无线网络:802.11i无线技术点点通


新一代安全标准IEEE 802.11i定义了RSN(Robust Security Network)的概念,增强了WLAN中的数据加密和认证性能,并且针对WEP加密机制的各种缺陷做了多方面的改进 。
IEEE 802.11i规定使用802.1x认证和密钥治理方式,在数据加密方面,定义了TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)、CCMP(Counter-Mode/CBC-MAC Protocol)和WRAP(Wireless Robust Authenticated Protocol)三种加密机制 。其中TKIP采用WEP机制里的RC4作为核心加密算法,可以通过在现有的设备上升级固件和驱动程序的方法达到提高WLAN安全的目的 。CCMP机制基于AES(Advanced Encryption Standard)加密算法和CCM(Counter-Mode/CBC-MAC)认证方式,使得WLAN的安全程度大大提高,是实现RSN的强制性要求 。由于AES对硬件要求比较高,因此CCMP无法通过在现有设备的基础上进行升级实现 。802.11i协议结构如图1所示 。
 
探询11i的秘密
TKIP
TKIP虽然与WEP同样都是基于RC4加密算法,但却引入了4个新算法:
● 扩展的48位初始化向量(IV)和IV顺序规则(IV Sequencing Rules);
● 每包密钥构建机制(per-packet key constrUCtion);
● Michael消息完整性代码(Message Integrity Code,MIC);
● 密钥重新获取和分发机制 。
TKIP并不直接使用由PTK/GTK分解出来的密钥作为加密报文的密钥,而是将该密钥作为基础密钥(Base Key),经过两个阶段的密钥混合过程,从而生成一个新的、每一次报文传输都不一样的密钥,该密钥才是用做直接加密的密钥,通过这种方式可以进一步增强WLAN的安全性 。密钥的生成方式如图2所示 。
 
CCMP
除了TKIP算法以外,802.11i还规定了一个基于AES(高级加密标准)加密算法的CCMP(Counter-Mode/CBC-MAC Protocol)数据加密模式 。与TKIP相同,CCMP也采用48位初始化向量(IV)和IV顺序规则,其消息完整检测算法采用CCM算法 。
AES是一种对称的块加密技术,提供比WEP/TKIP中RC4算法更高的加密性能 。对称密码系统要求收发双方都知道密钥,而这种系统的最大困难在于如何安全地将密钥分配给收发的双方,非凡是在网络环境中 。AES加密算法使用128bit分组加密数据,它将在802.11i最终确认后,成为取代WEP的新一代的加密技术 。
IEEE 802.1x和EAP
IEEE 802.1x是一种基于端口的网络接入控制技术,该技术提供一个可靠的用户认证和密钥分发的框架,可以控制用户只有在认证通过以后才能连接网络 。IEEE 802.1x本身并不提供实际的认证机制,需要和上层认证协议(EAP)配合来实现用户认证和密钥分发 。EAP答应无线终端支持不同的认证类型,能与后台不同的认证服务器进行通信,如远程接入用户服务(Radius) 。
 
802.lx要求三个实体:申请者、认证者、认证服务器 。这些实体都是网络设备的逻辑实体,认证者一般为AP 。它有两个逻辑端口:受控端口和非受控端口 。非受控端口过滤所有的网络数据流只答应EAP帧通过 。在认证时,用户通过非受控端口和AP交换数据,若用户通过认证则AP为用户打开一个受控端口,用户可通过受控端口传输各种类型的数据帧(如HTTP和POP3) 。
IEEE 802.1x认证过程如下: 1) 无线终端向AP发出请求,试图与AP进行通信; 2) AP将加密的数据发送给验证服务器进行用户身份认证; 3) 验证服务器确认用户身份后,AP答应该用户接入; 4) 建立网络连接后授权用户通过AP访问网络资源 。
接入点通过不受控端口与WLAN用户进行通信,二者之间运行EAPoL(EAP over LAN)协议,而接入点与认证服务器之间运行EAP协议 。EAP协议并不是认证系统和认证服务器通信的惟一方式,其他的通信通道也可以使用 。例如,假如认证系统和认证服务器集成在一起,两个实体之间的通信就可以不采用EAP协议 。

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