KRACK на практике. Как работает атака на Wi-Fi с применением нашумевшей техники

При развёртывании беспроводных сетей в домашних условиях или небольших офисах обычно используется вариант протокола безопасности WPA на основе общих ключей — WPA-PSK (Pre Shared Key), который также называют режимом WPA-Personal. Он использует статический ключ аналогично WEP. При использовании WPA-PSK в настройках точки доступа и профилях беспроводного соединения клиентов указывается пароль длиной от 8 до 63 печатных символов ASCII. При подключении пользователь должен будет ввести этот пароль и, если пароли совпадают с записями в базе, он получит разрешение на доступ в сеть.

В режиме WPA-EAP (Extensible Authentication Protocol), который также называется режимом WPA-предприятие (WPA-Enterprise), запросы проверки подлинности пересылаются на внутренний сервер с протоколом RADIUS. Служба Сервер сетевой политики (Network Policy Server, NPS) обеспечивает проверку подлинности RADUIS на серверах. NPS-сервер может передавать запросы проверки подлинности на контроллер домена, позволяя защищенным беспроводным сетям WPA-EAP выполнять проверку подлинности контроллеров домена без ввода ключа пользователями.

Режим WPA-EAP обеспечивает очень гибкую проверку подлинности. Например, можно настроить, чтобы пользователь подключался к защищенной производственной сети WPA-Enterprise с помощью смарт-карты. Поскольку WPA-EAP не использует статический ключ, этим режимом безопасности легче управлять, потому что не требуется изменять ключ в случае его определения хакером. Для поверки подлинности множество точек беспроводного доступа могут использовать один центральный сервер. Кроме того, этот режим безопасности взломать намного сложнее, чем WEP или WPA-PSK. беспроводный сеть шифрование криптографический

Механизмы шифрования, которые используются для WPA-EAP и WPA-PSK, являются идентичными. Единственное отличие WPA-PSK состоит в том, что аутентификация производится с использованием пароля, а не по сертификату пользователя.

Достоинства и недостатки

Достоинствами WPA, по сравнению с WEP, являются:

• 1. усовершенствованная схема шифрования данных RC4 на основе TKIP (Temporal Key Integrity Protocol — протокол краткосрочной целостности ключей).
• 2. улучшенные механизмы контроля доступа — обязательная аутентификация 802.1x посредством протокола EAP.
• 3. модель централизованного управления безопасностью и возможность интеграции с действующими схемами корпоративной аутентификации.
• 4. возможность облегчения установки для домашних пользователей, которые могут применить специальный режим, автоматизирующий функции настройки безопасности WPA.

Из недостатков можно выделить:

• 1. защищенность WPA меньше, чем у WPA2.
• 2. существования уязвимостей (описаны ниже),
• 3. сюда можно отнести и то, что для работы с протоколом безопасности WPA необходимо, чтобы все устройства, подключенные к сети, располагали его поддержкой.

Недостатки WPA-PSK — статический ключ можно взломать с помощью технологий полного перебора значений. Кроме того, статическими ключами очень сложно управлять в производственной среде. В случае взлома отдельного компьютера, отконфигурированного с таким ключом, потребуется изменить ключ на каждой точке беспроводного доступа.

Источник: Башмаков А.В., Конспект лекция «Безопасность беспроводных сетей»

Известные уязвимости

Метод Бека-Тевса

6 ноября 2008 года на конференции PacSec двумя немецкими студентами, Мартином Беком из Дрездена и Эриком Тевсом из Дармштадта, был представлен способ, позволяющий взломать ключ TKIP, используемый в WPA, за 12-15 минут.

У TKIP было несколько особенностей, делавших его на тот момент самой надежной защитой. В частности, был предусмотрен контроль последовательности, в рамках которого точка доступа отвергала все пакеты, поступавшие вне очереди. Это защищало от так называемой «replay attack», при которой передача одних и тех же данных повторяется со злым умыслом и совсем не полезным «вложением». Также TKIP отличался 64-битным контролем целостности пакетов MIC, имевшим кодовое название MICHAEL. TKIP, помимо всего прочего, подразумевал передачу каждого пакета с уникальным ключом шифрования.

Поскольку TKIP создавался с учетом возможности программного апгрейда оборудования, ранее поддерживавшего только WEP, то шифр RC4 использовался и в нем, как и 4 байта для контроля целостности (ICV). Предложенный Беком и Тевсом в докладе метод атаки действует с учетом некоторых предположений, приводимых авторами: атакуемая сеть использует TKIP для шифрования трафика между точкой доступа и клиентами; в сети для адресации используется IPv4 c заранее известным диапазоном адресов вроде 192.168.0.X; длинным интервалом между сменами ключа (3600 секунд в примере авторов метода); QoS (Quality of Service, качество обслуживания) активирован.

Злоумышленник «прослушивает» трафик до тех пор, пока не найдет в нем ARP-запрос или ответ (ARP-протокол используется для сопоставления IP- и MAC-адресов в сети), такие пакеты легко вычисляются по характерной длине. Большая часть содержимого такого пакета хакеру известна, кроме последнего байта адреса, 8 байт MICHAEL и 4 байт контрольной суммы ICV. MICHAEL и ICV вместе образуют последние 12 байт. После этого хакер использует методы (chopchop), чтобы расшифровать оставшиеся байты. В TKIP есть два способа борьбы с такими атаками:

• 1. Если клиент получает пакет с битым ICV, это считается ошибкой передачи данных, и пакет тихо «отменяется». Если ICV в порядке, но не проходит верификация по MIC, то точка доступа получает соответствующее уведомление, так называемый MIC failure report frame. Если таких уведомлений приходит более двух в течение минуты, связь прерывается, а все ключи обновляются после 60-секундного перерыва.
• 2. Если пакет получен верно, то на канале, по которому он был получен, обновляется счетчик. Если входящий пакет получен с неверным порядковым номером, то есть вне очередности, такой пакет просто не принимается.

Тем не менее, обходной путь был найден: хакеру просто нужно запустить атаку по другому каналу QoS, отличному от того, по которому прошел пакет. Если последний байт адреса в ходе атаки был угадан неверно, пакет просто «сбросится», если же он был угадан верно, клиент пошлет уведомление MIC failure, но счетчик при этом не сработает. Хакеру нужно выжидать по крайней мере 60 секунд между отсылкой пакетов, чтобы не спровоцировать 1-й вариант защиты. 12 с небольшим минут — и в распоряжении атакующего значения MIC и ICV. Осталось угадать только IP-адреса точки и клиента.

Далее открывается широкое поле для экспериментов. Можно перенаправлять трафик, используя поддельные ARP-ответы. Если файрволл клиента не контролирует исходящий трафик, можно попытаться установить двустороннее соединение с клиентом, получая «ответы» не напрямую, а перенаправляя их через Интернет.

В качестве мер противодействия Бек и Тевс предлагали три варианта:

• 1. Установить интервал смены ключей 120 секунд и менее. За этот промежуток хакер успеет расшифровать лишь часть ICV;
• 2. Отключить отсылку уведомления MIC failure;
• 3. Отбросить TKIP и перейти на AES-CCMP.

Метод Охигаси-Мории

Метод, разработанный сотрудником университета Хиросимы Тосихиро Охигаси (Toshihiro Ohigashi) и профессором университета Кобе Масакату Мории (Masakatu Morii), создан на базе технологии Бека-Тевса (Beck-Tews). Данная технология предусматривает незначительную модификацию пакетов, зашифрованных по временному протоколу целостности ключа (Temporal Key Integrity Protocol, TKIP) в рамках механизма безопасности WPA, и отправку измененных пакетов обратно на точку доступа. Недостаток метода Бека-Тьюза заключается в том, что на его выполнение требуется от 10 до 15 минут.

Метод, предложенный Охигаси и Мории, как и технология Бека-Тьюза, использует принцип атаки «человек посередине» (man-in-the-middle), который предусматривает вмешательство в коммуникацию между пользователями. Риск обнаружения атаки при таком подходе весьма высок, поэтому возможность сократить продолжительность атаки до 60 секунд является огромным преимуществом — по крайней мере, для хакеров.

Необходимо заметить, что соединения WPA, использующие более защищённый стандарт шифрования ключа AES, а также WPA2-соединения, не подвержены этим атакам.

Немного о WPA 2

23 июля 2010 года была опубликована информация об уязвимости Hole196 в протоколе WPA2. Используя эту уязвимость, авторизовавшийся в сети злонамеренный пользователь может расшифровывать данные других пользователей, используя свой закрытый ключ. Никакого взлома ключей или брут-форса (полный перебор) не требуется.

Более правильно было бы сказать, что протокол защиты WPA2 взломан, настолько обширную уязвимость нашли специалисты по сетевой безопасности из компании AirTight Networks. Они доказали, что протокол защиты данных WPA2, наиболее распространенный сейчас в сетях WiFi, можно взломать с целью получения любой информации из такой сети. Кроме того, специалисты утверждают, что уязвимость может помогать хакерам атаковать различные ресурсы, используя возможности взломанной сети.

Обнаруженная уязвимость оказалась применимой ко всем беспроводным сетям, которые совместимы со стандартом IEEE802.11 Standard (Revision, 2007). Уязвимость получила и собственное название — Hole 196.

Уязвимость была найдена при использовании атаки типа Man-in-the-middle. Человек, авторизовавшийся в такой сети, и воспользовавшийся эксплоитом, сможет перехватывать и расшифровывать данные, передаваемые внутри сети. Кроме того, при использовании этой «дыры» становится возможным подмена MAC-адресов. Таким образом, информацию можно передавать поддельным клиентским системам, и это же позволяет использовать ресурсы взломанной сети для атак на различные веб-ресурсы, без особого опасения быть обнаруженным.

Способы взлома беспроводных сетей, защищенных WPA

WPA-TKIP

Уязвимость в протоколе WPA-TKIP, обнаруженной исследователями и членами команды aircrack-ng Мартином Бэком и Эриком Тюзом.

В результате эксплуатации уязвимости основной ключ невозможно восстановить, можно лишь узнать ключ, используемый для проверки целостности и ключевой поток. На основании этого, не зная основного ключа, появляется возможность передавать пакеты в сеть. Получаются обратно пакеты по схеме, подобной easside-ng.

Эту уязвимость можно проверить, используя тестовую программу tkiptun-ng добавленную в aircrack-ng. Известно, что для проведения атаки необходимо сменить MAC своего адаптера на MAC клиента, который атакуется. Также атакуемая точка доступа должна поддерживать QoS или WMM, использовать WPA + TKIP (не AES), и время смены временного ключа должно быть больше 3600 секунд. Если все это присутствует, то можно запускать: #tkiptun-ng -h <mac> -a <mac> -m 80 -n 100 <интерфейс>.</mac></mac>

После успешного исполнения можно получить поток ключа, с помощью которого можно создавать пакеты и запускать их в сеть.

Протокол WPA2 не подвержен этой уязвимости.

Классический взлом WPA. Перехват handshake.

Суть атаки — в переборе всех возможных комбинаций ключа до его определения. Метод гарантирует успех, но если ключ достаточно длинный и не находиться в словарях, то можно считать себя защищенным от этой атаки. Таким образом, взламываются как WPA так и WPA2 сети, но лишь в PSK режиме.

Шифрования WPA/WPA2 PSK уязвимы к атакам по словарю. Для осуществления этой атаки, необходимо получить 4-way WPA handshake между wifi-клиентом и точкой доступа (АР), а также словарь содержащий парольную фразу.

WPA/WPA2 PSK работает следующим образом: он вытекает из ключа предварительной сессии, которая называется Pairwise Transient Key (PTK). PTK, в свою очередь использует Pre-Shared Key и пять других параметров — SSID, Authenticator Nounce (ANounce), Supplicant Nounce (SNounce), Authenticator MAC-address (MAC-адрес точки доступа) и Suppliant MAC-address (МАС-адрес wifi-клиента). Этот ключ в дальнейшем использует шифрование между точкой доступа (АР) и wifi-клиентом. Злоумышленник, который в этот момент времени прослушивает эфир, может перехватить все пять параметров. Единственной вещью, которой не владеет злодей это — Pre-Shared key. Pre-Shared key получается (создается) благодаря использованию парольной фразы WPA-PSK, которую отправляет пользователь, вместе с SSID. Комбинация этих двух параметров пересылается через Password Based Key Derivation Function (PBKDF2), которая выводит 256-bit’овый общий ключ.

В обычной/типичной WPA/WPA2 PSK атаке по словарю, злоумышленник будет использовать словарь с программой (инструментом). Программа будет выводить 256-bit’овый Pre-Shared Key для каждой парольной фразы и будет использовать ее с другими параметрами, которые были описаны в создании PTK. PTK будет использоваться для проверки Message Integrity Check (MIC) в одном из пакетов handshake. Если они совпадут, то парольная фраза в словаре будет верной, в противном случае наоборот (неверной).

Эта атака встроена в пакет aircrack-ng. Сначала нужно словить аутентификацию клиента, чтобы на основании ее уже восстанавливать основной ключ. Это проще всего сделать, запустив #airodump-ng и дождавшись аутентификации, либо запустив атаку деаутентификации #aireplay-ng -0 <количество деаутентификаций>. Через некоторое время, airodump-ng покажет, что аутентификация уловлена и записана в файл. После этого, нужно лишь запустить aircrack-ng <файл аутентификации>и ждать.

Ускорить процесс можно используя большой словарь с часто используемыми словами. Еще поможет использование специализированных микроконтроллеров или видеокарт. Без этого перебор всех возможных ключей займет слишком много времени.

Для противостояния такой атаке можно использовать достаточно длинные и необычные ключи.

Wi-Fi Protected Setup

Wi-Fi Protected Setup (WPS) — стандарт, предназначенный для полуавтоматического создания беспроводной домашней сети, созданный Wi-Fi Alliance. Официально запущен 8 января 2007 года.

Большинство современных роутеров поддерживают механизм WPS. Целью протокола WPS является упрощение процесса настройки беспроводной сети, поэтому изначально он назывался Wi-Fi Simple Config. Протокол призван оказать помощь пользователям, которые не обладают широкими знаниями о безопасности в беспроводных сетях, и как следствие, имеют сложности при осуществлении настроек. WPS автоматически обозначает имя сети и задает шифрование, для защиты от несанкционированного доступа в сеть, при этом нет необходимости вручную задавать все параметры.

Существует три варианта использования WPS:

• 1. Push-Button-Connect (PBC). Пользователь нажимает специальную кнопку на роутере и на компьютере (программная), тем самым активируя процесс настройки.
• 2. Ввод PIN-кода в веб-интерфейсе. Пользователь заходит через браузер в административный интерфейс роутера и вводит там PIN-код из восьми цифр, написанный на корпусе устройства, после чего происходит процесс настройки.
• 3. При соединении с роутером можно открыть специальную сессию WPS, в рамках которой настроить роутер или получить уже имеющиеся настройки, если правильно ввести PIN-код. Для открытия подобной сессии не нужна никакая аутентификация. Получается, что PIN-код уже потенциально подвержен атаке типа bruteforce.

Здесь PIN-код состоит из восьми цифр — следовательно, существует 10^8 (100 000 000) вариантов для подбора. Но дело в том, что последняя цифра PIN-кода представляет собой контрольную сумму, которая высчитывается на основании семи первых цифр. В итоге получаем уже 10^7 (10 000 000) вариантов. К тому же, проверка PIN-кода осуществляется в два этапа — каждая часть проверяется отдельно. Получаем 10^4 (10 000) вариантов для первой половины и 10^3 (1 000) для второй. Итого, всего лишь 11 000 вариантов для полного перебора. Но здесь стоит отметить один важный момент — возможная скорость перебора. Она ограничена скоростью обработки роутером WPS-запросов: одни точки доступа будут выдавать результат каждую секунду, другие — каждые десять секунд.

Реализацию брутфорса можно выполнить с помощью утилиты wpscrack, а так же с помощью утилиты Reaver. Reaver будет предпочтительней в виду своей большей функциональности и поддержкой намного большего количества беспроводных адаптеров.

Как и для любой другой атаки на беспроводную сеть, понадобится Linux. Для использования Reaver необходимо проделать следующие вещи:

• § узнать имя беспроводного интерфейса — $ iwconfig;
• § перевести беспроводной адаптер в режим мониторинга — $ airmon-ng start *** (обычно это wlan0);
• § узнать MAC-адрес точки доступа (BSSID) с шифрованием WPA/WPA2 и аутентификацией по ключу PSK — $ airodump-ng *** (обычно mon0);
• § убедиться, что на точке активирован WPS — $ ./wash -i mon0.

После можно приступать непосредственно к перебору PIN’а. Необходимо указать имя интерфейса (переведенного ранее в режим мониторинга) и BSSID точки доступа:

$ reaver -i mon0 -b 00:21:29:74:67:50 -vv

Ключ «-vv» включает расширенный вывод программы, чтобы можно было убедиться, что все работает как надо. Если программа последовательно отправляет PIN’ы точке доступа, значит, все работает хорошо, и остается только ждать. Процесс может затянуться — примерно время может варьироваться от четырех до десяти часов. Как только он будет подобран, программа об этом сообщит и выдаст. Найденный ключ WPA-PSK, можно сразу же использовать для подключения.

Также стоит отметить то, что существует более быстрый вариант. Дело в том, что у некоторых одинаковых моделей роутеров обычно оказывается одинаковый PIN. И, если, PIN модели выбранного роутера уже известен, то время взлома составляет буквально несколько секунд.

Защититься от атаки можно пока одним способом — отключить WPS в настройках роутера. Правда, сделать это возможно далеко не всегда. Или, чтобы максимально противодействовать брутфорсу, можно блокировать WPS на неопределенное время после нескольких неудачных попыток ввода PIN-кода. То перебор может затянуться на очень и очень долгое время, в зависимости от выставленного значения периода блокировки.

Немного о WPA/WPA2-Enterprise. Взлом MS-CHAPv2.

В Enterprise, MS-CHAPv2 является только одним из возможных методов EAP. Популярность MS-CHAPv2 вызвана тем, что это наиболее простой метод для интеграции с продуктами Microsoft (IAS, AD, и т.д.).

Утверждается, что MS-CHAPv2 взламывается с результативностью 100%. Для этого нужно перехватить обмен по протоколу MS-CHAPv2, после чего, используя уязвимости в шифровании можно вычислить реквизиты пользователя. Утверждается, что MS-CHAPv2 используется в системах VPN и WPA2-Enterprise. При этом и VPN и WPA2 упоминаются в контексте AAA-серверов (Authentication, Authorization, Accounting), что весьма логично, так как именно там и ловится нешифрованный MS-CHAP. Т.е., если перехватить MS-CHAPv2 обмен между клиентом и AAA-сервером — можно вычислить реквизиты пользователя.

Но так как при наличии туннеля перехват сессии MS-CHAPv2 уже невозможен (вначале надо взломать шифрование туннеля), такой способ взлома действителен только, если сымитировать точку доступа. Тогда можно спокойно заполучить и клиента, и его MS-CHAPv2 сессию, при условии, что отсутствуют сертификаты на точке доступа и выключена проверка сертификатов на клиентах.

Таким образом, для грамотно построенной беспроводной сети с WPA2-Enterprise на основе PEAP/MS-CHAPv2 такая атака не страшна. Разве что, вклиниться в канал между аутентификатором (точкой доступа, контроллером) и AAA-сервером, но это уже не относится к WPA.

Расшифровка: Wired Equivalent Privacy. Переводится как Безопасность, эквивалентная проводному соединению. Видимо, изобретатели переоценили надежности этого типа защиты, когда давали название.

WEP-  это устаревший режим безопасности беспроводных сетей. Обеспечивает низкий уровень защиты. В Windows режиме безопасности WEP часто называется Open , т.е. открытым типом.

Расшифровка: Wi-Fi Protected Access (защищенный Wi-Fi доступ)

Подразделяется на 2 подвида:

• WPA-Personal (-Personal Key или -PSK)
• WPA-Enterprise.

Этот вариант подойдет для домашнего использования. Для авторизации в сети нужен только ключ безопасности.

Это более продвинутый и замороченный вариант для корпоративных сетей для обеспечения более высокого уровня безопасности. Для авторизации требуется сервер Radius.

WPA2 — более современная и улучшенная версия защиты WPA. Точно так же может работать в обоих режимах: PSK и Enterprise. Отличается тем, что поддерживает тип шифрования AES CCMP.

На современном оборудовании в большинстве случаев оптимальным вариантом будет использование режима WPA2-PSK с типом шифрования AES:

Если вы не знаете, какое шифрование используется на точке доступа (роутере), отключитесь от сети и удалите её профиль. Затем подключитесь заново. Вам придется ввести лишь ключ безопасности. При этом режим безопасности будет выбран автоматически.

По теме:

О типах шифрования (Cipher Type, Encryption Type) читайте в статье:

Большинство угроз для WiFi были вызваны человеческими ошибками. Если злоумышленник смог атаковать сеть, это значит, что ее владелец не предпринял соответствующих мер для защиты, например, не установил надежный пароль. Хакеры, способные взломать частную сеть, существовали всегда, но сами атаки случались очень редко. Поэтому не было большого спроса на разработку и выпуск нового стандарта безопасности. Но, как мы все знаем, в конце концов, все хорошее заканчивается.

2018-19 года стали годами, когда все изменилось, хакеры становились более интеллектуальными и изворотливыми, обнаруживались новые уязвимости. Самой большой жертвой стал протокол WPA2, который пострадал от атаки под названием «KRACK«. Это очень плохо для пользователей WiFi, потому что KRACK влияет на каждую точку доступа, использующую WPA/WPA2. Эта атака позволяет любому хакеру выступать в качестве посредника между пользователем и точкой доступа WiFi, обслуживающей соединение. Публичные сети WiFi всегда были небезопасны, так как они не предлагали встроенного шифрования подключенным к ним устройствам. WPA/WPA2 шифрование имеет уязвимости, которые хакер, получив доступ к сети, может видеть, перехватывать данные за счет них и расшифровывать WiFi трафик, проходящий между компьютерами и точками доступа. По этой причине возникло слишком много паники вокруг безопасности текущих беспроводных сетей, нужно было что-то делать, поэтому был разработан WPA3.

Чем WPA3 отличается от других?

WPA3 значительно обезопасит WiFi соединения несколькими способами, ключевыми моментами которых являются:

• Защита от атак грубой силы и словарные атаки Если вы из тех людей, которые используют один пароль для всех аккаунтов, то пора все изменить. В настоящее время наиболее распространенными паролями считаются, как ни странно, ‘пароль’, ‘qwerty’ и ‘12345678’. Словари для словарных атак систематически пополняются и для этого не нужно быть гением. В интернете есть сотни учебных пособий, которые предлагают простое пошаговое руководство, как взломать сети. Но WPA3 оставил эту проблему в прошлом. Протокол ввел ограничение на то, сколько раз вы можете ввести пароль, дальнейшие попытки будут заблокированы.
• Более надежное шифрование WPA2 требует 64-битного или 128-битного ключа шифрования, но WPA3 использует 192-битное. Это необходимо для защиты сетей WiFi с высокими требованиями к безопасности.
• Упрощение безопасности IoT WPA3 протокол упрощает процесс настройки интернет-вещей, которые имеют ограниченный или нулевой интерфейс, например, смарт-замки, голосовые помощники, лампочки и т.д. Поскольку устройства IoT редко имеют дисплей, их довольно сложно настроить для оптимальной безопасности. В конце концов, нельзя просто ввести пароль в интеллектуальную лампочку, что приводит к их уязвимости. Хакеры могут, например, получить доступ к смарт-колонкам в вашей спальне и включить музыку, когда им захочется. Протокол WPA3 существенно повысил безопасность для IoT-устройств и преодолел эту проблему.

Публичный Wi-Fi

Используемые источники:

• https://studwood.ru/1947147/informatika/
• https://compfixer.info/wpa-wep/
• https://bezopasnik.info/%d0%b7%d0%b0%d1%89%d0%b8%d1%82%d0%b0-wifi-%d1%81-%d0%bf%d0%be%d0%bc%d0%be%d1%89%d1%8c%d1%8e-wpa3/