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無線局域網(wǎng)安全風險分析及安全保障方案設計

文檔作者：趙振宇1 馮媛2 蔡增玉2 段成華1 文檔來源： 1．東北師范大學物理學院 2．鄭州輕工業(yè)學院計算機與通信工程學		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年07月30日
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無線局域網(wǎng)安全風險分析及安全保障方案設計
趙振宇1馮媛2蔡增玉2段成華1
(1．東北師范大學物理學院吉林130024；2．鄭州輕工業(yè)學院計算機與通信工程學院河南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機制的無線局域網(wǎng)的安全問題；在此基礎上分別針對個人和企業(yè)，提出了完整的無線局域網(wǎng)安全保障方案。大量事實
證明，確保網(wǎng)絡安全刻不容緩，本文的研究對于無線局域網(wǎng)的安全部署具有一定能的參考價值。
【關鍵詞】WEP；WAP；風險分析；安全
中圖分類號：TP393．1 文獻標識碼：A 文章編號：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，其面臨的安全風險也越來
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
廣大學者研究的熱點。人們對WLAN的安全性進行了廣泛的研
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)安全性的基礎上，提出了完整的無線局域
網(wǎng)安全保障方案，以期為構建安全的無線局域網(wǎng)提供指導。
1 無線局域網(wǎng)安全性分析
無線局域網(wǎng)基于無線信道進行傳播，具有接入簡便、組網(wǎng)
靈活等優(yōu)點，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)的主流標準，IEEE802．1l存在著安全漏
洞多、缺少密鑰管理等基礎缺陷。為此，提出了加密協(xié)議WEP
(Wired Equivalent Privacy，WEP)保護數(shù)據(jù)的私密性和完整性，
但WEP仍然存在著較為嚴重的安全問題。為了解決WEP的安
全缺陷，IEEE802．11工作組對WEP機密機制的進行了多方面
的增強，提出了WPA(wi—Fi Protected Access，WPA)機制。
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標準的一部分，
通過對在兩臺設備問的數(shù)據(jù)進行加密防止非授權用戶竊聽無線
網(wǎng)絡的信息，其主要提供接入控制和數(shù)據(jù)加密兩種機制，允許
擁有正確WEP密鑰的用戶接入網(wǎng)絡和解密數(shù)據(jù)流。
1．1．1針對WEP機制的攻擊方法
WEP機制的攻擊方法主要分為與RC4無關的攻擊和與
RC4有關的兩類攻擊。與RC4有關的攻擊針對WEP環(huán)境下
的RC4，其目標不僅獲得偽隨機序列，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無管關的攻擊包括重放攻擊、認證攻擊和分段攻擊。
攻擊者嗅探無線網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包，過一段時間后重放，實現(xiàn)重放
攻擊：攻擊者捕獲移動工作站和接入點之間交換的認證數(shù)據(jù)包，
取得合法認認證，實現(xiàn)認證攻擊；攻擊者能夠獲得加密用的偽
隨機序列后，通過數(shù)據(jù)分段發(fā)送多個指定長度的數(shù)據(jù)，便可獲
得完整的加密用偽隨機序列，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序列。
1．1．2基于WEP機制的無線局域網(wǎng)存在的缺陷分析
(1)接入安全問題：WEP機制采用單向認證，而不是互相
認證，因此但用戶不能對接入點的真?zhèn)芜M行鑒別。如果攻擊者
把一個虛假接入點放在無線局域網(wǎng)內，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，從而實現(xiàn)進行拒絕服
務攻擊。
(2)硬件設備丟失的安全問題：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介質中，如果適配卡丟
失或者被盜，并且沒有及時使該秘鑰失效，非法用戶都可以利
用此卡接入網(wǎng)絡，造成非法用戶接入的安全問題。
(3)訪問控制機制的安全缺陷：WEP管理報文中包含網(wǎng)絡
名稱或SSID，通常這些報文在無線網(wǎng)絡中不加密廣播，因此入
侵者可以很容易地嗅探到共享密鑰和網(wǎng)絡名稱，進而非法連接
到無線網(wǎng)絡。另外，WEP基于以太網(wǎng)MAC地址構建訪問控制
表，實現(xiàn)接入驗證。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地址實現(xiàn)非法訪問網(wǎng)絡。
1．2基于W'PA機制的無線局域網(wǎng)安全缺陷分析
1．2．1 WPA概述
WPA是針對WEP的安全缺陷而提出的一種保護無線網(wǎng)絡
安全增強方案，其實現(xiàn)了IEEE 802．1 li標準的大部分，是在
802．1 li完善之前替代WEP的過渡方案。WPA采用動態(tài)密鑰
生成方法和多級密鑰管理機制，方便了WLAN的管理和維護。
克服了WEP硬件設備丟失造成的安全問題，WPA主要提供了
認證機制、加密機制和數(shù)據(jù)完整性校驗機制。
認證機制要求用戶必須通過強制性的認證才能擁有對某些
網(wǎng)絡資源的訪問權；加密機制中密鑰由認證服務器動態(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消息完整性校驗機制在
保留802．1 l的CRC校驗外，每個數(shù)據(jù)分組增加了一個8個字
節(jié)完整性校驗值，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缺點的
一種強化技術，但是WPA只是在802．1li正式推出之前的Wi—Fi
企業(yè)聯(lián)盟的安全標準，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，借助強大的設備，
即使在TKlP的保護下，同樣可能破解網(wǎng)絡。因此，WPA只能
算做是無限局域網(wǎng)安全領域的一個過客。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，但其安全強度也
依然受到質疑。
2無線局域網(wǎng)安全保障方案
2．1個人WLAN的安全方案
2．1．1物理層安全防護
物理防護：制定一套完整的安全策略并堅定地執(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備都提供
(下轉第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)絡的安全態(tài)勢，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)學模型的數(shù)據(jù)融合是根據(jù)整體的安全態(tài)勢因素，構造出一定
的函數(shù)，對信息數(shù)據(jù)進行融合，常用方法是加權平均法?；诟?
率統(tǒng)計的數(shù)據(jù)融合是將信息的統(tǒng)計與信息的不確定性進行結合，
通過模型構建對網(wǎng)絡安全態(tài)勢進行評估，常用方法是貝葉斯網(wǎng)
絡。基于規(guī)則推理的數(shù)據(jù)融合是將多源信息的不確定性進行模糊
量化的處理，再通過規(guī)則推理的方式評估網(wǎng)絡的安全態(tài)勢，D-S
證據(jù)組合法是其最常用的方法之一pJ。
3．3 網(wǎng)絡安全態(tài)勢的計算和預測
對于網(wǎng)絡安全信息可以將其進行適當?shù)娜诤闲纬删W(wǎng)絡安全
的態(tài)勢值，網(wǎng)絡安全的態(tài)勢值可以直觀的反映出網(wǎng)絡的安全狀
況以及受到影響的程度。但是對于網(wǎng)絡安全的具體問題，就需
要通過計算和分析得出，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)絡安全態(tài)勢的預測是根據(jù)感知到的網(wǎng)絡安全的歷史信息
以及當前的網(wǎng)絡安全狀態(tài)，對未來一段時間的網(wǎng)絡安全的發(fā)展
趨勢進行準確的預測。網(wǎng)絡安全信息具有很大的不確定性，使
得對網(wǎng)絡安全態(tài)勢的預測工作難度較大，網(wǎng)絡安全態(tài)勢的預測
需要通過建立一定的模型進行，常用的方法是神經網(wǎng)絡預測方
法、支持向量機預測方法等∞J。神經網(wǎng)絡的網(wǎng)絡安全態(tài)勢預測
方法使用比較普遍，但是其具有一定的局限性，由于預測模型
的結構不是很好確定等原因的影響，導致神經網(wǎng)絡預測方法的
(上接第155頁)
了Reset(重置)按鈕復位AP的能錄，使得失竊的A P可以很
容易被竊賊重新使用。可以把AP放置在一個無法輕易結接觸
的位置，必要時可以將設備和支架直接鎖住。另外，使用內置
無線網(wǎng)卡的臺式電腦也應避免無線網(wǎng)卡丟失或整機被盜。
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信號覆蓋范圍盡可能地所見到辦公區(qū)域內。對于特別
部門，可以對無線信號工作范圍進行嚴格的限定。
2．1．2技術層安全防護
使用SSH替換Telnet：因為Telnet是沒有加密的協(xié)議，所
以從安全角度考慮，應禁用Telnet。
升級硬件設備：作為無線安全管理人員，應當經常瀏覽無
線設備制造商網(wǎng)站查看最新的漏洞及相關補丁公告，并及時為
設備安裝廠商發(fā)布的安全更新或升級程序。
2．1．3管理層安全措施
禁止廣播SSID：通常在AP設備中，默認設定廣播SSID
參數(shù)，接入端收到這個參數(shù)就可以接入無線網(wǎng)絡。通過禁止廣
播SSID參數(shù)，入侵用戶無法找到SSID，不能通過手動設定與
AP相同的SSID連接到無線網(wǎng)絡。
MAC地址過濾：使用能夠MAC地址過濾可以阻斷很多對
無線網(wǎng)絡的攻擊，特好在較大規(guī)模的無線網(wǎng)絡中非常有效。
以WPA取代WEP：WPA率先使用802．11中的加密技術
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中的加密機制。WPA2支持AES加密，能
夠更好地解決無線網(wǎng)絡的安全問題，若設備支持或資金允許，
在整個企業(yè)無線網(wǎng)絡使用WPA2一PSK加密方式設置為，確保數(shù)
據(jù)的加密強度。
(2)采用更為先進的802．1x體系。首先，802．1lx引入了
擴展認證協(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證機制和方案，安全級別更
高；其次，802．11x支持外部的RADIUS服務器提供客戶端認
證服務，實現(xiàn)對接入點的鑒別。
(3)使用VPN。使用的VPN來保證網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)通信的機
密性、完整性和身份驗證。IPSec也可用于保證WLAN的安全，
而且安全性要遠大于傳統(tǒng)的PPTP VPN。
預測效果較差。支持向量機的預測方法可以有效的減少對網(wǎng)絡
安全預測的誤差，更加準確的預測網(wǎng)絡安全的發(fā)展趨勢，是今
后研究的主要方向。
4結束語
網(wǎng)絡技術的發(fā)展使網(wǎng)絡信息安全成為大眾普遍關心的問
題，網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知技術能夠有效保障網(wǎng)絡安全，對網(wǎng)絡安
全態(tài)勢感知的研究具有十分重要的意義。網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知作
為一項新興技術，具有十分廣闊的發(fā)展前景，必須加強對網(wǎng)絡
安全態(tài)勢感知的研究，增強網(wǎng)絡安全態(tài)勢的信息提取效率，提
高網(wǎng)絡安全態(tài)勢的預測準確性，更好的保障網(wǎng)絡安全。
參考文獻：
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【5】5梁穎．面向服務的任務關鍵網(wǎng)絡系統(tǒng)安全態(tài)勢形式化建模與
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【61郭劍．網(wǎng)絡安全態(tài)勢感知中態(tài)勢要素獲取技術的研究[D】．東北
大學，2011．
(4)劃分VLAN。VLAN是一個交換網(wǎng)絡，它在邏輯上按
照功能、項目組或應用進行劃分，而不是物理上或地理上的劃
分?？梢允褂肰LAN達到通過軟件重新配置網(wǎng)絡的目的，而不
是屋里地拆卸荷移動設備與線路。
3結論
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)已經有了廣泛的
應用，但無線局域網(wǎng)的安全問題仍是業(yè)界關注的焦點之一，也
是無線局域網(wǎng)能否進一步推廣的關鍵。要增強WLAN的安全，
可以從技術、管理、立法等多方面來構建立體的解決方案。盡
管我國WLAN標準的出臺以及強制執(zhí)行引起了很大的影響，它
表明國家信息安全戰(zhàn)略已經邁出了堅實的一步。IEEE 802．1li
中存在的安全風險和解決方案將是我們下一步的研究重點。
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on Electronics，Communications and Contr01．IEEE Computer
Society，2012：2711—2714．
作者簡介：
趙振宇(1992一)，男，河南林州，東北師范大學本科生，主
要研究方向：網(wǎng)絡和智能控制。
基金項目：國家自然科學基金資助項目(61340059)。
萬方數(shù)據(jù)

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