WPA

保护无线电脑网络安全系统

WPA全名为Wi-Fi Protected Access，有WPA、WPA2和WPA3三个标准，是一种保护无线电脑网络（Wi-Fi）安全的系统，它是应研究者在前一代的系统有线等效加密（WEP）中找到的几个严重的弱点而产生的。WPA实作了IEEE 802.11i标准的大部分，是在802.11i完备之前替代WEP的过渡方案。WPA的设计可以用在所有的无线网卡上，但未必能用在第一代的无线取用点上。WPA2具备完整的标准体系，但其不能被应用在某些老旧型号的网卡上。

历史

在WPA的设计中要用到一个802.1X认证服务器来分发不同的密钥给各个终端用户；不过它也可以用在较不保险的“预共享密钥模式”（pre-shared key（PSK）），这是让同一无线路由器底下的每个用户都使用同一把密钥。Wi-Fi联盟把这个使用pre-shared key的版本叫做“WPA-个人版”或“WPA2-个人版”（WPA-Personal or WPA2-Personal），用802.1X认证的版本叫做“WPA-企业版”或“WPA2-企业版”（WPA-Enterprise or WPA2-Enterprise）。

WPA的数据是以一把128位的钥匙和一个48位的初向量（IV）的RC4stream cipher来加密。WPA超越WEP的主要改进就是在使用中可以动态改变密钥的“临时密钥完整性协议”（Temporal Key Integrity Protocol，TKIP），加上更长的初向量，这可以击败知名的针对WEP的密钥截取攻击。

除了认证跟加密外，WPA对于所载数据的完整性也提供了巨大的改进。WEP所使用的CRC（循环冗余校验）先天就不安全，在不知道WEP密钥的情况下，要篡改所载数据和对应的CRC是可能的，而WPA使用了名为“Michael”的更安全的消息认证码（在WPA中叫做消息完整性查核，MIC）。进一步地，WPA使用的MIC包含了帧计数器，以避免WEP的另一个弱点——重放攻击（Replay attack）的利用。

有两个理由使得WPA被定位为到达较安全的802.11保全之前的过渡步骤：

许多已出货的无线网上适配器都有WPA固件更新；在2003年之前售出的802.11无线接取器（无线路由器、无线网卡等）一般而言则必须要淘汰和更换。

借由加长密钥和初向量、减少和密钥相关的数据包个数、再加上安全消息验证系统，WPA使得侵入无线局域网变得困难许多。Michael算法是WPA设计者在大多数旧的网卡也能使用的条件下找到的最强的算法，然而它可能会受到伪造数据包攻击。为了降低这个风险，WPA网上每当侦测到一个企图的攻击行为时就会关闭30秒钟。

WPA2

WPA2是经由Wi-Fi联盟验证过的IEEE 802.11i标准的认证形式。WPA2实现了802.11i的强制性元素[1]，特别是Michael算法由公认彻底安全的CCMP 消息认证码所取代、而RC4也被AES取代。微软Windows XP对WPA2的正式支持于2005年5月1日推出，但网卡的驱动程序可能要更新。苹果计算机在所有配备了AirPort Extreme的麦金塔、AirPort Extreme基地台和AirPort Express上都支持WPA2，所需的固件升级已包含在2005年7月14日发布的AirPort 4.2中。

预共享密钥模式（PSK）的安全性

预共享密钥 ASCII字符、或是64个16进制数字（256比特）。用户可以自行斟酌要不要把密钥存在计算机里以省去重复键入的麻烦，但密钥一定要预先配置在Wi-Fi路由器里。

安全性是利用PBKDF2密钥导出函数来增强的，然而用户采用的典型的弱密钥会被密码破解攻击。WPA和WPA2可以用至少5个Diceware词或是14个完全随机字母当密钥来击败密码破解攻击，不过若是想要有最大强度的话，应该采用8个Diceware词或22个随机字母。密钥应该要定期更换，在有人使用网上的权利被撤消、或是设置好要使用网上的设备丢失或被攻破时，也要立刻更换。某些消费电子芯片制造商已经有办法跳过用户选出弱密钥的问题，而自动产生和散布强密钥。做法是透过软件或硬件接口以外部方法把新的Wi-Fi适配器或家电加入网上，包括按钮（BroadcomSecureEasySetup和Buffalo AirStation One-Touch Secure Setup）和透过软件输入一个短的挑战语（Atheros JumpStart）。

WPA加密方式尚有一漏洞，攻击者可利用spoonwpa等工具，搜索到合法用户的网卡地址，并伪装该地址对路由器进行攻击，迫使合法用户掉线重新连接，在此过程中获得一个有效的握手包，并对握手包批量猜密码，如果猜密的字典中有合法用户设置的密码，即可被破解。建议用户在加密时尽可能使用无规律的字母与数字，以提高网络的安全性。

重安装键攻击（KRACK）

2017年5月19日，比利时2位信息安全研究员发表了一篇WPA2弱点研究，在不久后引发喧然大波，14年来被视为安全的WPA2架构其实有攻破的方法。不论是Android手机、iOS设备或Windows计算机、Linux设备都有可能被窃取数据。

比利时鲁汶大学IMEC-DistriNet研究群教授Mathy Vanhoef及Frank Piessens在5月中旬发表了篇针对WPA2协议CVE漏洞的重安装键攻击（Key Reinstallation Attacks）研究，也通报美国计算机网上危机处理中心CERT/CC。2017年8月24日两位教授在全球信息安全厂商和专家集聚的黑帽黑客大会上，发表这项研究发现。基本上是一种交握阶段的重安装GTK攻击，该种攻击可以在一个无线基地台的通信范围内发动，可说是一种旁敲侧击的攻击手法，并非直接解开WPA2加密强制通信，而是透过基地台重送信号让接收者再次使用那些应该用过即丢的加密密钥，进而能将数据包序号计数器归零，这就可以进一步大量重播来解码数据包，或是插入数据包来窜改通信内容，就可以绑架所有的通信流量，尤其许多网站把数据只透过http明码传输，而没有加密，只要绑架了Wi-Fi流量，就能直接窃听或窜改用户接收或发送的内容。攻击者得以窃取信用卡、密码、聊天消息、邮箱、照片等信息，理论上任何Wi-Fi 网上上的内容都会被看光甚至窜改。

唯一受限是攻击者必须进入基地台的信号范围，无法用互联网远程攻击，但依然有一大隐患，各大硬件厂商也在研究软件修正此一漏洞方法。然而世界上大量基地台是由不太懂计算机的用户所控制，例如大量超商、餐馆中的免费wifi或是家用设备、商店设备，如果修补涉及到要进入基地台后端更新软固件动作，对多数人恐难以关注此一问题和实现操作。

WPA和WPA-2企业版中的EAP种类

Wi-Fi联盟已经发布了在WPA及WPA2企业版的认证计划里增加EAP（可扩展认证协议）的消息，这是为了确保通过WPA企业版认证的产品之间可以互通。先前只有EAP-TLS（Transport Layer Security）通过Wi-Fi联盟的认证。

包含在认证计划内的EAP有下列几种：

特定厂商开发的802.1X客户端和服务器也许会支持其他的EAP种类，这个认证是为了使流行的EAP种类之间能够互通；在异质网上中之所以未能大量铺设802.1X的主要原因就是互通性的问题。

WPA3

2018年1月，Wi-Fi联盟宣布将于年内发布包含众多对安全性改进的WPA3，它将会取代WPA2。新标准为每个用户使用192比特加密和单独加密。Wi-Fi联盟还称，WPA3将缓解由弱密码造成的安全问题，并简化无显示接口设备的设置流程。该标准于2018年6月25日正式发布。

参考

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