无线网络安全 IEEE80211简介

第12章无线网络平安12.1无线局域网的根本概念12.2早期的无线网络平安及平安破绽12.3新无线局域网平安规范802.11i12.4802.11i——认证12.5802.11i——密钥分配12.6802.11i——数据加密.本章学习目的无线网络平安涉及无线局域网任务原理、认证、密钥管理、加密解密等内容，涉及的概念、原理、协议、算法较多，掌握无线局域网根本任务原理、WEP的攻击原理。新平安规范802.11i由来，顺着802.11i的任务流程，学习其认证、密钥生成与分配、加密各阶段的任务原理。.无线网络的分类全球无线规范.12.1无线局域网的根本概念12.1.1无线局域网的传输媒质无线局域网的传输媒质分为无线电波和光波两类。无线电波主要运用无线电波和微波，光波主要运用红外线。无线电波和微波频率由各个国家的无线电管理部门规定，分为公用频段和自在频段。公用频段需求经过同意的单独有偿运用的频段；自在频段主要是指ISM频段〔Industrical，Scientific，Medical〕.标准最大传输率典型距离工作频段评注802.112Mbps50-100m2.4GHz802.11a54Mbps50-100m5GHz昂贵，不与80.211b兼容802.11b11Mbps50-100m2.4GHz已成为主流802.11g54Mbps50-100m2.4GHz5GHz与802.11b兼容12.1.2无线局域网规范的演进表中一切规范都包含共同的平安性能设计，即有线等价协议WEP〔WiredEquivalentPrivacy〕，希望能提供与有线网络同等的平安性能。.12.1.3无线局域网网络构造站STA.1.802.11网络的两个根本构件无线局域网网络有两个根本构件——站和无线接入点。〔1〕站〔Station，STA〕站是无线网的端头设备，例如笔记本、掌上电脑等。通常是经过计算机加一块无线网卡构成的。〔2〕无线接入点〔AccessPoint，AP〕AP将STA与DS相连，典型的DS是某单位的有线网络，AP也可在不访问DS情况下将多个STA相连。.2.802.11网络的两种组网方式〔1〕.任务在对等方式下的STA集合称为自主根本效力集IBSS〔IndependentBasicServiceSet〕.对等网络用于一台无线任务站〔STA，Station〕和另一台或多台其他无线任务站的直接通讯，该网络无法接入有线网络中，只能独立运用。这是最简单的无线局域网构造。一个对等网络由一组有无线接口的计算机组成。这些计算机要有一样的任务组名、SSID和密码。对等网络组网灵敏，任何时间，只需两个或更多的无线接口相互都在彼此的范围之内，它们就可以建立一个独立的网络。这些根据要求建立起来的典型网络在管理和预先调协方面没有任何要求。

.802.11网络的两种组网方式〔2〕根底方式是一种最常用的无线网络配置方式，一切的STA与AP联络，AP在STA之间、STA与DS之间转发数据帧。无线访问点也称无线AP或无线Hub，用于在无线STA和有线网络之间接纳、缓存和转发数据。无线AP通常可以覆盖多个甚至几十用户，覆盖半径达上百米。.根本效力集BSS一个BSS〔BasicServiceSet〕包含一个AP和与其关联的一个或数个STA。BSS是无线局域网的根本构件。一个无线访问点所覆盖的微蜂窝区域就是根本效力区BSA〔BasicServiceArea〕.扩展效力集ESS扩展效力区ESS是指由多个AP以及衔接它们的分布式系统组成的构造化网络，一切AP必需共享同一个ESSID，也可以说扩展效力区ESS中包含多个BSS。分布式系统在IEEE802.11规范中并没有定义，但是目前大都是指以太网。扩展效力区只包含物理层和数据链路层，网络构造不包含网络层及其以上各层。因此，对于高层协议比如IP来说，一个ESS就是一个IP子网。..3.802.11体系构造IEEE802.11规范提出一个体系构造，如以下图所示，主要有两个部分：数据链路层的MAC子层和物理层。MAC子层MAC子层管理实体站点管理实体PLCP子层PHY子层管理实体PMD子层802.11体系构造.在PLCP〔PhysicalLayerConvergenceProcedure〕子层，未来自MAC子层的数据作为PLCP的效力数据单元〔PSDU〕，加上PLCP的前导码〔同步信号或帧起始信号〕和PLCP帧头组成PLCP的协议数据单元〔PPDU〕，送交给PMD子层。PLCP的帧数据单元与PMD子层采用的媒体传送方式有关。PMD子层将PLCP的数据调制后经天线发射出去。.与平安相关的是MAC子层，MAC子层提供3种效力：〔1〕异步数据效力。异步数据效力允许两端的LLC实体交换MSDU，要支持这项效力，本地MAC需求运用底层PHY级的效力将MSDU传送到对端的MAC实体，然后再将MSDU传送到对端的LLC。〔2〕平安效力。〔3〕MSDU排序。MSDU是由LLC层发给MAC层的数据，称效力数据单元，它被添加MAC头后，成为MPDU，称协议数据单元，在同层的两个MAC实体中传送。一个MSDU能够被切分为多个MPDU。.12.1.4根底方式任务原理STA衔接到AP并开场发送数据的过程：先假设AP曾经开机且正在运转。AP以固定的时间间隔〔通常为每秒钟10次〕发送无线短音讯通告它的存在。这些短音讯称为信标—使无线设备发现AP的标识。如今假设有人翻开了一台装有无线网卡的笔记本电脑〔STA〕，初始化后，STA开场寻觅AP，它也许配置为寻觅一个特定的AP，也能够预备衔接到任一AP。STA扫描一切频段，收听信标，STA能够会发现假设干个AP，通常它根据信号的强度来决议要与哪个AP衔接。当STA预备衔接到AP时，它首先发送一条认证恳求音讯给AP〔假定不运用平安措施〕，AP马上发送一条表示接受的认证呼应来回复认证恳求。.如今AP被允许衔接到AP，在IEEE802.11中，概念“衔接〞被称为“关联〞。当STA与AP关联在一同时，它才干发送和接纳数据。STA发送关联恳求音讯，AP发送关联恳求音讯，AP以关联呼应回复阐明衔接胜利。以后，STA发送的数据就由AP转发到有线局域网，同样，从有线局域网发给STA的数据也由AP转发。.IEEE802.11中的3种MAC帧〔1〕控制帧。通知设备何时开场、停顿发送以及通讯能否失败的帧。如：RTS、CTS、ACK帧等。〔2〕协商和管理STA和AP之间关系的帧。如：认证帧、关联恳求帧。〔3〕数据帧。一旦STA和AP曾经赞同建立衔接，数据就以这种音讯类型发送。.管理帧〔1〕信标帧发送信标是接入点对外通告它曾经预备就绪和在网络中维持定时的方法。信标是AP定期发送的管理帧。信标包含诸如网络称号和AP性能等有用信息。例如，信标可以通知STA，AP能否支持IEEE802.11规范中的新规范。〔2〕探测帧为了加速找到一个AP，STA可以选择发送探测帧。相当于大喊“喂，有人在吗？〞任何接入点收到探测恳求，立刻以探测呼应来进展回答，STA就可以迅速找到AP。.〔3〕衔接到AP衔接到AP的过程称为关联。当他相衔接时，先发送关联恳求，接入点以关联呼应回答。假设呼应是一定的，那么如今他就与接入点关联上了。〔4〕遨游假好像一网络中有几个接入点，他的STA能够选择将其关联从当前AP挪动到新的AP。首先，它必需运用解除关联，与原来的AP断开衔接，然后运用重新关联，衔接到新的AP。重新关联包含一些与原来的AP有关的信息，可以移交更顺利，这些信息让新的AP与原来的AP对话，确定曾经发生了遨游。.〔5〕发送数据一旦他经过了认证，并且被关联上了，就可以发送数据。数据在STA和AP之间交换。通常，数据先到达AP，然后被转发到有线局域网或其他的STA。每个发到或者来自AP的802.11数据帧都有3个地址：2个是源地址和目的地址，第3个是“中间〞地址——音讯路过的接入点的地址。当他从STA发送数据到AP时，一个源STA地址，2个目的地址，一个目的端的AP地址，另一个目的STA地址，与此类似，从AP到STA的数据有一个目的地址〔STA〕和2个源地址——AP地址和STA地址。.12.2早期的无线网络平安及破绽平安问题对早期的无线局域网来说不是大问题。那时设备是私有的，相互不兼容。许多无线局域网运用效力区标识符〔SSID〕和MAC地址过滤作为平安的根本方式。这两种方式都是不平安的，无线监听可以找到合法的MAC地址和效力区标识符SSID。12.2.1早期的无线网络平安.〔1〕效力区标识符在每个AP内都会设置独一的网络SSID，每当无线终端设备要衔接AP时，AP会检查其SSID能否与本人的效力区域认证ID一致。只需当AP和无线终端的SSID相匹配时，AP才接受无线终端的访问并提供网络效力；假设不匹配，访问点就回绝给予效力。效力区标识SSID是一个数据构造，用来在逻辑上区分不同的效力区。SSID并不提供任何数据功能，也不提供终端到无线接入点的认证。运用网络分析工具〔如Sniffer〕很容易就可以获得SSID。.〔2〕MAC地址过滤接入点AP存有一个允许接入无线局域网的STA的MAC地址列表，阻止非列表内的STA访问恳求。由于MAC地址通常是明文传输，攻击者可轻松地嗅到MAC地址。另外，无线网卡允许经过软件改换MAC地址。一个攻击者能运用这些“特性〞经过对网卡的编程，伪装成有效的MAC地址，进入并享有网络。.12.2.2802.11网络的平安方案1.认证802.11规范中的认证是用来对无线终端或设备进展认证，不对用户进展认证。IEEE802.11网络中的平安包括认证和加密两大主要功能，定义了两种认证方式：开放系统认证和共享密钥认证。802.11要求必需实现开放系统认证，共享密钥认证的实现是可选的。初始STA与认证STA〔通常是AP〕建立衔接前需求认证，认证运用管理帧。.开放系统认证开放系统认证是802.11的一种默许协议，正如其名，无论谁恳求认证都会被对方经过，本质上，它是一个空认证过程。开放认证对于确定一个客户能否合法没有提供任何协助。开放认证系统分为2步：①STA发送认证恳求帧给认证STA，帧内通常包含STA的MAC地址和SSID号。②假设认证STA的认证方式设为开放系统认证，要向恳求者发送认证胜利帧。当然，在开放系统认证中，认证STA〔通常是AP〕并没有被认证。.共享密钥认证共享密钥认证支持拥有密钥的STA进展身份认证，密钥不会在网络上文明传送，但它需求运用WEP协议，因此只能在已现实WEP协议的节点运转。共享密钥认证假设密钥已分配并已正确装入MAC层内，它逃避了密钥分配问题，共享密钥认证分为4步，恳求者为STA，认证者为AP。..①恳求者向认证者发送认证恳求。②认证者向恳求者发送一个文明的随机数。③恳求者运用WEP密钥加密此随机数，并发送给认证者。④认证者运用WEP密钥加密原随机数，并与遭到的密文比较，假设一样，向恳求者发认证胜利帧。.2.有线等价严密协议WEP有线等效严密协议〔WEP〕是在IEEE802.11规范中采用的信息严密机制，它主要用于保证无线局域网中链路层信息数据的严密。WEP采用对称加密原理，数据的加密和解密采用一样的密钥和加密算法。WEP只对数据帧实体内容加密，加密后的数据帧交换原数据帧，然后发送出去。WEP协议只维护客户和访问点之间链路级数据〔无衔接部分〕，而不是端到端的平安，如以下图所示：.WEP帧格式FCSFrameBodyAddress4SequenceControlAddress3Address2Address1Duration/IDFrameControlOrderWepMoreDataPwrMgtPetryMoreFragFromDSToDSSub-typeTypeProtocolVersion421211111112bytes通用帧格式控制域格式假设运用WEP加密算法对帧实体进展加密，那么该标志被置为1，只需数据类型和管理类帧中的认证子类型的WEP标志位才干设为1，一切其他帧的WEP标志位被置为0.当WEP标志位为1时，帧实体将按以下图所述被扩展。.4字节的扩展域，不加密PDU运用CRC-32生成的帧校验序列，将同PDU一同被加密ICV4Data>=1IV41OctetPadKD6bits2bitsIV3加密WEP帧扩展格式初始化向量域密钥ID域指示运用4个能够密钥中的某个密钥填充内容为0.12.2.3RC4加密算法WEP运用RC4加密算法，RC4是一种对称流密码，每次加密一个字节明文。RC4算法产生密钥字节流，密钥流与明文异或，构成密文。RC4主要包括2个阶段：1.KSA阶段〔TheKey—SchedulingAlgorithm，KSA〕2.PRGA阶段〔ThePseudo-RandomAlgorithm，PRGA〕.12.2.4802.11的宏大平安破绽IEEE802.11中的平安方案存在宏大的破绽，认证、加密、完好性都不能保证。1.性的破绽分析WEP中RC4的运用方式主要有两个缺陷：IV反复运用与直接密钥攻击。〔1〕IV反复运用IV在实践产品中普通用计数器实现，但24位空间太小，在忙碌的网络里，很快就会重新运用以前的IV值，由此带来严重问题。RC4本身非常强健，但是在取某些密钥值时，会使输出的前几个字节没那么随机，这些密钥值被称作弱密钥，使RC4出现很大隐患。〔2〕直接密钥攻击RC4在802.11中运用时，其密钥由前24位随机数拼接40位或104位密钥，构成一个64位或128位的密钥，用其进展加密解密，前24位即前3个字节是可监听到的明文。.2.认证的破绽分析认证期间，AP发送一个128字节的随机串，STA用WEP加密数字串然后前往，WEP用密钥流与明文相异或构成密文。〔异或的性质是恣意两者异或就得到第3者〕假设监听到明文的质询和加密后的回应，将二者异或，就得到与IV值相对应的密钥流。3.完好性的破绽分析由于ICV是由CRC32产生的，而CRC32运算对于异或运算而言是线性的，而WEP算法运用异或加密，采用“比特翻转〞技术就可以实现改动，呵斥攻击，而无法发现音讯的非法改动，所以无法胜任数据完好性检测。.12.3新无线局域网平安规范802.11iWEP协议的缺陷引起了IEEE的注重，它委托802.11i义务组制定新的规范，加强无线局域网的平安性。IEEE规范委员会已于2004年6月同意802.11i规范。IEEE802.11i规范提出了一个新概念——RSN强壮平安网络，定义了新的认证、密钥管理、数据加密方法。在一个真正的RSN网中，仅允许符合RSN要求的设备连入接入点。软件晋级暂时密钥完好性协议TKIP作为RSN的一个可选方式。.为了强化无线网络平安性，处理目前无线网络平安方面的破绽，IEEE成立的802.11i任务小组开发了新的无线网络机制，其中新增了几项新技术：首先，802.11i运用了EAP(ExtensibleAuthentication通讯协议〕以及802.1x，强迫运用者必需进展验证以及交互验证；第二，运用了MIC(MessageIntegritCode，信息完好性编码〕检测传送的字节能否有被修正的情况；第三，运用TKIP〔TemporalKeyIntegrity通讯协议〕，使加密的过程由原来的静态变为动态，让攻击者更难以破解。为了能提供更高级别的加密维护，802.11i采用新的WLAN架构，支持新的AES〔AdvancedEncryptionStandard〕规范。.12.3.1802.11i规范体系构造IEEE802.11iSecurityRSN之前RSNWEP加密开放认证共享密钥认证IEEE802.11X基于端口的访问控制EAP认证和密钥分配TKIPCCMP802.11平安机制分类图.RSN重点处置了WEP协议中的缺陷，并对无线链路提供数据完好性、性维护。RSN平安机制只任务在数据链路层，为STA与AP之间或STA与STA之间的通讯提供维护，并不提供端到端的运用层通讯维护。RSN只任务在整个网络的无线部分，在根底方式中，不为有线网络部分提供维护。.12.3.2802.11i规范任务流程RSN中有三种类型的设备：STA：无线终端设备AP：网络设备，它允许STA经过无线通讯或连入有线网AS〔AuthenticationServers〕：为STA提招认证效力，AS是RSN新提出的部件。.RSN任务流程STAAP效力器STA阶段1：发现阶段2：认证阶段3：密钥生成与分配阶段4：加密的数据传输阶段5：衔接终止密钥管理密钥分配AP不参与认证，只转发STA与AS间通讯STA中的加密与认证机制必需能满足AP提出的要求RSN只维护STA与AP间的数据链路层的平安，不包括端到端的平安.12.4802.11i—认证在802.11i的认证中，涉及三个中心协议：802.1x、EAP、RADIUS。802.11i规范运用802.1x协议，为STA与AS之间提供双向认证。.12.4.1IEEE802.1x协议端口访问实体PAE，执行认证机制中规定的算法或协议。恳求者中的PAE担任相应认证；认证者中的PAE担任与恳求者通讯，并将认证信息传送给认证效力器；认证者中的PAE根据认证结果，决议控制端口处于认证或非认证形状。认证效力器802.1x体系构造恳求者认证者EAPOL帧.认证者中定义了两个逻辑端口：控制端口和非控制端口。非控制端口一直翻开，但只能用于同恳求者交换认证信息，主要是EAPOL帧；控制端口只需在认证经过的形状下才翻开，可传送网络效力。控制端口非认证形状非控制端口LAN控制端口认证形状非控制端口LAN基于端口的访问控制.恳求者、认证者、认证效力器间基于端口的访问控制STA网络效力非认证形状LANPAEAPAuthenticationServerPAEPAE封装在高层协议内的EAP音讯.认证者与认证效力器之间的通讯细节超出了802.1x规范的范围。一种典型的实现是将EAP帧加载到一个适宜的高层协议中，例如RADIUS协议。这样，认证效力器可放置在局域网之外，由于高层协议能穿越复杂的网络，认证者要进展协议转换，将EAPOL拆封，取出数据，再封装入RADIUS音讯中。.12.4.2EAP协议EAP〔ExtensionAuthenticationProtocol，可扩展认证协议〕本身具有良好的可扩展性，可以支持多种认证机制，允许通讯双方运用它们希望采用的认证算法。认证算法的详细内容在EAP中并没有定义。EAP是基于认证方的，定义了两个术语是认证方和对端。.EAP规定了4种音讯可供传送：〔1〕Request—用来发送由认证方给对端的音讯〔2〕Response—用来发送由对端前往给认证方的音讯〔3〕Success—由认证方发送的音讯，用来指示允许对端接入〔4〕Failure—由认证方发送的音讯，用来指示回绝对端接入.代码Code标志符Identitier长度Length类型type类型数据Typedata代码域占用一个字节，用来指示音讯的类型：Request〔01〕、Response〔02〕、Success〔03〕、Failure〔04〕。Success和Failure这两种音讯不包含详细数据，非常短小，用来指示认证结果。不同的认证算法运用不同的类型，并将所需数据放在类型数据。在RFC2284文档中，类型值高于6的都没有定义。EAP音讯细化格式.12.4.3EAPOLEAP最初是为拨号系统设计的，根本不是一个局域网协议，要在局域网中传送EAP音讯，就需求对EAP音讯进展封装，IEEE802.1x制定了在局域网上EAP音讯封装格式EAPOL〔EAPOverLAN〕，在恳求者和认证方之间传送EAP音讯。并非一切的EAPOL帧都用来承载EAP音讯，其中有些是用来执行管理义务的。.EAPOL的音讯类型EAPOL音讯共有五种类型，详细如下所示：EAPOL-Encapsulated-ASF-Alert——可忽略该帧，它允许一个未授权设备向系统发送管理警告，WPA/RSN中没有运用这种音讯。〔1〕EAPOL-Start——恳求者PAE运用此帧启动认证过程。〔2〕EAPOL-Key——用来在恳求者和认证者之间传送密钥。〔3〕EAPOL-Logoff——恳求者假想象分开，就发送该帧，使认证者PAE将控制端口变为非授权形状。〔4〕EAPOL-Packet——数据帧，真正在局域网上封装EAP音讯的帧，是制定EAPOL协议的最初目的。.EAPOL帧格式EAPOL-Start，EAPOL-Logoff帧中没有PacketBody部分；EAPOL-Packet帧中的PacketBody部分就是EAP帧；EAPOL-Key帧中的PacketBody部分是密钥描画信息。EAPOL-Start帧、EAPOL-Logoff帧、EAPOL-Key帧只在恳求者和认证者之间传送。EAPOL-Packet帧在认证者处被拆封，取出EAP音讯，再封装入RADIUS音讯中，然后在认证者与认证效力器间传送。第1-2字节第3字节第4字节第5-6字节第7-n字节以太网MAC头ProtocolVertionPacketTypePacketBodyLengthPacketBody.12.4.4RADIUSRADIUS协议描画了一种网络访问效力器〔NAS〕与一个共享的认证效力器之间的通讯规范。在IEEE802.1x情景中，可了解NAS为认证者，认证效力器仍为认证效力器，运用RADIUS完成认证者和认证效力器的通讯。.RADIUS认证协议主要特征1.客户/效力器模型RADIUS将NAS作为其客户端，客户端的主要义务是完成与访问用户的交互，向效力器发送搜集到的认证信息以及对效力器发送回的认证结果进展应对。认证效力器对用户身份进展认证，并前往认证结果。2.网络平安性RADIUS效力器与NAS之间共享一对密钥，它们之间的一切通讯都遭到这对密钥的鉴别维护，同时提供一定的完好性维护。3.可扩展的协议设计RADIUS数据包经过定义一个相对固定的音讯头和一系列属性构成。用户可以自定义其他的属性。.4.灵敏的鉴别机制RADIUS规定运用UDP传输音讯，实现NAS与效力器之间的通讯。每一个RADIUS音讯都被封装在一个UDP报文中。IP头UDP头RADIUS音讯RADIUS音讯封装图代码标识符长度认证数据属性类型属性长度属性值RADIUS音讯根本长度构造图.12.4.5平安分层平安分层只是逻辑概念，是为了更清楚地了解无线网络认证过程，而不是网络体系构造或平安体系构造中定义的。三个层次是无线局域网层、接入控制层、认证层。无线局域网层：一个任务层，可以实现正常的无线数据通讯，在未认证前，应能接受入网恳求等。接入控制层：控制STA的接入，在未经过认证前，STA不能获取网络效力。802.1x描画了它的体系构造——由恳求者、认证者和认证效力器构成。认证层：制定一种认证战略，对恳求者进展身份认证。.12.4.6在EAP中运用TLSTLS现已被业界广泛认可，在OSI分层构造中位于TCP和运用层协议之间，它既可以为客户机认证效力器，也可以为效力器认证客户机，二者都是基于公钥机制的。TLS协议分为两部分：握手协议和记录协议。握手协议在客户机和效力器双方进展严密通讯前要确定密钥、加密认证算法等平安参数；记录协议那么定义了传输的格式。.EAP-TLS认证过程STAAPAS恳求认证恳求帧，要求客户输入用户名用户名信息信息被封装成RADIUS效力器证书效力器证书用户证书用户证书随时机话密钥生成〔认证过程中〕RADIUS-AcceptEAP-Success.12.5802.11i—密钥分配RSN的任务流程可分为5个阶段，在完成认证之后，STA与AP要执行一系列操作来配置密钥，这一阶段称密钥生成与分配阶段KGD〔KeyGenerationandDistribution〕。密钥通常都是分层运用的，在RSN中也是一样。AP和STA之间的单播所用的密钥称为成对密钥，其分层运用称为成对密钥层次构造；AP和STA之间的组播所用的密钥称为组密钥，其分层运用称为组密钥层次构造。.12.5.1创建和交付PMK成对密钥层次构造最复杂，这种层次构造从顶端的PMK〔成对主密钥PairwiseMasterKey〕开场，全部其他成对密钥从它这里导出。作为认证过程的副产物，认证方法必需生成能用于密钥层次构造的密钥资料，例如TLS和Kerberos都能产生密钥，认证过程中产生的密钥就是PMK。认证发生在恳求者和效力器之间，结果是恳求者STA和效力器生成了匹配的PMK，但是运用PMK的是STA和AP，需求把PMK提供应AP。.12.5.2计算PTKPairwiseMasterKey〔PMK〕256bitsPRF-512RSN中的密钥层次构造根据加密方法为TKIP或AES而分为两类，下以TKIP为例讲解。TKIP成对密钥层次图.PMK运用伪随机函数PRF导出PTK，计算TKIP的PTK时运用PRF-512，计算AES的PTK时运用PRF-384，函数PRF中的参数AA和SA分别是认证者和恳求者的MAC地址，SNonce和ANonce分别是恳求者和认证者发出的现时当前值。PTK=PRF-384/512〔PMK，“Pairwisekeyexpansion〞，Min〔AA，SA〕||Max〔AA，SA〕||SNonce||ANonce〕.12.5.3四次握手AP的IEEE802.1x控制端口封锁AP的IEEE802.1x控制端口翻开认证阶段之后是密钥生成与分配阶段，要经过4次握手完成以下义务：STA和AP要确认PMK，产生新的PTK，确认数据加密与完好性检验方法。.12.5.4终了握手与组密钥分发成对密钥的生成和分配比较复杂，由于不得不从一个非平安衔接开场，要思索监听、冒充、篡改、重放等攻击。组密钥的情况比较简单，由于可以等到成对密钥建立后再运用平安的衔接传送组密钥，仅仅需求2次握手。在组密钥分发过程中，AP完成下面的步骤：〔1〕创建一个256位的组主密钥〔GMK〕。〔2〕导出256位组暂时密钥。〔3〕在每一个成对的平安衔接建立后：第一帧：AP传送GTK到STA，GTK被加密，并且整个音讯有完好性维护。第二帧：STA发送到AP，只是作为对上一帧确实认。.12.6802.11i—数据加密RSN的任务流程的第4步是加密的数据传输。在这一阶段之前，STA和AP曾经协商好了平安战略，完成了相互认证，产生，分配，确认了会话密钥，控制端口也曾经翻开。STA和AP开场严密的通讯，包括性和数据完好性，所用的算法是在发现阶段协商的。IEEE802.11i中定义了两种加密和完好性协议，一种是TKIP暂时密钥完好性协议〔TemporalKeyIntegrityProtocol〕，另一种是CCMP〔CounterModewithCipherBlockChainingMACProtocol〕。TKIP由于运用了RC4，有一些缺陷，不适宜高可靠环境，假设需求高可靠性，最好运用CCMP。.12.6.1TKIP2001年，当WEP被攻破的时候，已安装的数百万个系统忽然失去平安，需求一种方案处理这一问题。但这些系统的硬件不能支持AES-CCMP。因此，设计者们寻觅到一种既可以抑制WEP的缺陷，又能利用现有的硬件的方法，这就是TKIP。TKIP必需可以运转在已安装的硬件上，只需晋级软件就可以更新平安系统。.WEP的主要缺陷：〔1〕IV值太短，不能防止重用。〔2〕由IV生成密钥的方法使其易受攻击。〔3〕无法检测音讯能否被篡改。TKIP中的数据完好性校验和加密主要包括4个过程：〔1〕MIC的产生和校验〔2〕IV的产生和校验〔3〕IV加密〔4〕解密.TKIP加密过程表示图

MIC密钥主密钥加密密钥密钥混合添加MIC头IV生成加密传输MPDU添加IV/ICV计算MICMSDU添加MIC分帧MPDUMichael部分RC4部分.1.完好性校验完好性校验值是在分段之前计算终了并附加到MSDU内的，校验值字节只出如今最后的MPDU内，并在加密的有效载荷中。原来的校验码ICV依然进展计算并且附加到每个MPDU中，初始向量IV通常是由一个计数器从0开场计数产生，所以它也叫TSC〔TKIPSequenceCounter〕。TKIP中运用了Michael算法计算MIC值。.2.IV的产生MIC8octetsData>=0octetsExtendendIV4octetsIV/KeyID4octets原头部新增32位加密部分RC4Key[0]TSC2TSC3TSC4TSC5RsvdExtIVKeyIDb0b4b5b6b7ICV4octetsRC4Key[1]RC4Key[2]TSC1TSC0用来防止弱密钥为1表示TKIP帧；为0表示WEP帧.3.密钥混合TKIP并不直接运用由PTK/GTK分解出来的密钥作为加密报文的密钥，而是将该密钥作为根底密钥〔BaseKey〕，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。经过这种方式可以进一步加强WLAN的平安性。密钥的生成方式如以下图所示。..12.6.2CCMPCCMP是围绕AES建立的平安协议，称为计数器方式+密码块链认证码协议〔CounterModewithCipherBlockChainingMACProtocol，CCMP〕。CCMP能提供高可靠的平安性，由于它是独立的设计，不是妥协的产物。在实践加密过程中，如何运用密码算法，称为密码任务方式。.计数器方式E计数器t+密文1明文1E计数器t+1+密文2明文2KeyE计数器t+n+密文n明文nKey计数器方式.CBC-MAC任务原理图EKey+EKey+EKey明文1明文2明文n密文1密文2密文nCBC—MAC任务原理图.CBA-MAC是目前运用最广泛的数据认证方式之一，经过20多年的开展，曾经很成熟且已规范化。它的概念非常简单：〔1〕取出音讯中的第一块，运用AES对它进展加密。〔2〕将此结果与第二个块异或，将结果加密。〔3〕将此结果与下一个块异或，再加密……如此进展下去。.Couter〔CTR〕和CBC-MAC都是20世纪70年代提出的，目前都已规范化。CCMP运用CBC-MAC来计算MIC值，运用CTR来进展数据加密，CCMP就是定义了一套AES的运用方法，AES对CCMP的关系就像RC4对TKIP的关系一样。IEEE802.11i中指定AES的密钥长度和块长度为128bits。.1.CCMP处置步骤在CCMP对信息包加密过程中，CCMP在MAC协议数据单元MPDU级别加密数据，效力数据单元MSDU能够被切分，添加头部后成为多个MPDU。.CCMP对MPDU的处置步骤如下〔1〕预备MPDU，在MAC头部有些字段的值无法预先得到，直到其传送过程中才有，这些字段值先设置为0