Анализ безопасности беспроводных сетей

Автор Сергей [t_serge_vlad ять mail.ru]

Анализ безопасности беспроводных сетей.

На данный момент большинство фирм и предприятий все больше внимания уделяют использованию непосредственно  Wi-Fi-сетей. Обусловлено это  удобством, мобильностью и относительной дешевизной при связи отдельных офисов и возможностью их перемещения в пределах действия оборудования. В Wi-Fi-сетях применяются сложные алгоритмические математические модели аутентификации, шифрования данных, контроля целостности их передачи – что позволят быть относительно спокойным за сохранность данных при использовании данной технологии.

Однако данная безопасность относительна, если не уделять должного внимания настройке беспроводной сети. К данному моменту уже существует список «стандартных» возможностей которые может получить хакер при халатности в настройке беспроводной сети:

- доступ к ресурсам локальной сети;

- прослушивание, воровство (имеется ввиду непосредственно интернет-траффик) трафика;

- искажение проходящей в сети информации;

- внедрение поддельной точки доступа;

- рассылка спама от имени вашей сети.

Немного теории.

1997 год – выход в свет первого стандарта IEEE 802.11. Варианты защиты доступа к сети:

1. Использовался простой пароль SSID (Server Set ID) для доступа в локальную сеть. Данный вариант не предоставляет должного уровня защиты, особенно для нынешнего уровня технологий. 

2. Использование WEP (Wired Equivalent Privacy) – то есть использование цифровых ключей шифрования потоков данных с помощью данной функции. Сами ключи это всего лишь обыкновенные пароли с длиной от 5 до 13 символов ASCII, что соответствует 40 или 104-разрядному шифрованию на статическом уровне.

2001 год - внедрение нового стандарта IEEE 802.1X. Данный стандарт использует динамические 128-разрядные ключи шифрования, то есть периодически изменяющихся во времени. Основная идея заключается в том, что пользователь сети работает сеансами, по завершении которых им присылается новый ключ - время сеанса зависит от ОС (Windows XP - по умолчанию время одного сеанса равно 30 минутам).

На данный момент существуют стандарты 802.11:

802.11 - Первоначальный базовый стандарт. Поддерживает передачу данных по радиоканалу со скоростями 1 и 2 Мбит/с.

802.11a - Высокоскоростной стандарт WLAN. Поддерживает передачу данных со скоростями до 54 Мбит/с по радиоканалу в диапазоне около 5 ГГц.

I802.11b - Наиболее распространенный стандарт. Поддерживает передачу данных со скоростями до 11 Мбит/с по радиоканалу в диапазоне около 2,4 ГГц.

802.11e - Требование качества запроса, необходимое для всех радио интерфейсов IEEE WLAN

802.11f - Стандарт, описывающий порядок связи между равнозначными точками доступа.

802.11g - Устанавливает дополнительную технику модуляции для частоты 2,4 ГГц. Предназначен, для обеспечения скоростей передачи данных до 54 Мбит/с по радиоканалу в диапазоне около 2,4 ГГц.

802.11h - Стандарт, описывающий управление спектром частоты 5 ГГц для использования в Европе и Азии.

802.11i (WPA2) - Стандарт, исправляющий существующие проблемы безопасности в областях аутентификации и протоколов шифрования. Затрагивает протоколы 802.1X, TKIP и AES.

На данный момент широко используется 4 стандарта: 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g.

2003 года - был внедрён стандарт WPA  (Wi-Fi Protected Access), который совмещает преимущества динамического обновления ключей IEEE 802.1X с кодированием протокола интеграции временного ключа TKIP  (Temporal Key Integrity Protocol), протоколом расширенной аутентификации  EAP (Extensible Authentication Protocol) и технологией проверки целостности сообщений MIC  (Message Integrity Check).

Помимо этого, параллельно развивается множество самостоятельных стандартов безопасности от различных разработчиков. Ведущими являются такие гиганты как Intel и Cisco.

2004 год - появляется WPA2, или 802.11i, — максимально защищённый на данное время стандарт.

Технологии защиты Fi-Wi сетей.

WEP

Эта технология была разработана специально для шифрования потока передаваемых данных в рамках локальной сети. Данные шифруются ключом с разрядностью от 40 до 104 бит. Но это не целый ключ, а только его статическая составляющая. Для усиления защиты применяется так называемый вектор инициализации IV  (Initialization Vector), который предназначен для рандомизации дополнительной части ключа, что обеспечивает различные вариации шифра для разных пакетов данных. Данный вектор является 24-битным. Таким образом, в результате мы получаем общее шифрование с разрядностью от 64 (40+24) до 128 (104+24) бит, что позволяет при шифровании оперировать и постоянными, и случайно выбранными символами. Но с другой стороны 24 бита это всего лишь ~16 миллионов комбинаций (2²⁴ степени) – то есть по истечению цикла генерации ключа начинается новый цикл. Взлом осуществляется  достаточно элементарно:

1) Нахождение повтора (минимальное время, для ключа длинной 40 бит – от 10 минут).

2) Взлом остальной части (по сути - секунды)

3) Вы можете внедряться в чужую сеть.

При этом для взлома ключа имеются достаточно распространенные утилиты такие как WEPcrack.

802.1X

IEEE 802.1X — это основополагающий стандарт для беспроводных сетей. На данный момент он поддерживается ОС Windows XP и Windows Server 2003.

802.1X и 802.11 являются совместимыми стандартами. В 802.1X применяется тот же алгоритм, что и в WEP, а именно — RC4, но с некоторыми отличиями (большая «мобильность», т.е. имеется возможность подключения в сеть даже PDA-устройства) и исправлениями (взлом WEP и т. п.).

802.1X базируется на протоколе расширенной аутентификации EAP (Extensible Authentication Protocol), протоколе защиты транспортного уровня TLS (Transport Layer Security) и сервере доступа RADIUS (Remote Access Dial-in User Service).

После того, как пользователь прошёл этап аутентификации, ему высылается секретный ключ в зашифрованном виде на определённое незначительное время — время действующего на данный момент сеанса. По завершении этого сеанса генерируется новый ключ и опять высылается пользователю. Протокол защиты транспортного уровня TLS обеспечивает взаимную аутентификацию и целостность передачи данных. Все ключи являются 128-разрядными.

Отдельно необходимо упомянуть о безопасности RADIUS: использует в своей основе протокол UDP (а поэтому относительно быстр), процесс авторизации происходит в контексте процесса аутентификации (т.е. авторизация как таковая отсутствует), реализация RADIUS-сервера ориентирована на однопроцессное обслуживание клиентов (хотя возможно и многопроцессное — вопрос до сих пор открытый), поддерживает довольно ограниченное число типов аутентификации (сleartext и CHAP), имеет среднюю степень защищенности. В RADIUS'е шифруется только cleartext-пароли, весь остальной пакет остается "открытым" (с точки зрения безопасности даже имя пользователя является очень важным параметром). А вот CHAP – это отдельный разговор. Идея в том, что бы cleartext-пароль ни в каком виде никогда не передавался бы через сеть. А именно: при аутентификации пользователя клиент посылает пользовательской машине некий Challenge (произвольная случайная последовательность символов), пользователь вводит пароль и с этим Challengе'ем пользовательская машина производит некие шифрующий действия используя введенный пароль (как правило это обыкновенное шифрование по алгоритму MD5 (RFC-1321). Получается Response. Этот Response отправляется назад клиенту, а клиент все в совокупности (Challenge и Response) отправляет на аутентификацию 3A-серверу (Authentication, Authorization, Accounting). Тот (также имея на своей стороне пользовательский пароль) производит те же самые действия с Challeng'ем и сравнивает свой Response с полученным от клиента: сходится — пользователь аутентифицирован, нет — отказ. Таким образом, cleartext-пароль знают только сам пользователь и 3А-сервер и пароль открытым текстом не "ходит" через сеть и не может быть взломан.

WPA

WPA (Wi-Fi Protected Access) — это временный стандарт (технология защищённого доступа к беспроводным сетям), который является переходным перед IEEE 802.11i. По сути, WPA совмещает в себе:

802.1X — основополагающий стандарт для беспроводных сетей;

EAP — протокол расширенной аутентификации (Extensible Authentication Protocol);

TKIP — протокол интеграции временного ключа (Temporal Key Integrity Protocol);

MIC — технология проверки целостности сообщений (Message Integrity Check).

Основные модули  - TKIP и MIC. Стандарт TKIP использует автоматически подобранные 128-битные ключи, которые создаются непредсказуемым способом и общее число вариаций которых примерно 500 миллиардов. Сложная иерархическая система алгоритма подбора ключей и динамическая их замена через каждые 10 Кбайт (10 тыс. передаваемых пакетов) делают систему максимально защищённой. От внешнего проникновения и изменения информации также обороняет технология проверки целостности сообщений (Message Integrity Check). Достаточно сложный математический алгоритм позволяет сверять отправленные в одной точке и полученные в другой данные. Если замечены изменения и результат сравнения не сходится, такие данные считаются ложными и выбрасываются.

Правда, TKIP сейчас не является лучшим в реализации шифрования, из-за новой  технологии Advanced Encryption Standard (AES), используемой ранее в VPN.

VPN

Технология виртуальных частных сетей VPN (Virtual Private Network) была предложена компанией Intel для обеспечения безопасного соединения клиентских систем с серверами по общедоступным интернет-каналам. VPN наверное одна из самых надежных с точки зрения шифрования и надёжности аутентификации.

Технологий шифрования в VPN применяется несколько, наиболее популярные из них описаны протоколами PPTP, L2TP и IPSec с алгоритмами шифрования DES, Triple DES, AES и MD5. IP Security (IPSec) используется примерно в 65—70% случаев. С его помощью обеспечивается практически максимальная безопасность линии связи.

Технология VPN не была ориентированна именно для Wi-Fi - она может использоваться для любого типа сетей, но защита с её помощью беспроводных сетей наиболее правильное решение.

Для VPN выпущено уже достаточно большое количество программного (ОС Windows NT/2000/XP, Sun Solaris, Linux) и аппаратного обеспечения. Для реализации VPN-защиты в рамках сети необходимо установить специальный VPN-шлюз (программный или аппаратный), в котором создаются туннели, по одному на каждого пользователя. Например, для беспроводных сетей шлюз следует установить непосредственно перед точкой доступа. А пользователям сети необходимо установить специальные клиентские программы, которые в свою очередь также работают за рамками беспроводной сети и расшифровка выносится за её пределы. Хотя всё это достаточно громоздко, но очень надёжно. Но как и все  - это имеет свои недостатки, в данном случае их два:

- необходимость в достаточно емком администрировании;

- уменьшение пропускной способности канала на 30-40%.

За исключением этого – VPN, это вполне понятный выбор. Тем более в  последнее время, развитие VPN оборудования происходит как раз в направлении улучшения безопасности и мобильности. Законченное решение IPsec VPN в серии Cisco VPN 5000 служит ярким примером. Тем более что в данной линейке представлена пока только единственное сегодня решение VPN на основе клиентов, которое поддерживает Windows 95/98/NT/2000, MacOS, Linux и Solaris. Кроме этого бесплатная лицензия на использование марки и распространение программного обеспечения клиента IPsec VPN поставляется со всеми продуктами VPN 5000, что тоже не маловажно.

Основные моменты защиты Fi-Wi сетей организации.

В свете всего выше изложенного можно убедиться что имеющиеся на данный момент механизмы и технологии защиты позволяют обеспечить безопасность вашей сети, при использовании Fi-Wi. Естественно если администраторы не будут полагаться только на элементарные настройки, а озаботятся тонкой настройкой. Конечно нельзя сказать, что таким образом ваша сеть превратится в неприступный бастион, но выделив достаточно серьезные средства на оборудование, время для настройки и конечно для постоянного контроля – можно обеспечить безопасность с вероятностью примерно до 95 %.

Основные моменты при организации и настройке Wi-Fi сети  которыми не стоит пренебрегать:

- Выбор и установка точки доступа:

> перед приобретением внимательно ознакомьтесь с документацией и имеющейся на данный момент информации о дырах в реализации ПО для этого класса оборудования (всем известный пример дыры в IOS  маршрутизаторов Cisco, позволяющая злоумышленнику получить доступ к листу конфига). Возможно будет смысл ограничиться покупкой более дешевого варианта и обновлением ОС сетевого устройства;

> изучите поддерживаемые протоколы и технологии шифрования;

> при возможности приобретайте  устройства, использующие WPA2 и 802.11i, так как они для обеспечения безопасности используют новую технологию  - Advanced Encryption Standard (AES). На данный момент это могут быть двухдиапазонные точеки доступа (AP) к сетям IEEE 802.11a/b/g Cisco Aironet 1130AG и 1230AG. Данные устройства поддерживают стандарт безопасности IEEE 802.11i, технологию защиты от вторжений Wi-Fi Protected Access 2 (WPA2) с использованием Advanced Encryption Standard (AES) и гарантируют емкость, отвечающую самым высоким требованиям пользователей беспроводных локальных сетей. Новые АР используют преимущества двухдиапазонных технологий IEEE 802.11a/b/g и сохраняют полную совместимость с ранними версиями устройств, работающих на IEEE 802.11b;

> подготовьте предварительно клиентские машины для совместной работы с приобретаемым оборудованием. На данный момент некоторые технологии шифрования могут не поддерживаться ОС или драйверами. Это поможет избежать лишних затрат времени при разворачивании сети;

> не устанавливать точку доступа вне брандмауэра;

> располагайте антенны внутри стен здания, а также ограничивайте мощность радиоизлучения, чтобы снизить вероятность подключения «извне».

> используйте направленные антенны, не используйте радиоканал по умолчанию.

- Настройка точки доступа:

 

> если точка доступа позволяет запрещать доступ к своим настройкам с помощью беспроводного подключения, то используйте эту возможность. Изначально не давайте возможность хакеру при внедрении в вашу сеть контролировать ключевые узлы по радиоканалу. Отключите вещание по радиоканалу такие протоколы как SNMP, web-интерфейс администрирования и telnet;

> обязательно(!) используйте сложный пароль для доступа к настройкам точки доступа;

> если точка доступа позволяет управлять доступом клиентов по MAC-адресам непременно  используйте это;

> если оборудование позволяет запретить трансляцию в эфир идентификатора SSID – сделайте это обязательно. Но при этом у хакера всегда есть возможность получить SSID при подключении как легитимного клиент;

> политика безопасности должна запрещать беспроводным клиентам осуществлять ad-hoc соединения (такие сети позволяют двум или более станциям подключаться непосредственно друг к другу, минуя точки доступа, маршрутизирующие их трафик). Хакеры могут использовать несколько типов атак на системы, использующие ad-hoc-соединения. Первичная проблема с ad-hoc сетями — недостаток идентификации. Эти сети могут позволить хакеру провести атаки man in the middle, отказ в обслуживании (DoS), и/или скомпрометировать системы.

- Выбор настройки в зависимости от технологии:

> если есть возможность - запретите доступ для клиентов с SSID;

> если нет другой возможности - обязательно включайте хотя бы WEP, но не ниже 128bit.

> если при установке драйверов сетевых устройств предлагается на выбор три  технологиями шифрования: WEP, WEP/WPA и WPA, то выбирайте WPA;

> если в настройках устройства предлагается выбор: “Shared Key“(возможен перехват WEP-ключа, который одинаков для всех клиентов) и “Open System”(возможно внедрение в сеть, если известен SSID) — выбирайте “Shared Key”. В данном случае (если вы используете WEP-аутентификацию) – наиболее желательно включить фильтрацию по МАС-адресу;

> если ваша сеть не велика – можно выбрать Pre-Shared Key (PSK).

> если есть возможность использовать 802.1X. Но при этом при настройке RADIUS-сервера желательно выбирать тип аутентификации CHAP;

> максимальный уровень безопасности на данный момент обеспечивает применение VPN — используйте эту технологию.

- Пароли и ключи:

> при использовании SSID придерживайтесь требований аналогичных требованиям парольной защиты - SSID должен быть уникален (не забывайте, что SSID не шифруется и может быть легко перехвачен!);

> всегда используйте максимально длинные ключи. Не используйте ключи меньше 128 бит;

> не забывайте про парольную защиту – используйте генератор паролей, меняйте пароли через определенный промежуток времени, храните пароли в тайне;

> в настройках обычно имеется выбор из четырёх заранее заданных ключей — используйте их все, меняя по определенному алгоритму. По возможности ориентируйтесь не на дни недели (всегда существуют люди в любой организации, работающие по выходным – что мешает осуществить внедрение в сеть в эти дни?).

> старайтесь применять длинные динамически изменяющиеся ключи. Если вы используете статические ключи и пароли, меняйте пароли через определенный промежуток времени.

> проинструктируйте пользователей, что бы они хранили пароли и ключи в тайне. Особенно важно, если некоторые используют для входа ноутбуки которые хранят дома.

- Сетевые настройки:

> для организации разделяемых ресурсов используйте NetBEUI. Если это не противоречит концепции вашей сети - не используйте в беспроводных сетях протокол TCP/IP для организации папок и принтеров общего доступа.

> не разрешайте гостевой доступ к ресурсам общего доступа;

> старайтесь не использовать в беспроводной сети DHCP — используйте статические IP-адреса;

> ограничьте количество протоколов внутри WLAN только необходимыми.

- Общее:

> на всех клиентах беспроводной сети используйте файерволлы или при ХР хотя бы активизируйте брандмауэр;

> регулярно следите за уязвимостями, обновлениями, прошивками и драйверами ваших устройств;

> используйте периодически сканеры безопасности, для выявления скрытых проблем;

> определите инструменты для выполнения беспроводного сканирования, а также частоту выполнения этого сканирования. Беспроводное сканирование поможет определить местонахождение неправомочных точек доступа.

> если финансы вашей организации позволяют – приобретите системы обнаружения вторжения (IDS, Intrusion Detection System), такие как:

- CiscoWorks Wireless LAN Solution Engine (WLSE), в которой реализовано несколько новых функций - самовосстановление, расширенное обнаружение несанкционированного доступа, автоматизированное обследование площадки развертывания, "теплое" резервирование, отслеживание клиентов с созданием отчетов в реальном времени.
CiscoWorks WLSE - централизованное решение системного уровня для управления всей беспроводной инфраструктурой на базе продуктов Cisco Aironet. Усовершенствованные функции управления радиоканалом и устройствами, поддерживаемые CiscoWorks WLSE, упрощают текущую эксплуатацию беспроводной сети, обеспечивают беспрепятственное развертывание, повышают безопасность, гарантируют максимальную степень готовности, сокращая при этом расходы на развертывание и эксплуатацию.

- Система Hitachi AirLocation использует сеть стандарта IEEE802.11b и способна работать как внутри помещений, так и вне зданий. Точность определения координат объекта, по словам разработчиков, составляет 1-3 м, что несколько точнее, чем аналогичная характеристика GPS- систем. Система состоит из сервера определения координат, управляющего сервера, комплекта из нескольких базовых станций, комплекта WLAN- оборудования и специализированного ПО. Минимальная цена комплекта — около $46,3 тыс. Система определяет местонахождение необходимого устройства и расстояние между ним и каждой точкой доступа за счет вычисления времени отклика терминала на посылаемые точками, связанными в сеть с расстоянием между узлами 100-200 м, сигналы. Для достаточно точного местоположения терминала, таким образом, достаточно всего трех точек доступа.

Да цены на такое оборудование достаточно высоки, но любая серьезная компания может решить потратить данную сумму для того, что бы быть уверенной в безопасности свой беспроводной сети.