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無線局域網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)分析及安全保障方案設(shè)計(jì)

文檔作者：趙振宇1 馮媛2 蔡增玉2 段成華1 文檔來源： 1．東北師范大學(xué)物理學(xué)院 2．鄭州輕工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月30日
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無線局域網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)分析及安全保障方案設(shè)計(jì)
趙振宇1馮媛2蔡增玉2段成華1
(1．東北師范大學(xué)物理學(xué)院吉林130024；2．鄭州輕工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院河南450002)
【摘要】首先綜述了基于WEP無線局域網(wǎng)的攻擊方面，分析了基于WEP無線局域網(wǎng)的安全缺陷；接著討論了基于
WPA機(jī)制的無線局域網(wǎng)的安全問題；在此基礎(chǔ)上分別針對(duì)個(gè)人和企業(yè)，提出了完整的無線局域網(wǎng)安全保障方案。大量事實(shí)
證明，確保網(wǎng)絡(luò)安全刻不容緩，本文的研究對(duì)于無線局域網(wǎng)的安全部署具有一定能的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】WEP；WAP；風(fēng)險(xiǎn)分析；安全
中圖分類號(hào)：TP393．1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009—6833(2014)08—155一02
Security risk analysis and secufity design for Wireless LAN
Zhao Zhenyul，F(xiàn)eng Yuan‘，Cai Zengyu2，Duan Chenghual
Abstract：It summarizes the attacks based on WEP wireless local area network(I AN)and analysis ofthe security flaws ofWEP
based on wireless LAN firstly．Then it discusses the security problems in wireless LAN based on WPA mechanism．On this basis．
respectively．for individuals and businesses．presents an effective wireless LAN security solution．A large number offaCtS have proven that
ensure the network security is urgently needed，this stUdy has some reference value for the wireless LAN security deployments．
KeywordS：WEP；WAP；risk analysis；security
0引言
但是，隨著WLAN的快速普及，其面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)也越來
越引起人們的重視。無線局域網(wǎng)基于脆弱的802．1l安全機(jī)制，
因此WLAN受到的攻擊非常頻繁，無線局域網(wǎng)安全研究成為了
廣大學(xué)者研究的熱點(diǎn)。人們對(duì)WLAN的安全性進(jìn)行了廣泛的研
究，并取得了一定的成果ll“，并提出了一些解決方法p“J。本
文在分析無線局域網(wǎng)安全性的基礎(chǔ)上，提出了完整的無線局域
網(wǎng)安全保障方案，以期為構(gòu)建安全的無線局域網(wǎng)提供指導(dǎo)。
1 無線局域網(wǎng)安全性分析
無線局域網(wǎng)基于無線信道進(jìn)行傳播，具有接入簡(jiǎn)便、組網(wǎng)
靈活等優(yōu)點(diǎn)，但是開放信道使得無線局域網(wǎng)面臨著很多的安全
威脅。作為無線局域網(wǎng)的主流標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802．1l存在著安全漏
洞多、缺少密鑰管理等基礎(chǔ)缺陷。為此，提出了加密協(xié)議WEP
(Wired Equivalent Privacy，WEP)保護(hù)數(shù)據(jù)的私密性和完整性，
但WEP仍然存在著較為嚴(yán)重的安全問題。為了解決WEP的安
全缺陷，IEEE802．11工作組對(duì)WEP機(jī)密機(jī)制的進(jìn)行了多方面
的增強(qiáng)，提出了WPA(wi—Fi Protected Access，WPA)機(jī)制。
WPA是在802．1 li完善之前替代WEP的過渡方案，但是
WPA也存在著一定的安全問題。
1．1基于WEP機(jī)制的無線局域網(wǎng)安全缺陷分析
WEP是1999年9月通過的IEEE 802．11標(biāo)準(zhǔn)的一部分，
通過對(duì)在兩臺(tái)設(shè)備問的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密防止非授權(quán)用戶竊聽無線
網(wǎng)絡(luò)的信息，其主要提供接入控制和數(shù)據(jù)加密兩種機(jī)制，允許
擁有正確WEP密鑰的用戶接入網(wǎng)絡(luò)和解密數(shù)據(jù)流。
1．1．1針對(duì)WEP機(jī)制的攻擊方法
WEP機(jī)制的攻擊方法主要分為與RC4無關(guān)的攻擊和與
RC4有關(guān)的兩類攻擊。與RC4有關(guān)的攻擊針對(duì)WEP環(huán)境下
的RC4，其目標(biāo)不僅獲得偽隨機(jī)序列，而且要是獲得用戶的密
鑰，主要的攻擊方式有PTWill攻擊、FMS攻擊【2】、KoreK攻
擊p’和Klein first round攻擊一J。
與RC4無管關(guān)的攻擊包括重放攻擊、認(rèn)證攻擊和分段攻擊。
攻擊者嗅探無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，過一段時(shí)間后重放，實(shí)現(xiàn)重放
攻擊：攻擊者捕獲移動(dòng)工作站和接入點(diǎn)之間交換的認(rèn)證數(shù)據(jù)包，
取得合法認(rèn)認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)認(rèn)證攻擊；攻擊者能夠獲得加密用的偽
隨機(jī)序列后，通過數(shù)據(jù)分段發(fā)送多個(gè)指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，便可獲
得完整的加密用偽隨機(jī)序列，因此攻擊者可建立初始向量字典，
得到不同初始向量下的偽隨機(jī)序列。
1．1．2基于WEP機(jī)制的無線局域網(wǎng)存在的缺陷分析
(1)接入安全問題：WEP機(jī)制采用單向認(rèn)證，而不是互相
認(rèn)證，因此但用戶不能對(duì)接入點(diǎn)的真?zhèn)芜M(jìn)行鑒別。如果攻擊者
把一個(gè)虛假接入點(diǎn)放在無線局域網(wǎng)內(nèi)，可以通過欺騙合法用戶
接入，使得用戶無法接入真正的接入點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)行拒絕服
務(wù)攻擊。
(2)硬件設(shè)備丟失的安全問題：WEP使用靜態(tài)分配密鑰，
秘鑰通常保存在適配卡的非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)中，如果適配卡丟
失或者被盜，并且沒有及時(shí)使該秘鑰失效，非法用戶都可以利
用此卡接入網(wǎng)絡(luò)，造成非法用戶接入的安全問題。
(3)訪問控制機(jī)制的安全缺陷：WEP管理報(bào)文中包含網(wǎng)絡(luò)
名稱或SSID，通常這些報(bào)文在無線網(wǎng)絡(luò)中不加密廣播，因此入
侵者可以很容易地嗅探到共享密鑰和網(wǎng)絡(luò)名稱，進(jìn)而非法連接
到無線網(wǎng)絡(luò)。另外，WEP基于以太網(wǎng)MAC地址構(gòu)建訪問控制
表，實(shí)現(xiàn)接入驗(yàn)證。但MAC地址很容易被嗅探，因此攻擊者
可以通過改變無線網(wǎng)卡的MAC地址實(shí)現(xiàn)非法訪問網(wǎng)絡(luò)。
1．2基于W'PA機(jī)制的無線局域網(wǎng)安全缺陷分析
1．2．1 WPA概述
WPA是針對(duì)WEP的安全缺陷而提出的一種保護(hù)無線網(wǎng)絡(luò)
安全增強(qiáng)方案，其實(shí)現(xiàn)了IEEE 802．1 li標(biāo)準(zhǔn)的大部分，是在
802．1 li完善之前替代WEP的過渡方案。WPA采用動(dòng)態(tài)密鑰
生成方法和多級(jí)密鑰管理機(jī)制，方便了WLAN的管理和維護(hù)。
克服了WEP硬件設(shè)備丟失造成的安全問題，WPA主要提供了
認(rèn)證機(jī)制、加密機(jī)制和數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)機(jī)制。
認(rèn)證機(jī)制要求用戶必須通過強(qiáng)制性的認(rèn)證才能擁有對(duì)某些
網(wǎng)絡(luò)資源的訪問權(quán)；加密機(jī)制中密鑰由認(rèn)證服務(wù)器動(dòng)態(tài)生成和
分發(fā)來，取代WEP的靜態(tài)密鑰，并且把密鑰首部長(zhǎng)度從24位
增加到128位來增加破解的難度；WPA消息完整性校驗(yàn)機(jī)制在
保留802．1 l的CRC校驗(yàn)外，每個(gè)數(shù)據(jù)分組增加了一個(gè)8個(gè)字
節(jié)完整性校驗(yàn)值，以防止消息篡改攻擊和重發(fā)攻擊。
1．2．2 WPA面臨的安全問題
雖然WPA事繼承了WEP基本原理又解決了WEP缺點(diǎn)的
一種強(qiáng)化技術(shù)，但是WPA只是在802．1li正式推出之前的Wi—Fi
企業(yè)聯(lián)盟的安全標(biāo)準(zhǔn)，由于它仍然是采用比較薄弱的RC4加密
算法，所以黑客只需要監(jiān)聽到足夠的數(shù)據(jù)包，借助強(qiáng)大的設(shè)備，
即使在TKlP的保護(hù)下，同樣可能破解網(wǎng)絡(luò)。因此，WPA只能
算做是無限局域網(wǎng)安全領(lǐng)域的一個(gè)過客。而依據(jù)WPA制定出
來的成熟版本W(wǎng)PA2，雖然不能再說成過客，但其安全強(qiáng)度也
依然受到質(zhì)疑。
2無線局域網(wǎng)安全保障方案
2．1個(gè)人WLAN的安全方案
2．1．1物理層安全防護(hù)
物理防護(hù)：制定一套完整的安全策略并堅(jiān)定地執(zhí)行，確保
無線AP和無線網(wǎng)卡的安全。由于幾乎所有的無線設(shè)備都提供
(下轉(zhuǎn)第157頁)
萬方數(shù)據(jù)
量數(shù)據(jù)信息之中快速直觀的分析出網(wǎng)絡(luò)的安全態(tài)勢(shì)，但是其也具
有一定的局限，比如融合數(shù)據(jù)的邏輯性提取具有一定的難度?；?
于數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)融合是根據(jù)整體的安全態(tài)勢(shì)因素，構(gòu)造出一定
的函數(shù)，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，常用方法是加權(quán)平均法?；诟?
率統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)融合是將信息的統(tǒng)計(jì)與信息的不確定性進(jìn)行結(jié)合，
通過模型構(gòu)建對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)進(jìn)行評(píng)估，常用方法是貝葉斯網(wǎng)
絡(luò)?；谝?guī)則推理的數(shù)據(jù)融合是將多源信息的不確定性進(jìn)行模糊
量化的處理，再通過規(guī)則推理的方式評(píng)估網(wǎng)絡(luò)的安全態(tài)勢(shì)，D-S
證據(jù)組合法是其最常用的方法之一pJ。
3．3 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的計(jì)算和預(yù)測(cè)
對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全信息可以將其進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜诤闲纬删W(wǎng)絡(luò)安全
的態(tài)勢(shì)值，網(wǎng)絡(luò)安全的態(tài)勢(shì)值可以直觀的反映出網(wǎng)絡(luò)的安全狀
況以及受到影響的程度。但是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全的具體問題，就需
要通過計(jì)算和分析得出，分析方法主要有層次分析法、模糊層
次分析法、德爾菲專家法以及綜合分析法。
網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的預(yù)測(cè)是根據(jù)感知到的網(wǎng)絡(luò)安全的歷史信息
以及當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài)，對(duì)未來一段時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)安全的發(fā)展
趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。網(wǎng)絡(luò)安全信息具有很大的不確定性，使
得對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的預(yù)測(cè)工作難度較大，網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的預(yù)測(cè)
需要通過建立一定的模型進(jìn)行，常用的方法是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)方
法、支持向量機(jī)預(yù)測(cè)方法等∞J。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)
方法使用比較普遍，但是其具有一定的局限性，由于預(yù)測(cè)模型
的結(jié)構(gòu)不是很好確定等原因的影響，導(dǎo)致神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)方法的
(上接第155頁)
了Reset(重置)按鈕復(fù)位AP的能錄，使得失竊的A P可以很
容易被竊賊重新使用?？梢园袮P放置在一個(gè)無法輕易結(jié)接觸
的位置，必要時(shí)可以將設(shè)備和支架直接鎖住。另外，使用內(nèi)置
無線網(wǎng)卡的臺(tái)式電腦也應(yīng)避免無線網(wǎng)卡丟失或整機(jī)被盜。
隔離AP：通過降低AP發(fā)射功率，更換低增益無線方式可
以將AP信號(hào)覆蓋范圍盡可能地所見到辦公區(qū)域內(nèi)。對(duì)于特別
部門，可以對(duì)無線信號(hào)工作范圍進(jìn)行嚴(yán)格的限定。
2．1．2技術(shù)層安全防護(hù)
使用SSH替換Telnet：因?yàn)門elnet是沒有加密的協(xié)議，所
以從安全角度考慮，應(yīng)禁用Telnet。
升級(jí)硬件設(shè)備：作為無線安全管理人員，應(yīng)當(dāng)經(jīng)常瀏覽無
線設(shè)備制造商網(wǎng)站查看最新的漏洞及相關(guān)補(bǔ)丁公告，并及時(shí)為
設(shè)備安裝廠商發(fā)布的安全更新或升級(jí)程序。
2．1．3管理層安全措施
禁止廣播SSID：通常在AP設(shè)備中，默認(rèn)設(shè)定廣播SSID
參數(shù)，接入端收到這個(gè)參數(shù)就可以接入無線網(wǎng)絡(luò)。通過禁止廣
播SSID參數(shù)，入侵用戶無法找到SSID，不能通過手動(dòng)設(shè)定與
AP相同的SSID連接到無線網(wǎng)絡(luò)。
MAC地址過濾：使用能夠MAC地址過濾可以阻斷很多對(duì)
無線網(wǎng)絡(luò)的攻擊，特好在較大規(guī)模的無線網(wǎng)絡(luò)中非常有效。
以WPA取代WEP：WPA率先使用802．11中的加密技術(shù)
TKIP，可以大幅度地解決WEP所隱藏的安全問題。
2．2企業(yè)WLAN安全策略
(1)使用WPA2中的加密機(jī)制。WPA2支持AES加密，能
夠更好地解決無線網(wǎng)絡(luò)的安全問題，若設(shè)備支持或資金允許，
在整個(gè)企業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)使用WPA2一PSK加密方式設(shè)置為，確保數(shù)
據(jù)的加密強(qiáng)度。
(2)采用更為先進(jìn)的802．1x體系。首先，802．1lx引入了
擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議(EAP)，EAP支持公共密鑰、智能卡、一次性
口令、MD5加密算法等多種安全認(rèn)證機(jī)制和方案，安全級(jí)別更
高；其次，802．11x支持外部的RADIUS服務(wù)器提供客戶端認(rèn)
證服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)接入點(diǎn)的鑒別。
(3)使用VPN。使用的VPN來保證網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信的機(jī)
密性、完整性和身份驗(yàn)證。IPSec也可用于保證WLAN的安全，
而且安全性要遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的PPTP VPN。
預(yù)測(cè)效果較差。支持向量機(jī)的預(yù)測(cè)方法可以有效的減少對(duì)網(wǎng)絡(luò)
安全預(yù)測(cè)的誤差，更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)安全的發(fā)展趨勢(shì)，是今
后研究的主要方向。
4結(jié)束語
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使網(wǎng)絡(luò)信息安全成為大眾普遍關(guān)心的問
題，網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知技術(shù)能夠有效保障網(wǎng)絡(luò)安全，對(duì)網(wǎng)絡(luò)安
全態(tài)勢(shì)感知的研究具有十分重要的意義。網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)感知作
為一項(xiàng)新興技術(shù)，具有十分廣闊的發(fā)展前景，必須加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)
安全態(tài)勢(shì)感知的研究，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的信息提取效率，提
高網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢(shì)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，更好的保障網(wǎng)絡(luò)安全。
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(4)劃分VLAN。VLAN是一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)，它在邏輯上按
照功能、項(xiàng)目組或應(yīng)用進(jìn)行劃分，而不是物理上或地理上的劃
分?？梢允褂肰LAN達(dá)到通過軟件重新配置網(wǎng)絡(luò)的目的，而不
是屋里地拆卸荷移動(dòng)設(shè)備與線路。
3結(jié)論
本文通過分析WLAN中存在的安全問題，提出了較為完整
的無線局域網(wǎng)安全解決方案。盡管無線局域網(wǎng)已經(jīng)有了廣泛的
應(yīng)用，但無線局域網(wǎng)的安全問題仍是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)之一，也
是無線局域網(wǎng)能否進(jìn)一步推廣的關(guān)鍵。要增強(qiáng)WLAN的安全，
可以從技術(shù)、管理、立法等多方面來構(gòu)建立體的解決方案。盡
管我國WLAN標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)以及強(qiáng)制執(zhí)行引起了很大的影響，它
表明國家信息安全戰(zhàn)略已經(jīng)邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。IEEE 802．1li
中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)和解決方案將是我們下一步的研究重點(diǎn)。
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作者簡(jiǎn)介：
趙振宇(1992一)，男，河南林州，東北師范大學(xué)本科生，主
要研究方向：網(wǎng)絡(luò)和智能控制。
基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61340059)。
萬方數(shù)據(jù)

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