Не нужно трогать настройки роутера

Предполагается, что настройку оборудования лучше оставить профессионалам и ваше вмешательство способно только навредить работоспособности сети. Обычный способ представителей провайдера (и сисадминов) запугать пользователя, чтобы снизить вероятность неправильных настроек и последующих вызовов на дом.

Понятно, что если вы вообще не представляете, о чём там речь, лучше ничего не трогать, но даже непрофессионал вполне способен изменить некоторые настройки, повысив защищённость, надёжность и производительность сети. Хотя бы зайдите в веб-интерфейс и ознакомьтесь с тем, что там можно изменить – но если вы не знаете, что это даст, лучше оставьте всё как есть.

В любом случае есть смысл внести четыре поправки, если они уже не сделаны в настройках вашего роутера:

1) По возможности переключайтесь на новый стандарт – если его поддерживает как роутер, так и ваши устройства. Переход с 802.11n на 802.11ac даст существенный прирост скорости, как и переключение с более старых 802.11b/g на 802.11n.

2) Поменяйте тип шифрования . Некоторые установщики до сих пор оставляют домашние беспроводные сети либо полностью открытыми, либо с устаревшим стандартом шифрования WEP. Обязательно нужно поменять тип на WPA2 c шифрованием AES и сложным длинным паролем.

3) Измените логин и пароль по умолчанию . Практически все провайдеры при установке нового оборудования оставляют эти данные по умолчанию – если только их специально не попросить о смене. Это общеизвестная «дыра» домашних сетей, и любой хакер для начала обязательно попробует воспользоваться именно ею.

4) Отключите WPS (Wi-Fi Protected Setup) . Технология WPS обычно включена в роутерах по умолчанию – она предназначена для быстрого подключения совместимых мобильных устройств к сети без ввода длинных паролей. Вместе с тем WPS делает вашу локальную сеть очень уязвимой для взлома путём метода «грубой силы» – простого подбора пин-кода WPS, состоящего из 8 цифр, после чего злоумышленник без проблем получит доступ к ключу WPA/WPA2 PSK. При этом из-за ошибки в стандарте достаточно определить всего 4 цифры, а это уже всего 11 000 сочетаний, и для взлома понадобится перебрать далеко не все из них.

5. Сокрытие SSID спрячет сеть от хакеров

SSID – это сервисный идентификатор сети или попросту название вашей сети, которое используют для установки соединения различные устройства, когда-либо подключавшиеся к ней. Отключив трансляцию SSID, вы не будете появляться в соседском списке доступных сетей, но это не значит, что хакеры не смогут её найти: демаскировка скрытого SSID – задача для новичка.

Вместе с тем, спрятав SSID, вы даже упростите жизнь хакерам: все устройства, пытающиеся подключиться к вашей сети, станут перебирать ближайшие точки доступа, и могут подключиться к сетям-«ловушкам», специально созданным злоумышленниками. Можно развернуть такую подменную открытую сеть под вашим же раскрытым SSID, к которому ваши девайсы будут просто подключаться автоматически.

Поэтому общая рекомендация такова: дайте вашей сети такое название, в котором никак бы не упоминался ни провайдер, ни производитель роутера, ни какая-то личная информация, позволяющая идентифицировать вас и нанести точечные атаки по слабым местам.

6. Шифрование не нужно, если есть антивирус и брандмауэр

Типичный пример того, когда путают тёплое с мягким. Программы защищают от программных же угроз онлайн или уже находящихся в вашей сети, они не защищают вас от перехвата самих данных, передаваемых между роутером и вашим компьютером.

Для обеспечения сетевой безопасности нужен комплекс средств, куда входят и протоколы шифрования, и аппаратные или программные брандмауэры, и антивирусные пакеты.

7. Шифрования WEP достаточно для домашней сети

WEP небезопасен в любом случае, и он поддаётся взлому за считанные минуты с помощью смартфона. По уровню безопасности он мало отличается от полностью открытой сети, и это его главная проблема. Если вы интересуетесь историей вопроса, то можете найти в интернете массу материалов о том, что WEP запросто ломали ещё в начале «нулевых». Нужна ли вам такая «безопасность»?

8. Роутер с шифрованием WPA2-AES невозможно взломать

Если брать «сферический роутер с шифрованием WPA2-AES в вакууме», то это правда: по последним оценкам, при существующих вычислительных мощностей на взлом AES методами «грубой силы» уйдут миллиарды лет. Да, миллиарды.

Но это вовсе не означает, что AES не позволит хакеру добраться до ваших данных. Как и всегда, главная проблема – человеческий фактор. В данном случае, многое зависит от того, насколько сложным и грамотно составленным будет ваш пароль. При «бытовом» подходе к придумыванию паролей, методов социальной инженерии будет достаточно для взлома WPA2-AES за достаточно короткий срок.

О правилах составления хороших паролей мы подробно не так давно, так что всех интересующихся отсылаем к этой статье.

9. Шифрование WPA2-AES снижает скорость передачи данных

Технически, это действительно так, но в современных роутерах есть аппаратные средства, позволяющие свести это снижение к минимуму. Если вы наблюдаете существенное замедление соединения, это означает, что вы используете устаревший роутер, в которых были реализованы немного иные стандарты и протоколы. Например, WPA2-TKIP. Сам по себе TKIP был более безопасным, чем его предшественник WEP, но представлял из себя компромиссное решение, позволяющее использовать старое «железо» с более современными и защищёнными протоколами. Чтобы «подружить» TKIP c новым типом шифрования AES, использовались различные программные ухищрения, что и приводило к замедлению скорости передачи данных.

Ещё в 2012 году в стандарте 802.11 TKIP был признан недостаточно безопасным, но он всё ещё часто встречается в роутерах старых выпусков. Решение проблемы одно – купить современную модель.

10. Работающий роутер менять не нужно

Принцип для тех, кого сегодня вполне устраивает механическая пишущая машинка и телефон с наборным диском. Новые стандарты беспроводной связи появляются регулярно, и с каждым разом не только повышается скорость передачи данных, но и безопасность сети.

Сегодня, когда стандарт 802.11ac предусматривает передачу данных со скоростью выше 50 Мбит/с, старый роутер с поддержкой 802.11n и всех предыдущих стандартов может ограничивать потенциальную пропускную способность сети. В случае с тарифными планами, предусматривающими скорости выше 100 Мбит/с, вы просто будете платить лишние деньги, не получая полноценной услуги.

Конечно, срочно менять работающий роутер вовсе не обязательно, но в один прекрасный день настанет момент, когда к нему не сможет подключиться ни одно современное устройство.

Сегодня не назовешь чем-то из ряда вон выходящим. Однако при этом многие юзеры (особенно владельцы мобильных устройств) сталкиваются с проблемой, какую систему защиты использовать: WEP, WPA или WPA2-PSK. Что это за технологии, мы сейчас и посмотрим. Однако наибольшее внимание будет уделено именно WPA2-PSK, поскольку именно эта протекция является сегодня наиболее востребованной.

WPA2-PSK: что это?

Скажем сразу: это система защиты любого локального подключения к беспроводной сети на основе WI-Fi. К проводным системам на основе сетевых карт, использующих непосредственное соединение при помощи Ethernet, это не имеет никакого отношения.

С применением технологии WPA2-PSK сегодня является наиболее «продвинутой». Даже несколько устаревающие методы, требующие запрос логина и пароля, а также предполагающие шифрование конфиденциальных данных при приеме-передаче, выглядят, мягко говоря, детским лепетом. И вот почему.

Разновидности зашиты

Итак, начнем с того, что еще недавно самой безопасной технологией защиты соединения считалась структура WEP. Она использовала проверку целостности ключа при беспроводном подключении любого девайса и являлась стандартом IEEE 802. 11i.

Защита WiFi-сети WPA2-PSK работает, в принципе, почти так же, однако проверку ключа доступа осуществляет на уровне 802. 1X. Иными словами, система проверяет все возможные варианты.

Однако есть и более нова технология, получившая название WPA2 Enterprise. В отличие от WPA, она предусматривает не только затребование персонального ключа доступа, но и наличие предоставляющего доступ сервера Radius. При этом такой алгоритм проверки подлинности может работать одновременно в нескольких режимах (например, Enterprise и PSK, задействовав при этом шифрование уровня AES CCMP).

Основные протоколы защиты и безопасности

Равно как и уходящие в прошлое, современные методы защиты используют один и тот же протокол. Это TKIP (система защиты WEP, основанная на обновлении программного обеспечения и алгоритме RC4). Все это предполагает ввод временного ключа для доступа к сети.

Как показало практическое использование, сам по себе такой алгоритм особой защищенности подключения в беспроводной сети не дал. Именно поэтому были разработаны новые технологии: сначала WPA, а затем WPA2, дополненные PSK (персональный ключ доступа) и TKIP (временный ключ). Кроме того, сюда же были включены данных при приеме-передаче, сегодня известные как стандарт AES.

Устаревшие технологии

Тип безопасности WPA2-PSK появился относительно недавно. До этого, как уже было сказано выше, использовалась система WEP в сочетании с TKIP. Защита TKIP есть не что иное, как средство увеличения разрядности ключа доступа. На данный момент считается, что базовый режим позволяет увеличить ключ с 40 до 128 бит. При всем этом можно также сменить один-единственный ключ WEP на несколько отличных, генерируемых и отсылаемых в автоматическом режиме самим сервером, производящим аутентификацию пользователя при входе.

Кроме того, сама система предусматривает использование строгой иерархии распределения ключей, а также методики, позволяющей избавиться от так называемой проблемы предсказуемости. Иными словами, когда, допустим, для беспроводной сети, использующей защиту WPA2-PSK, пароль задается в виде последовательности типа «123456789», нетрудно догадаться, что те же программы-генераторы ключей и паролей, обычно называемые KeyGen или чем-то вроде этого, при вводе первых четырех знаков могут автоматически сгенерировать четыре последующих. Тут, как говорится, не нужно быть уникумом, чтобы угадать тип используемой секвенции. Но это, как, наверное, уже понято, самый простой пример.

Что касается даты рождения пользователя в пароле, это вообще не обсуждается. Вас запросто можно вычислить по тем же регистрационным данным в социальных сетях. Сами же цифровые пароли такого типа являются абсолютно ненадежными. Уж лучше использовать совместно цифры, литеры, а также символы (можно даже непечатаемые при условии задания сочетания «горячих» клавиш) и пробел. Однако даже при таком подходе взлом WPA2-PSK осуществить можно. Тут нужно пояснить методику работы самой системы.

Типовой алгоритм доступа

Теперь еще несколько слов о системе WPA2-PSK. Что это такое в плане практического применения? Это совмещение нескольких алгоритмов, так сказать, в рабочем режиме. Поясним ситуацию на примере.

В идеале секвенция исполнения процедуры защиты подключения и шифрования передающейся или принимающейся информации сводится к следующему:

WPA2-PSK (WPA-PSK) + TKIP + AES.

При этом здесь главную роль играет общий ключ (PSK) длиной от 8 до 63 символов. В какой именно последовательности будут задействованы алгоритмы (то ли сначала произойдет шифрование, то ли после передачи, то ли в процессе с использованием случайных промежуточных ключей и т. д.), не суть важно.

Но даже при наличии защиты и системы шифрования на уровне AES 256 (имеется в виду разрядность ключа шифра) взлом WPA2-PSK для хакеров, сведущих в этом деле, будет задачей хоть и трудной, но возможной.

Уязвимость

Еще в 2008 году на состоявшейся конференции PacSec была представлена методика, позволяющая взломать беспроводное соединение и прочитать передающиеся данные с маршрутизатора на клиентский терминал. Все это заняло около 12-15 минут. Однако взломать обратную передачу (клиент-маршрутизатор) так и не удалось.

Дело в том, что при включенном режиме маршрутизатора QoS можно не только прочитать передаваемую информацию, но и заменить ее поддельной. В 2009 году японские специалисты представили технологию, позволяющую сократить время взлома до одной минуты. А в 2010 году в Сети появилась информация о том, что проще всего взламывать модуль Hole 196, присутствующий в WPA2, с использованием собственного закрытого ключа.

Ни о каком вмешательстве в генерируемые ключи речь не идет. Сначала используется так называемая атака по словарю в сочетании с «брут-форс», а затем сканируется пространство беспроводного подключения с целью перехвата передаваемых пакетов и их последующей записью. Достаточно пользователю произвести подключение, как тут же происходит его деавторизация, перехват передачи начальных пакетов (handshake). После этого даже нахождение поблизости от основной точки доступа не требуется. Можно преспокойно работать в режиме оффлайн. Правда, для совершения всех этих действий понадобится специальное ПО.

Как взломать WPA2-PSK?

По понятным причинам, здесь полный алгоритм взлома соединения приводиться не будет, поскольку это может быть использовано как некая инструкция к действию. Остановимся только на главных моментах, и то - только в общих чертах.

Как правило, при непосредственном доступе к роутеру его можно перевести в так называемый режим Airmon-NG для отслеживания трафика (airmon-ng start wlan0 - переименование беспроводного адаптера). После этого происходит захват и фиксация трафика при помощи команды airdump-ng mon0 (отслеживание данных канала, скорость маяка, скорость и метод шифрования, количество передаваемых данных и т. д.).

Далее задействуется команда фиксации выбранного канала, после чего вводится команда Aireplay-NG Deauth с сопутствующими значениями (они не приводятся по соображениям правомерности использования таких методов).

После этого (когда пользователь уже прошел авторизацию при подключении) юзера можно просто отключить от сети. При этом при повторном входе со взламывающей стороны система повторит авторизацию входа, после чего можно будет перехватить все пароли доступа. Далее возникнет окно с «рукопожатием» (handshake). Затем можно применить запуск специального файла WPAcrack, который позволит взломать любой пароль. Естественно, как именно происходит его запуск, никто и никому рассказывать не будет. Заметим только, что при наличии определенных знаний весь процесс занимает от нескольких минут до нескольких дней. К примеру, процессор уровня Intel, работающий на штатной тактовой частоте 2,8 ГГц, способен обрабатывать не более 500 паролей за одну секунду, или 1,8 миллиона в час. В общем, как уже понятно, не стоит обольщаться.

Вместо послесловия

Вот и все, что касается WPA2-PSK. Что это такое, быть может, с первого прочтения понятно и не будет. Тем не менее основы защиты данных и применяемых систем шифрования, думается, поймет любой пользователь. Более того, сегодня с этим сталкиваются практически все владельцы мобильных гаджетов. Никогда не замечали, что при создании нового подключения на том же смартфоне система предлагает использовать определенный тип защиты (WPA2-PSK)? Многие просто не обращают на это внимания, а зря. В расширенных настройках можно задействовать достаточно большое количество дополнительных параметров с целью улучшения системы безопасности.

WPA шифрование подразумевает использование защищенной сети Wi-Fi. Вообще, WPA расшифровывается как Wi-Fi Protected Access, то есть защищенный .

Большинство системных администраторов умеют настраивать этот протокол и знают о нем достаточно много.

Но и обычные люди могут узнать достаточно много о том, что же такое WPA, как его настроить и как использовать.

Правда, в интернете можно найти множество статей по этому поводу, из которых невозможно ничего понять. Поэтому сегодня мы будем говорить простым языком о сложных вещах.

Немного теории

Итак, WPA – это протокол, технология, программа, которая содержит в себе набор сертификатов, используемых при передаче .

Если проще, эта технология позволяет использовать различные методы для защиты Wi-Fi сети.

Это может быть электронный ключ, он же – специальное свидетельство о праве использования данной сети (дальше мы об этом поговорим).

В общем, при помощи этой программы использовать сеть смогут только те, кто имеет на это право и это все, что Вам нужно знать.

Для справки: Аутентификация – это средство защиты, которое позволяет установить подлинность лица и его право на доступ к сети, при помощи сопоставления сообщенных им и ожидаемых данных.

К примеру, человек может проходить аутентификацию, когда прикладывает свой . Если он просто вводит логин и пароль, это только авторизация.

Но отпечаток пальца позволяет проверить, действительно ли заходит этот человек, а не кто-то взял его данные и вошел с их помощью.

Рис. 1. Сканер отпечатка пальца на смартфоне

А также на схеме есть WLC – контроллер беспроводной локальной сети. Справа расположен сервер аутентификации.

Все это соединяет обычный Switch (устройство, которое просто соединяет различные сетевые устройства). С контроллера посылается ключ на сервер аутентификации, запоминается там.

Клиент при попытке подключиться к сети должен передать на LAP ключ, который он знает. Этот ключ попадает на сервер аутентификации и сравнивается с нужным ключом.

Если ключи совпадают, сигнал свободно распространяется к клиенту.

Рис. 2. Примерная схема WPA в Cisco Pocket Tracer

Составляющие WPA

Как мы говорили выше, WPA использует специальные ключи, которые генерируются при каждой попытке начать передачу сигнала, то есть включить Wi-Fi, а также меняются раз в некоторое время.

В WPA входит сразу несколько технологий, которые и помогают генерировать и передавать эти самые ключи.

Ниже, на рисунке, показана общая формула, в которую входят все составляющие рассматриваемой технологии.

Рис. 3. Формула с составляющими WPA

А теперь рассмотрим каждую из этих составляющих по отдельности:

1X – это стандарт, который используется для генерирования того самого уникального ключа, с помощью которого в дальнейшем и происходит аутентификация.
EAP – это так называемый расширяемый протокол аутентификации. Он отвечает за формат сообщений, с помощью которых передаются ключи.
TKIP – протокол, который позволил расширить размер ключа до 128 байт (раньше, в WEP, он был лишь 40 байт).
MIC – механизм проверки сообщений (в частности, они проверяются на предмет целостности). Если сообщения не отвечают критериям, они отправляются обратно.

Стоит сказать, что сейчас уже есть WPA2, в котором, кроме всего вышесказанного, используются также CCMP и шифрование AES.

Мы не будем сейчас говорить о том, что это такое, но WPA2 надежнее, чем WPA. Это все, что Вам точно нужно знать.

Еще раз с самого начала

Итак, у Вас есть . В сети используется технология WPA.

Чтобы подключиться к Wi-Fi, каждое устройство должно предоставить сертификат пользователя, а если проще, то специальный ключ, выданный сервером аутентификации.

Только тогда он сможет использовать сеть. Вот и все!

Теперь Вы знаете, что же такое WPA. Теперь поговорим о том, чем хороша и чем плоха эта технология.

Преимущества и недостатки WPA шифрования

К преимуществам данной технологии стоило бы отнести следующее:

Усиленная безопасность передачи данных (в сравнении с WEP, предшественником, WPA).
Более жесткий контроль доступа к Wi-Fi.
Совместимость с большим количеством устройств, которые используются для организации беспроводной сети.
Централизованное управление безопасностью. Центром в этом случае является сервер аутентификации. За счет этого злоумышленники не имеют возможности получить доступ к скрытым данным.
Предприятия могут использовать собственные политики безопасности.
Простота в настройке и дальнейшем использовании.

Конечно же, есть у данной технологии и недостатки, причем они зачастую оказываются весьма значительными. В частности, речь идет вот о чем:

Ключ TKIP можно взломать максимум за 15 минут. Об этом заявила группа специалистов в 2008 году на конференции PacSec.
В 2009 году специалистами из Университета Хиросимы был разработан метод взлома любой сети, где используется WPA, за одну минуту.
С помощью уязвимости, названной специалистами Hole196, можно использовать WPA2 со своим ключом, а не с тем, который требуется сервером аутентификации.
В большинстве случаев любое WPA можно взломать с помощью обычного перебора всех возможных вариантов (брут-форс), а также при помощи так называемой атаки по словарю. Во втором случае используются варианты не в хаотическом порядке, а по словарю.

Конечно, чтобы воспользоваться всеми этими уязвимостями и проблемами, необходимо иметь особенные знания в области построения компьютерных сетей.

Большинству рядовых пользователей все это недоступно. Поэтому Вы можете особо не переживать о том, что кто-то получит доступ к Вашему Wi-Fi.

Рис. 4. Взломщик и компьютер

Протокол WPA2 определяется стандартом IEEE 802.11i, созданным в 2004 году, с целью заменить . В нём реализовано CCMP и шифрование AES , за счет чего WPA2 стал более защищённым, чем свой предшественник. С 2006 года поддержка WPA2 является обязательным условием для всех сертифицированных устройств.

Разница между WPA и WPA2

Поиск разницы между и WPA2 для большинства пользователей актуальности не имеет, так как вся защита беспроводной сети сводится к выбору более-менее сложного пароля на доступ. На сегодняшний день ситуация такова, что все устройства, работающие в сетях Wi-Fi, обязаны поддерживать WPA2, так что выбор WPA обусловлен может быть только нестандартными ситуациями. К примеру, операционные системы старше Windows XP SP3 не поддерживают работу с WPA2 без применения патчей, так что машины и устройства, управляемые такими системами, требуют внимания администратора сети. Даже некоторые современные смартфоны могут не поддерживать новый протокол шифрования, преимущественно это касается внебрендовых азиатских гаджетов. С другой стороны, некоторые версии Windows старше XP не поддерживают работу с WPA2 на уровне объектов групповой политики, поэтому требуют в этом случае более тонкой настройки сетевых подключений.

Техническое отличие WPA от WPA2 состоит в технологии шифрования, в частности, в используемых протоколах. В WPA используется протокол TKIP, в WPA2 - протокол AES. На практике это означает, что более современный WPA2 обеспечивает более высокую степень защиты сети. К примеру, протокол TKIP позволяет создавать ключ аутентификации размером до 128 бит, AES - до 256 бит.

Отличие WPA2 от WPA заключается в следующем:

WPA2 представляет собой улучшенный WPA.
WPA2 использует протокол AES, WPA - протокол TKIP.
WPA2 поддерживается всеми современными беспроводными устройствами.
WPA2 может не поддерживаться устаревшими операционными системами.
Степень защиты WPA2 выше, чем WPA.

Аутентификация в WPA2

Как WPA, так и WPA2 работают в двух режимах аутентификации: персональном (Personal) и корпоративном (Enterprise) . В режиме WPA2-Personal из введенной открытым текстом парольной фразы генерируется 256-разрядный ключ, иногда именуемый предварительно распределяемым ключом . Ключ PSK, а также идентификатор и длина последнего вместе образуют математический базис для формирования главного парного ключа PMK (Pairwise Master Key) , который используется для инициализации четырехстороннего квитирования связи и генерации временного парного или сеансового ключа PTK (Pairwise Transient Key) , для взаимодействия беспроводного пользовательского устройства с точкой доступа. Как и статическому , протоколу WPA2-Personal присуще наличие проблем распределения и поддержки ключей, что делает его более подходящим для применения в небольших офисах, нежели на предприятиях.

Однако в протоколе WPA2-Enterprise успешно решаемы проблемы, касающиеся распределения статических ключей и управления ими, а его интеграция с большинством корпоративных сервисов аутентификации обеспечивает контроль доступа на основе учетных записей. Для работы в этом режиме требуются такие регистрационные данные, как имя и пароль пользователя, сертификат безопасности или одноразовый пароль; аутентификация же осуществляется между рабочей станцией и центральным сервером аутентификации. Точка доступа или беспроводной контроллер проводят мониторинг соединения и направляют аутентификационные пакеты на соответствующий сервер аутентификации, как правило, это . Базой для режима WPA2-Enterprise служит стандарт 802.1X, поддерживающий основанную на контроле портов аутентификацию пользователей и машин, пригодную как для проводных коммутаторов, так и для беспроводных точек доступа.

Шифрование WPA2

В основе стандарта WPA2 лежит метод шифрования AES, пришедший на смену стандартам DES и 3DES в качестве отраслевого стандарта де-факто. Требующий большого объема вычислений, стандарт AES нуждается в аппаратной поддержке, которая не всегда имеется в старом оборудовании БЛВС.

Для аутентификации и обеспечения целостности данных WPA2 использует протокол CBC-MAC (Cipher Block Chaining Message Authentication Code), а для шифрования данных и контрольной суммы MIC - режим счетчика (Counter Mode - CTR). Код целостности сообщения (MIC) протокола WPA2 представляет собой не что иное, как контрольную сумму и в отличие от и WPA обеспечивает целостность данных для неизменных полей заголовка 802.11. Это предотвращает атаки типа packet replay с целью расшифровки пакетов или компрометации криптографической информации.

Для расчета MIC используется 128-разрядный вектор инициализации (Initialization Vector - IV), для шифрования IV - метод AES и временный ключ, а в итоге получается 128-разрядный результат. Далее над этим результатом и следующими 128 бит данных выполняется операция “исключающее ИЛИ”. Результат ее шифруется посредством AES и TK, а затем над последним результатом и следующими 128 бит данных снова выполняется операция “исключающее ИЛИ”. Процедура повторяется до тех пор, пока не будет исчерпана вся полезная нагрузка. Первые 64 разряда полученного на самом последнем шаге результата используются для вычисления значения MIC.

Для шифрования данных и MIC используется основанный на режиме счетчика алгоритм. Как и при шифровании вектора инициализации MIC, выполнение этого алгоритма начинается с предварительной загрузки 128-разрядного счетчика, где в поле счетчика вместо значения, соответствующего длине данных, берется значение счетчика, установленное на единицу. Таким образом, для шифрования каждого пакета используется свой счетчик.

С применением AES и TK шифруются первые 128 бит данных, а затем над 128-бит результатом этого шифрования выполняется операция “исключающее ИЛИ”. Первые 128 бит данных дают первый 128-разрядный зашифрованный блок. Предварительно загруженное значение счетчика инкрементально увеличивается и шифруется посредством AES и ключа шифрования данных. Затем над результатом этого шифрования и следующими 128 бит данных, снова выполняется операция “исключающее ИЛИ”.

Процедура повторяется до тех пор, пока не зашифруются все 128-разрядные блоки данных. После этого окончательное значение в поле счетчика сбрасывается в ноль, счетчик шифруется с использованием алгоритма AES, а затем над результатом шифрования и MIC выполняется операция “исключающее ИЛИ”. Результат последней операции пристыковывается к зашифрованному кадру.

После подсчета MIC с использованием протокола CBC-MAC производится шифрование данных и MIC. Затем к этой информации спереди добавляется заголовок 802.11 и поле номера пакета CCMP, пристыковывается концевик 802.11 и все это вместе отправляется по адресу назначения.

Расшифровка данных выполняется в обратном шифрованию порядке. Для извлечения счетчика задействуется тот же алгоритм, что и при его шифровании. Для дешифрации счетчика и зашифрованной части полезной нагрузки применяются основанный на режиме счетчика алгоритм расшифровки и ключ TK. Результатом этого процесса являются расшифрованные данные и контрольная сумма MIC. После этого, посредством алгоритма CBC-MAC, осуществляется перерасчет MIC для расшифрованных данных. Если значения MIC не совпадают, то пакет сбрасывается. При совпадении указанных значений расшифрованные данные отправляются в сетевой стек, а затем клиенту.