WPA2 “KRACK” 缝隙简介与沉现
颁布功夫 2018-01-241、概述
2017年10月，比利时安全钻研员Mathy Vanhoef披露了无线网络和谈WPA2存在高危缝隙，缝隙允许攻击者监听AP和接入点STA之间传输的Wi-Fi数据流量。作者颁布了缝隙验证演示视频[1][2]。由于缝隙存在于WiFi和谈层，理论上所有支持WPA2的客户端（桌面操作系统、移动OS、路由器、物联网设备等）都将受到“KRACK”攻击的影响（其透过WiFi传输的数据存在被篡改、嗅探的风险，诸如被攻击者的支付、财富账号、用户名、密码、邮件、照片等敏感信息可被截获，风险大影响领域广）。
GA黄金甲ADLab通过对全零密钥缝隙的分析成功沉现“KRACK”攻击。
2、和谈简介
802.11i是IEEE工作组为无线网络802.11和谈组界说的安全尺度。WPA实现了IEEE 802.11i尺度的大部门，是在802.11i完整之前代替WEP的过渡规划，后被WPA2取代[3]。WPA和WPA2都是基于802.11i，区别在于WPA2要求支持更安全的CCMP。WPA和WPA2均使用802.11i中界说的四次握手。
下图是客户端（Station, STA）衔接接入点（Access Point, AP）的新闻交互过程。
STA和AP在四次握手中协商会话密钥PTK（Pairwise Transient Key），PTK是由PMK和PKE推算天生，而PMK由ANonce、SNonce和双方MAC地址等推算天生。PTK分为KCK，KEK和TK三部门，其中，KCK用于MIC校验，KEK用于加密GTK，TK为数据加密密钥。四次握手实现后，传输数据使用TK进行加密。
3、缝隙道理
wpa_supplicant是linux系统下WiFi客户端，用于衔接无线网络，Android WiFi系统引入了wpa_supplicant，它的整个WiFi系统是以wpa_supplicant为主题来界说上层用户接口和基层驱动接口。
下图为wpa_supplicant版本颁布功夫线。Android 6.0 WiFi系统是基于v2.5，Android 6.0+ WiFi系统是基于v2.6。
v2.4版本引入了一个全零密钥缝隙。这个缝隙是由802.11尺度中的一句话引起的，该尺度间接建议在装置了TK之后从内存断根TK；2016年10月颁布的V2.6对这个缝隙进行了一次建复，由于思考不全面，代码依然存在缝隙；在2017年10月颁布的补丁中，最终建复了这个缝隙。下面结合代码对缝隙进行具体分析。
3.1. V2.4(2.5)
wpa_supplicant 2.4(2.5) 四次握手中的状态转移如下图所示：
（1）当衔接到无线网络进行四次握手的时辰，首先进入PTK_INIT状态。
（2）当接管到Msg1时，进入PTK-START阶段。wpa_supplicant会随机天生一个SNonce，推算一个一时PTK（TPTK），并且在Msg2中将SNonce发送给AP。
（3）当接管到Msg3时，若是MIC和replay counter校验成功，进入PTK-NEGOTIATING状态。而后将TPTK赋值给PTK，并发送Msg4。
（4）接着进入PTK-DONE阶段，装置PTK和GTK，并且打开802.1x的端口，使wpa_supplicant和AP正常接管和发送数据包。
由于无线网络存在滋扰，可能会造成数据帧的迷失，因而在802.11i划定若是AP没有收到Msg2和Msg4，会相应的沉传Msg1和Msg3。从图中能够看出，当实现PTK装置后，若是收到沉传的Msg3，会沉新装置PTK。
当wpa_supplicant收到Msg3后，会挪用wpa_supplicant_install_ptk函数装置PTK，其中wpa_sm_set_key函数掌管将密钥PTK.TK装置到驱动。在supplicant v2.4(v2.5)中，在挪用wpa_sm_set_key函数实现PTK的装置后，执行os_memset(sm->ptk.tk, 0, WPA_TK_MAX_LEN)，对PTK.TK进行清零操作。
若是攻击者劫持Msg3或Msg4，造成Msg3的沉传，凭据状态转移图，STA会沉新装置PTK，而PTK.TK之前已经被清零，导致STA装置全零加密密钥。
3.2. V2.6
下面结合V2.5和V2.6的源代码进行分析。
（1）V2.6在wpa_sm结构体中增长了一个标志位tk_to_set。
（2）V2.6批改了wpa_supplicant_install_ptk函数。在装置完PTK后，将tk_to_set赋值为0，当再次进入该函数时，若是tk_to_set==0，直接return，不再沉装PTK。
（3）V2.6批改wpa_supplicant_process_1_of_4函数。当每次收到Msg1时，推算tptk，并将tk_to_set沉置为1。
针对V2.6，攻击者通过在沉传的Msg3之前插入一个伪造的Msg1，依然能够实现全零密钥的装置。固然STA初次装置PTK后对tk_to_set进行清零，但是紧接处置伪造的 Msg1时，将tk_to_set沉置为1，因而在最后处置沉传Msg3时，成功绕过wpa_supplicant_install_ptk函数的tk_to_set前提判断代码。
在2017年10月颁布的补丁中，删除了wpa_supplicant_process_1_of_4函数中的sm->tk_to_set = 1;语句，建复了全零密钥缝隙。
4、缝隙沉现
GA黄金甲ADLab “KRACK”沉现视频地址为：https://v.qq.com/x/page/m0538vcwqbb.html 。
视频中出现的步骤及提醒字幕：
1.本尝试使用Nexus6手机作为被攻击设备。
2.首先，Nexus衔接到真实AP(SSID=wap，加密方式是WPA2，信路10，频率2457)。
3.接着，运行Hostapd创建克隆AP(SSID=wap，加密方式是WPA2，信路3，频率2422)。
4.同时，启动wireshark监听克隆AP网卡，捕获客户端数据。
5.运行攻击剧本，指定AP的SSID和Nexus的Mac地址。
6.运行ssltrip,进行Https降级。
a.wireshark显示了成立衔接的数据包。
b.攻击成功，Nexus衔接到克隆wap，频率2422。
c.接见uk.match.com 显示当前衔接为http衔接，输入测试用户名和密码。
d.wireshark能够成功捕获用户名和密码。
e.关关Hostapd（频率2422）。
f.沉新衔接到真实wap（频率2457），再次接见uk.match.com 显示衔接为https衔接。
下表中列出了沉现视频中使用的设备：
5、缝隙编号及建复情况
“KRACK”涉及的有关缝隙编号：
CVE-2017-13077: 在四次握手中沉装成对加密密钥（PTK-TK）
CVE-2017-13078: 在四次握手中沉装组密钥（GTK）
CVE-2017-13079: 在四次握手中沉装齐全组密钥（IGTK）
CVE-2017-13080: 在组密钥握手中沉装组密钥（GTK）
CVE-2017-13081: 在组密钥握手中沉装齐全组密钥（IGTK）
CVE-2017-13082: 接受沉新传输的急剧BSS切换（FT）沉新关联要求，沉装成对加密密钥（PTK-TK）
CVE-2017-13084: 在PeerKey握手中沉装STK密钥
CVE-2017-13086: 在TDLS（Tunneled Direct-Link Setup）握手中沉装TDLS PeerKey（TPK）
CVE-2017-13087: 处置无线网络治理（WNM）休眠模式响应帧时沉装组密钥（GTK）
CVE-2017-13088: 处置无线网络治理（WNM）休眠响应帧时沉装齐全组密钥（IGTK）
建复情况：
2017年10月2日，Linux的hostapd和wpa_supplicant 补丁已颁布，详见 https://w1.fi/security/2017-1/。
2017年10月10日，微软在Windows 10 操作系统中颁布补丁 KB4041676。
苹果在最新的 beta 版本iOS、macOS、 tvOS和 watchOS中建复了无线网络安全缝隙。
6、参考链接
[1]https://www.krackattacks.com/
[2]https://papers.mathyvanhoef.com/ccs2017.pdf
[3]https://zh.wikipedia.org/wiki/WPA
京公网安备11010802024551号