Шифрование

Шифрование изменяет биты каждого пакета данных с тем, чтобы злоумышленник не смог их декодировать и узнать, например, номера кредитных карт. Незашифрованные данные называют открытым текстом (plaintext), который легко декодировать, используя средства для пассивного прослушивания сети. В процессе шифрования открытый текст превращается в зашифрованный, а его декодировать можно только с помощью секретного ключа.

Многие методы шифрования, такие как метод WEP стандарта 802.11, гарантирующий защищенность, эквивалентную таковой проводных сетей (wiredequivalentprivacy, WEP), являются симметричными. Это означает, что для шифрования и дешифрования используется один и тот же ключ (рис. 8.4).

Рис. 8.4. При симметричном шифровании используется общий ключ

Например, радиоплата интерфейса сети может использовать ключ xyz для шифрования пакета данных, а точка доступа с помощью ключа xyz выполнит его дешифрование. Для этого требуется, чтобы передающая и приемная станция доверяли одна другой, что и бывает в случае применения частной беспроводная сети, такой, например, как беспроводная сеть предприятия. Однако нет смысла применять симметричные ключи в общедоступных сетях, поскольку его может получить любой абонент, в том числе и хакер.

Для того чтобы симметричное шифрование было эффективным, следует минимизировать повторное использование ключа за счет его частой замены, желательно при передаче каждого фрейма. Это увеличивает время, необходимое хакеру для проникновения в сеть, и затрудняет (или делает вообще невозможным) нарушение системы защиты сети. Поэтому механизмы симметричного шифрования должны дополняться эффективными методами распределения ключей.

Криптография с открытым ключом основана на использовании асимметричных ключей, один из которых является секретным, а другой — открытым. Как следует из названия, секретный ключ доступен только его владельцу, в то время как открытый ключ известен каждому. Это позволяет создать более эффективные механизмы шифрования и аутентификации, поскольку упрощаются методы распределения открытого ключа.

Важным требованием, предъявляемым к методам шифрования с открытым ключом, является следующее: пара "секретный ключ — открытый ключ" должна быть равноправной с криптографической точки зрения. Например, передающая станция может зашифровать данные с помощью открытого ключа, тогда приемная станция воспользуется своим секретным ключом, чтобы расшифровать данные. Противоположный вариант также возможен. Передающая станция зашифровывает данные с помощью своего секретного ключа, а приемная станция, воспользовавшись открытым ключом, асшифровывает данные.

Если целью является шифрование данных, передающая станция будет использовать открытый ключ для шифрования данных перед их передачей (рис. 8.5). Приемная станция воспользуется соответствующим открытому секретным ключом для дешифровки полученных данных. Каждая станция скрывает свой секретный ключ от других, чтобы не подвергать опасности несанкционированного дешифрования зашифрованную информацию. Поэтому описываемый процесс позволяет любой станции использовать всем известный ключ для отправки зашифрованных данных любой другой станции.

Рис. 8.5. Шифрование с открытым ключом позволяет всем отправителям зашифрованных данных использовать публично объявленный ключ

Криптография с открытым ключом эффективна для шифрования данных, поскольку открытый ключ свободно передается каждому, кто желает передать зашифрованные данные определенной станции. Станция, генерирующая новый секретный ключ, может передать соответствующий ему открытый ключ по сети любому, не опасаясь за свои шифруемые данные. Открытый ключ может быть размещен на Web-сайте или передан в незашифрованном виде через сеть.

WEP

WEP — это опциональный стандарт шифрования и аутентификации стандарта 802 11, применяемый на уровне MAC; его поддерживают радиоплаты интерфейса сети и точки доступа многих производителей. При развертывании беспроводной сети следует четко знать, какие возможности предоставляет WEP для повышения ее защищенности.

Как работает WEP?

Если пользователь активизирует механизм WEP, то до момента передачи плата интерфейса сети шифрует полезную нагрузку (тело фрейма и биты контроля) каждого фрейма стандарта 802.11. Контроль осуществляется с помощью циклического избыточного кода (cyclicalredundancycheck, CRC). При передаче используется поточный механизм шифрования RC4, обеспечиваемый системой защиты RSA3. Приемная станция (например, точка доступа или другая радиоплата интерфейса сети) дешифрует полученный фрейм. Следовательно, WEP стандарта 802.11 шифруеттолько данные, передаваемые между станциями стандарта 802.11. Как только фрейм поступает в проводную часть сети, как это бывает при передаче его от одной точки доступа к другой, WEP уже не работает.

Будучи частью процесса шифрования, WEP готовит последовательность ключей (задавая начальное число последовательности псевдослучайных чисел) путем связывания совместно используемого секретного ключа, применяемого пользователем передающей станции, с генерируемым случайным образом 24-разрядным вектором инициализации (initializationvector, IV). Таким образом вектор инициализации продлеваетсрок жизни секретного ключа, поскольку станция может изменять IV при передаче каждого фрейма. WEP вводит получившееся начальное число в генератор псевдослучайных чисел, который производит ключевой поток, равный длине полезной нагрузки фрейма, дополненной 32-разрядным контрольным признаком целостности (integritycheckvalue, ICV), который представляет собой контрольную сумму. Приемная станция повторно вычисляет эту контрольную сумму и сравнивает ее с суммой, полученной отпередающей станции. Благодаря этому можно определить, подвергались ли данные в процессе передачи какой-либо фальсификации. Если вычисленный приемной станцией ICV не соответствует содержащемуся во фрейме, приемная станция отбрасывает такой фрейм или сообщает об этом пользователю.

WEP регламентирует применение общего секретного ключа для шифрования и дешифрования данных. В случае использования WEP приемная станция должна использовать для дешифрования тот же самый ключ. Следовательно, каждая радиоплата интерфейса сети и точка доступа должны быть сконфигурированы вручную с одним и тем же ключом.

До начала передачи WEP комбинирует ключевой поток с полезной нагрузкой/ICV в ходе поразрядного выполнения операции "исключающее ИЛИ", в результате которой и получается зашифрованный текст (зашифрованные данные). WEP включает вектор инициализации в чистом (незашифрованном) виде в первые несколько разрядов тела фрейма. Приемная станция использует этот вектор инициализации совместно с общим секретным ключом, который "знает" приемная станция пользователя, для дешифрования части фрейма, содержащей полезную нагрузку.

В большинстве' случаев передающая станция использует новый вектор инициализации при передаче каждого фрейма (хотя этого и не требует стандарт 802.11). При передаче сообщений, имеющих стандартное начало (например, адрес отправителя в электронном письме), начало каждой зашифрованной полезной нагрузки будет эквивалентным, если используется один и тот же ключ. После шифрования данных начальные фрагменты этих фреймов будут одинаковыми. Хакеры, анализируя их, могут взломать алгоритм шифрования. Поскольку вектор инициализации различен для большинства фреймов, WEP устойчив против атак такого типа. Быстрая смена вектора инициализации также улучшает способность WEP противостоять утечкам конфиденциальной информации.