802.11i

1. Segurança em Redes 802.11

2. Sumário

Introdução
WEP

WPA

WPA2

IEEE 802.11w

Conclusão


3. Introdução
Motivações


Proteção dos dados trafegados pelo ar

De interceptação por terceiros

De interceptação por outras estações na rede

Controle de acesso à rede

Proteção dos recursos disponibilizados na rede

4. Introdução
Requisitos de segurança de redes


Auditoria

Autenticação

Confidencialidade

Controle de Acesso

Disponibilidade

Integridade

Irretratabilidade (não-repúdio)

5. Introdução
Algoritmos de segurança para redes 802.11


Algoritmos pré-RSNA (Robust Security Network
Association)



WEP
Open System Authentication
Algoritmos RSNA

TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)

CCMP

IEEE 802.11w

6. WEP
Wired Equivalent Privacy


Publicado em 1999, junto com o 802.11

Oferece criptografia e compressão

Opera na camada de enlace

Utiliza uma chave compartilhada de 40 ou 104
bits

Tem controle de integridade próprio

Utiliza o algoritmo de criptografia RC4

Requer poucos recursos computacionais

7. WEP - Padrão de autenticação
Open System Authentication


Publicado em 1999, junto com o padrão 802.11

Não oferece criptografia ou compressão

Apenas cumpre a obrigatoriedade de
autenticação

8. WEP
Autenticação com o WEP


Utiliza técnica do texto-desafio

Não autentica usuário

9. WEP
Formato do MPDU do WEP


Initialization Vector (IV): Semente (seed) +
Chave

Data: Dados transmitidos

Integrity Check Value (ICV): Checagem de
integridade

10. WEP
Integrity Check Value (ICV)


Checagem de integridade do WEP

IEEE 32-bit CRC
Cyclic Redundancy Check


Função Hash polinomial

Facilmente implementada em hardware

Divisão polinomial do bloco de dados por um
polinômio gerado

11. WEP
Algoritmo de criptografia RC4


Rivest Cipher 4, publicado em 1987

Algoritmo de fluxo (simétrico e chaves estáticas)

Utiliza um gerador de números aleatórios

Dois tamanhos de chave possíveis

WEP-40:
chave de 40 bits

WEP-104: chave de 104 bits

12. WEP
Encapsulamento WEP


Chave RC4 = nº aleatório (IV) + chave WEP

O IV é passado em texto claro

Faz a operação XOR sobre blocos da
mensagem

13. WEP

Dinâmica da comunicação WEP

14. WEP
Problemas do WEP


Chave estática e pequena

Reuso de chaves (repetição do IV)

IV transmitido em texto claro

Admite reenvio de pacotes (Replay attack)

Fraqueza do algoritmo de criação de IVs

Confiança plena do lado do AP

15. WEP
Vulnerabilidades publicadas


Ataque estatístico aos primeiros bytes dos IVs



Publicado por S. Fluhrer, I. Mantin e A. Shamir (2001).
Necessita de 4.000.000 pacote, em média.
Ataque Chopchop (bit-flipping)



Publicado informalmente por KoreK (2004)
Explora respostas do AP para obter dados
Ataque estatístico que estende o de 2001

Publ. por E. Tews, R. Weinmann e A. Pyshkin (2007).

Necessita de 40.000 pacotes (50% de chance) ou 85.000
pacotes (95% de chance).

16. WEP
Vulnerabilidades publicadas


Ataque Caffé Latte

Publicado por V. Ramachandran e M. S. Ahmad
(2007)


Abusa da confiança do lado do AP
Correlação 1º byte do IV – 3 bits iniciais da
chave

Publicado por G. Paul, S. Rathi e S. Maitra (2008).

Comprova experimento empírico de Roos (1995)

17. WEP
Soluções para o WEP


WEP2



Apresentado nos drafts iniciais do IEEE 802.11i
Expandia tanto a chave quanto o IV para 128 bits
WEP plus



Algoritmo proprietário da Agere Systems
Buscava evitar IVs fracos
Dynamic WEP

Algoritmo proprietário da 3Com

Buscava modificar a chave dinamicamente

18. WPA

19. WPA
Wi-Fi Protected Access (WPA)


Publicado em 2003 pela Wi-Fi Alliance

Anexado ao padrão 802.11 em 2007

Impulsionado pelas demandas de mercado

Baseado no draft IEEE 802.11i

Introduz dois modos de operação



Pessoal
Corporativo
Utiliza o algoritmo de criptografia RC4

20. WPA
Melhoramentos em relação ao WEP


Uso de um novo protocolo de segurança


Temporal Key Integrity Protocol (TKIP)
Nova camada de checagem de integridade

Message Integrity Code (MIC)

No WEP era usado apenas o ICV (Integrity Check Value)

Sequenciamento dos quadros

Hierarquia de chaves

Medidas contra envio de quadros forjados

21. WPA
Autenticação com o WPA (Modo Pessoal)


Pre-Shared Key (WPA-PSK)

Não autentica usuário

22. WPA
Autenticação com o WPA (Modo
Corporativo)


Utiliza IEEE 802.1x (EAP + RADIUS)

Autentica o usuário

23. WPA
Chaves utilizadas pelo WPA


Pairwise Master Key (PMK)



Modo Pessoal: Configurada diretamente nas estações
Modo Corporativo: Negociada via IEEE 802.1x
Pairwise Transient Key (PTK)



Derivada da PMK
Composta por várias outras chaves (TK, MIC Keys, KEK e KCK)
Group Transient Key (GTK)

Derivada da PMK

Usada pelo AP para endereçar grupos (mensagens broadcast)

24. WPA
Chaves utilizadas pelo WPA


Temporal Key (TK)


Parte da chave usada pelo RC4
Temporal MIC Keys (TMK)



Par de chaves usada pelo Algoritmo Michael
Garante a integridade dos dados transmitidos
EAPOL-Key Encryption Key (KEK)


Chave de encriptação usada pelo EAP
EAPOL-Key Confirmation Key (KCK)

Chave de checagem de integridade usada pelo EAP

25. WPA
Formato do MPDU do TKIP


Initialization Vector: Similar ao IV do WEP

KeyID: Indica a identificação da chave

Extended IV: Estende o IV para 48 bits

Data: Dados transmitidos

Message Integrity Code (MIC): Proteção contra ataques

Integrity Check Value (ICV): Checagem de integridade

26. WPA
Message Integrity Code (MIC)


Nova camada de controle de integridade

Provê proteção extra contra alguns ataques

Pode invocar contra medidas

Utiliza o algoritmo Michael

O ICV é calculado usando as entradas e saídas
do algoritmo Michael

27. WPA
Message Integrity Code (MIC)


Entradas do algoritmo Michael


Endereço de origem (SA)

Temporal MIC Key (TMK)


Endereço de destino (DA)
Dados
Saída do algoritmo Michael

Message Integrity Code (MIC)

28. WPA
Encapsulamento TKIP


Ainda utiliza o algoritmo de criptografia RC4

Inclui o algoritmo Michael (controle de
integridade)

29. WPA
Problemas do WPA


Utiliza o algoritmo de criptografia RC4

MIC não impede os ataques a que se propôs



Ataques de bit-flipping
Ataques de injeção de pacotes
Vulnerabilidades no modo pessoal

Ataques de força bruta

Ataques de dicionário

30. WPA
Vulnerabilidades publicadas


Ataque Chopchop (bit-flipping)


Adaptação do ataque apresentado por KoreK

Pode ser usado para injetar quadros pequenos


Publicado por M. Beck e E. Tews (2008)
Depende da implementação de QoS
Injeção de quadros

Publicado por F. Halvorsen e O. Haugen (2009)

Estende o ataque de 2008

Pode injetar quadros de tamanho maiores

31. WPA
Vulnerabilidades publicadas


Ataque de interceptação (man-in-the-middle)


Estende o ataque Chopchop de 2008


Publicado por T. Ohigashi e M. Morii (2009)
Não depende da implementação de QoS
Injeção de quadros

Publicado por M. Beck (2010)

Explora a fraqueza do algoritmo Michael

Pode injetar quadros de tamanho arbitrário

32. WPA2

33. WPA2
Wi-Fi Protected Access 2


Publicado em 2004 como padrão IEEE 802.11i

Anexado ao padrão 802.11 em 2007

Tem dois modos de operação

Pessoal

Corporativo

Introduz novo protocolo de segurança

Compatível com protocolos anteriores

34. WPA2
Melhoramentos em relação ao WPA


Uso de um novo protocolo de segurança

CTR with CBC-MAC Protocol (CCMP)



Counter Mode
Cipher-Block Chaining Message Authentication Code
Uso de algoritmo de criptografia em blocos

Advanced Encryption Standard (AES)

Constitui uma Robust Security Network (RSN)

Protege determinados campos do cabeçalho

35. WPA2
Autenticação com o WPA2 (Modo Pessoal)


Pre-Shared Key (WPA2-PSK)

Não autentica usuário

36. WPA2
Autenticação com WPA2 (Modo
Corporativo)


Utiliza IEEE 802.1x (EAP + RADIUS)

Autentica o usuário

37. WPA2
CCMP


Utiliza as mesmas chaves utilizadas pelo TKIP

Não utiliza o ICV, somente o MIC

Destroi todas as chaves ao fim da sessão


Exceção: PMK Caching
Associação de segurança em uma ESS (Extended
Service Set)

Hand-off

Preauthentication

38. WPA2
Formato do MPDU do CCMP


CCMP Header



Packet Number: Sequenciamento de quadros
KeyID: Indica a identificação da chave
Message Integrity Code (MIC)

39. WPA2
Additional Authentication Data (AAD)


Proteção de integridade dos campos do
cabeçalho

Dados do Cabeçalho MAC

Frame Control (FC)

Address (A1, A2, A3 e A4)

Sequence Control (SC)

QoS Control (QC)

40. WPA2
Number used Once (Nonce)


Similar ao IV do WPA

Proteção contra ataques de replay

Dados utilizados

Priority: Obtido no cabeçalho MAC

Address 2 (A2): Endereço MAC na posição 2

Packet Number (PN): Sequenciamento do CCMP

41. WPA2
Encapsulamento CCMP


O CCMP não definie seu algoritmo de
criptografia

O AES é definido no padrão 802.11

42. WPA2
Problemas do WPA2


Vulnerabilidade no modo pessoal

Ataques de força bruta

Ataques de dicionário
Vulnerabilidades publicadas


Abuso da GTK (Hole 196)

Publicada por M. S. Ahmad (2010)

Cliente envia mensagens para endereços de grupos

Permite ataques man-in-the-middle (ARP Poisoning),
injeção de código e negação de serviço (DoS)

43. 802.11w

44. IEEE 802.11w
IEEE 802.11w-2009


Padrão publicado em 2009

Aumenta a segurança das redes 802.11

Protege para quadros de gerenciamento

Visa dificultar:

Injeção de quadros de gerenciamento

Ataques de negação de serviço (DoS)

Ataques request replay

45. IEEE 802.11w
IEEE 802.11w-2009


Impulsionado pelos novos padrões

IEEE 802.11k-2008


IEEE 802.11r-2008


Hand-off rápido entre BSSs
IEEE 802.11u


Gerenciamento de recursos do rádio
Interoperação com redes não-802.11
IEEE 802.11v

Gerenciamento dinâmico de redes sem fio

46. IEEE 802.11w
Problemas do IEEE 802.11w


Depende da troca das chaves dinâmicas

Expõe informações de associação e
autenticação

Não protege quadros de controle

Inefetivo contra RF-Jamming

47. Conclusão
Segurança em redes sem fio


WEP e WPA: obsoletos

Utilizar sempre WPA2



Algoritmos de segurança e criptografia: CCMP + AES
No modo pessoal, escolher chave difícil de adivinhar
Faltam produtos que implementem o IEEE
802.11w

Não existe rede totalmente segura