К счастью, производители беспроводного сетевого оборудования осознали необходимость создания более стойких методов защиты беспроводных сетей, чтобы продолжать продавать оборудование корпоративным заказчикам и требовательным домашним пользователям. Ответ появился в конце осени 2002 в виде предварительного стандарта Wi-Fi Protected Access или WPA.
WPA — это временный стандарт, о котором договорились производители оборудования, пока не вступил в силу IEEE 802.11i. По сути, WPA = 802.1X + EAP + TKIP + MIC, где:
WPA — технология защищенного доступа к беспроводным сетям (Wi-Fi Protected Access),
EAP — протокол расширяемый протокол аутентификации (Extensible Authentication Protocol),
TKIP — протокол временной целостности ключей, другой вариант перевода - протокол целостности ключей во времени (Temporal Key Integrity Protocol),
MIC — технология криптографическая проверка целостности пакетов (Message Integrity Code).
Протокол RADIUS. RADIUS- предназначен для работы в связке с сервером аутентификации, в качестве которого обычно выступает RADIUS-сервер. В этом случае беспроводные точки доступа работают в enterprise-режиме.
Если в сети отсутствует RADIUS-сервер, то роль сервера аутентификации выполняет сама точка доступа - так называемый режим WPA-PSK (pre-shared key, общий ключ). В этом режиме в настройках всех точек доступа заранее прописывается общий ключ. Он же прописывается и на клиентских беспроводных устройствах. Такой метод защиты тоже довольно секьюрен (относительно WEP), очень не удобен с точки зрения управления. PSK-ключ требуется прописывать на всех беспроводных устройствах, пользователи беспроводных устройств его могут видеть. Если потребуется заблокировать доступ какому-то клиенту в сеть, придется заново прописывать новый PSK на всех устройствах сети и так далее. Другими словами, режим WPA-PSK подходит для домашней сети и, возможно, небольшого офиса, но не более того.
Ключевыми здесь являются новые модули TKIP и MIC.
За шифрование данных в WPA отвечает протокол TKIP, который, хотя и использует тот же алгоритм шифрования - RC4 - что и в WEP, но в отличие от последнего, использует автоматически подобранные 128-битные ключи, которые создаются непредсказуемым способом и общее число вариаций которых достигает 500 миллиардов. Он применяет более длинный вектор инициализации и использует криптографическую контрольную сумму (MIC) для подтверждения целостности пакетов (последняя является функцией от адреса источника и назначения, а также поля данных). Сложная иерархическая система алгоритма подбора ключей и динамическая их замена через каждые 10 Кбайт (10 тыс. передаваемых пакетов) делают систему максимально защищенной.
Правда, TKIP сейчас не является лучшим в реализации шифрования, поскольку в силу вступают новые алгоритмы, основанные на технологии Advanced Encryption Standard (AES), которая, кстати говоря, уже давно используется в VPN.
Технология проверки целостности сообщений MIC(Message Integrity Check) обороняет от внешнего проникновения и изменения информации. Достаточно сложный математический алгоритм позволяет сверять отправленные в одной точке и полученные в другой данные. Если замечены изменения и результат сравнения не сходится, такие данные считаются ложными и выбрасываются.
Фильтрация MAC-адресов, которая поддерживается всеми современными точками доступа и беспроводными маршрутизаторами, хотя и не является составной частью стандарта 802.11, однако, как считается, позволяет повысить уровень безопасности беспроводной сети. Для реализации данной функции в настройках точки доступа создается таблица MAC-адресов беспроводных адаптеров клиентов, авторизованных для работы в данной сети.
Еще одна мера предосторожности, которую часто используют в беспроводных сетях, — режим скрытого идентификатора сети. Каждой беспроводной сети назначается свой уникальный идентификатор (SSID), который представляет собой название сети. Когда пользователь пытается войти в сеть, драйвер беспроводного адаптера прежде всего сканирует эфир на предмет наличия в ней беспроводных сетей. При применении режима скрытого идентификатора (как правило, этот режим называется Hide SSID) сеть не отображается в списке доступных и подключиться к ней можно только в том случае, если, во-первых, точно известен ее SSID, а во-вторых, заранее создан профиль подключения к этой сети.
Технология WPA являлась временной мерой до ввода в эксплуатацию стандарта 802.11i. Часть производителей до официального принятия этого стандарта ввели в обращение технологию WPA2, в которой в той или иной степени используются технологии из 802.11i. Такие как использование протокола CCMP (Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol), взамен TKIP, в качестве алгоритма шифрования там применяется усовершенствованный стандарт шифрования AES (Advanced Encryption Standard). А для управления и распределения ключей по-прежнему применяется протокол 802.1x.
Аутентификация пользователя
Как уже было сказано выше, протокол 802.1x может выполнять несколько функций. В данном случае нас интересуют функции аутентификации пользователя и распределение ключей шифрования. Необходимо отметить, что аутентификация происходит «на уровне порта» - то есть пока пользователь не будет аутентифицирован, ему разрешено посылать/принимать пакеты, касающиеся только процесса его аутентификации (учетных данных) и не более того. И только после успешной аутентификации порт устройства (будь то точка доступа или умный коммутатор) будет открыт и пользователь получит доступ к ресурсам сети.
Стандарт WPA использует 802.1x и расширенный протокол аутификации (Extensible Authentication Protocol, EAP) в качестве основы для механизма аутентификации.
Аутентификация требует, чтобы пользователь предъявил свидетельства/ мандат (credentials) того, что ему позволено получать доступ в сеть. Для этого права пользователя проверяются по базе данных зарегистрированных пользователей. Для работы в сети пользователь должен обязательно пройти через механизм аутентификации.
База данных и система проверки в больших сетях обычно принадлежат специальному серверу - чаще всего RADIUS(централизованный сервер аутентификации).
Сервер RADIUS сначала проверяет аутентифицирующую информацию пользователя (на соответствие содержимому своей базы данных об идентификаторах и паролях пользователей) или его цифровой сертификат, а затем активизирует динамическую генерацию ключей шифрования точкой доступа и клиентской системой для каждого сеанса связи.
Однако, поскольку применение WPA подразумевается всеми категориями пользователей беспроводных сетей, стандарт имеет упрощ¨нный режим, который не требует использования сложных механизмов.
Этот режим называется Pre-Shared Key (WPA-PSK) - при его использовании необходимо ввести один пароль на каждый узел беспроводной сети (точки доступа, беспроводные маршрутизаторы, клиентские адаптеры, мосты). До тех пор, пока пароли совпадают, клиенту будет разрешен доступ в сеть.
Функции аутентификации возлагаются на протокол EAP, который сам по себе является лишь каркасом для методов аутентификации. Вся прелесть протокола в том, что его очень просто реализовать на аутентификаторе (точке доступа), так как ей не требуется знать никаких специфичных особенностей различных методов аутентификации. Аутентификатор служит лишь передаточным звеном между клиентом и сервером аутентификации. Методов же аутентификации, которых существует довольно много:
EAP методы аутентификации:
Message Digest 5 (MD5) -- процедура односторонней аутентификации саппликанта сервером аутентификации, основанная на применении хэш-суммы MD5 имени пользователя и пароля как подтверждение для сервера RADIUS. Данный метод не поддерживает ни управления ключами, ни создания динамических ключей. Тем самым исключается его применение в стандарте 802.11i и WPA.
Transport Layer Security (TLS) -- процедура аутентификации, которая предполагает использование цифровых сертификатов Х.509 в рамках инфраструктуры открытых ключей (Public Key Infrastructure -- PKI). EAP-TLS поддерживает динамическое создание ключей и взаимную аутентификацию между саппликантом и сервером аутентификации. Недостатком данного метода является необходимость поддержки инфраструктуры открытых ключей.
Tunneled TLS (TTLS) -- EAP расширяющий возможности EAP-TLS. EAP-TTLS использует безопасное соединение, установленное в результате TLS-квитирования для обмена дополнительной информацией между саппликантом и сервером аутентификации.
Так же существуют и другие методы:
EAP-SIM, EAP-AKA - используются в сетях GSM мобильной связи
LEAP - пропреоретарный метод от Cisco systems
EAP-MD5 - простейший метод, аналогичный CHAP (не стойкий)
EAP-MSCHAP V2 - метод аутентификации на основе логина/пароля пользователя в MS-сетях
EAP-TLS - аутентификация на основе цифровых сертификатов
EAP-SecureID - метод на основе однократных паролей
Кроме вышеперечисленных, следует отметить следующие два метода, EAP-TTLS и EAP-PEAP. В отличие от предыдущих, эти два метода перед непосредственной аутентификацией пользователя сначала образуют TLS-туннель между клиентом и сервером аутентификации. А уже внутри этого туннеля осуществляется сама аутентификация, с использованием как стандартного EAP (MD5, TLS), или старых не-EAP методов (PAP, CHAP, MS-CHAP, MS-CHAP v2), последние работают только с EAP-TTLS (PEAP используется только совместно с EAP методами). Предварительное туннелирование повышает безопасность аутентификации, защищая от атак типа «man-in-middle», «session hihacking» или атаки по словарю.
Протокол PPP засветился там потому, что изначально EAP планировался к использованию поверх PPP туннелей. Но так как использование этого протокола только для аутентификации по локальной сети - излишняя избыточность, EAP-сообщения упаковываются в «EAP over LAN» (EAPOL) пакеты, которые и используются для обмена информацией между клиентом и аутентификатором (точкой доступа).