Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The paper discusses the principles of operation and fundamentals of Wi-Fi networks, their security and means of protection.
Wi-Fi, wireless networks, security, security protocol, hacker attacks
В современном мире беспроводные технологии обмена информацией на основе стандартов IEEE 802.11 заняли очень важное место. Беспроводные сети – это сети радиосвязи, которые удобны в использовании, имеют неплохую пропускную способность и относительно недорогие для общественного пользования. Подключение персональных устройств к сети Ethernet все реже происходит с помощью кабеля, но вместе с этим повышаются требования к защите информации в беспроводных сетях.
Международные хакерские группировки, такие, как Anonymous, кибер вымогатели Conti и другие активно пытаются внедряться в важнейшие Российские ресурсы и нарушать их работоспособность. Например, 9 мая 2022 года была проведена мощнейшая APT- атака на видео хостинг “Rutube”, в результате чего доступ к сервису был потерян почти на день. Хакеры влезли в систему, модифицировали код так, чтобы он удалял данные сервиса из хранилища. Конечно, простые люди не являются целью этих группировок, однако, и на территории нашей страны немало мелких бандитских групп, занимающихся взломом, кражей денег и информации у простых людей. Примерно половина атак и взломов происходит по cлабо защищенным Wi-Fi сетям и каналам. Именно поэтому тема кибер безопасности и безопасности Wi-Fi сетей крайне важна, и каждый человек должен надежно защищать свои персональные устройства и данные.
Стандарты работы Wi-Fi. Рассмотрим работу сети на примере подключения к интернету в квартире. Через сетевой интернет-кабель роутер получает трафик, преобразовывает его в радиоволны и транслирует в виде радиосигналов.
Приемник, коим может являться компьютер, ноутбук, планшет, смартфон, ТВ, видит эти волны, принимает и декодирует их.
Характеристики стандарта. За все годы развития технологии было множество вариаций и версий стандарта. Рассмотрим основные стандарты Wi-Fi 802.11 (рис. 1).
Рисунок 1 – Стандарты Wi-Fi
По спецификации 802.11a данные передаются со скоростью до 54 Мбит/с в секунду. Он предусматривает также мультиплексирование с ортогональным делением частот (orthogonal frequency-division multiplexing OFDM), более эффективную технику кодирования, предусматривающую разделение исходного сигнала на передающей стороне на несколько подсигналов. Такой подход позволяет уменьшить воздействие помех. Радиус работы (дальность) в помещении – 35 м.
Спецификация 802.11b является самой медленной и наименее дорогой. На некоторое время, благодаря своей стоимости, она получила широкое распространение, но сейчас была вытеснена. Стандарт 802.11b предназначен для работы в диапазоне 2,4 ГГц. Скорость передачи данных составляет до 11 Мбит/с в секунду при использовании для повышения скорости манипуляции с дополняющим кодом. Радиус работы (дальность) в помещении – 38 м.
Спецификация 802.11g, как и 802.11b, предусматривает работу в диапазоне 2,4 ГГц, однако обеспечивает значительно большую скорость передачи данных - до 54 Мбит/с в секунду. Стоит заметить, что диапазон 2.4 ГГц не является лицензированным. Спецификация 802.11g быстрее, поскольку в ней используется такое же кодирование, как и в 802.11a. Радиус работы (дальность) в помещении – 38 м.
Самая широко распространенная спецификация - 802.11n. В ней существенно увеличена скорость передачи данных и расширен частотный диапазон. Спецификация 802.11n может обеспечить скорость передачи данных 140 Мбит/с в секунду, в идеальных условиях. Радиус работы (дальность) в помещении – 70 м.
IEEE 802.11ac — спецификация, работающая в диапазоне частот 5 ГГц, получила название Wi-Fi 5. Позволяет существенно расширить пропускную способность сети, начиная от 433 Мбит/с и до 6,77 Гбит/с. Это наиболее существенное нововведение относительно IEEE 802.11n. Кроме того, ожидается снижение энергопотребления (Дж/бит), благодаря чему увеличится время автономной работы мобильных устройств. В 2020 гг. заменена спецификацией IEEE 802.11ax (Wi-Fi 6). Радиус работы (дальность) в помещении – 112 м.
Wi-Fi 6 - спецификация беспроводных локальных компьютерных сетей в наборе стандарта IEEE 802.11. В дополнение к использованию технологий MIMO, в стандарте WiFi 6 вводится режим ортогонального частотного мультиплексирования для улучшения спектральной эффективности, и модуляция для увеличения пропускной способности; хотя номинальная скорость передачи данных только на 37 % выше, чем в предыдущем стандарте IEEE 802.11ac, ожидается, что Wi-Fi 6 позволит в 4 раза увеличить среднюю пропускную способность. Устройства данного стандарта предназначены для работы в уже существующих диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц, но могут включать дополнительные полосы частот в диапазонах от 1 до 7 ГГц.
802.11ad – самая быстрая, на данный момент, технология Wi-Fi, имеющая неофициальное название WiGig. Способна передавать данные со скоростью до 7 Гбит/с, однако сигнал действует только примерно на расстоянии до 10 метров. И передавать данные можно только в зоне прямой видимости. Именно поэтому 802.11ad не используется в беспроводных роутерах.
Возникающие при работе Wi-Fi сетей угрозы можно разделить на два типа:
- Прямые угрозы – возникают при передаче информации по беспроводному интерфейсу 802.11;
- Косвенные угрозы – связанные с наличием на объекте или рядом с объектом большого количества Wi-Fi сетей.
За последние несколько лет человечество наблюдало сильные вирусные атаки, такие как, например, Expetya и Wannacry, что говорит о наличии уязвимостей в информационной безопасности как домашних Wi-Fi сетей, так и больших корпоративных сетей. Хакеры, создатели вредоносных программ после создания ПО многократно тестируют и проверяют свой “продукт” на обнаружение популярными антивирусными программами и это дает плоды. Только через несколько часов хороший антивирус распознает угрозы и пополняет базу. Слабые “защитники” могут вовсе не успеть увидеть врага и будут сами заражены.
Самыми популярными угрозами являются:
- ботнеты;
- атаки на веб-приложения;
- шифровальщики;
- целевые атаки;
- фишинг;
- уязвимости в ОС;
- уязвимости в устанавливаемом ПО;
- нецелевые атаки.
Конечно, простые межсетевые экраны и средства защиты, изобретенные в далеких 2000х годах, можно забыть. Позже на их смену пришли многофункциональные интернет-шлюзы (MSBG), которые имеют неплохой функционал. И да, этот же обширный функционал используется хакерами, как разнообразие для выбора атакуемой цели. Сейчас же для защиты сетевого периметра используются современные шлюзы безопасности (UTM) (рис. 2) и усовершенствованные межсетевые экраны (NGFW) (рис. 3).
Рисунок 2 – Unified Threat Management
Рисунок 3 – Next-Generation Firewall
Отличие этих типов решений в наличии систем глубокого анализа входящего и выходящего трафика. Происходит анализ ошибок сетевых протоколов, характер сетевых соединений, обращения к подозрительным ресурсам и выявляются угрозы в обычном типе трафика.На каждом этапе развития беспроводных технологий росла и их защита. Внедрение и применение технологии TKIP (Протокол целостности временного ключа в протоколе защищённого беспроводного доступа Wi-Fi Protected Access) добавило к базовому шифрованию WEP немало функций, таких, как:
- TimeStamp – добавление метки времени в алгоритм шифрования MIC
- Счетчик последовательностей TKIP, который обеспечивает запись кадров, отправленных по уникальному MAC-адресу для предотвращения использования атаки методом повторения кадров
- Алгоритм смешивания ключей, который вычисляет для каждого кадра уникальный 128-битный ключ
Однако, TKIP был крайне уязвимым и на его замену пришел более безопасный Counter/CBC-MAC (CCMP), состоящий из двух алгоритмов
- CBC-MAC – для проверки целостности сообщений MIC
- AES шифрование в режиме счетчика
Никакие методы шифрования не спасут без установления подлинности и подтверждения запроса пользователя для подключения к сети, то есть без аутентификации. Только после выполнения аутентификации пользователь получает доступ к сети по безопасным каналам. Существуют следующие методы аутентификации:
Открытая. Защита сети на основе ограничения доступа, что не является безопасным способом. В запросе аутентификации присутствует только MAC – адрес.Используется статический WEP и CKIP
Аутентификация с общим ключом. Пользователь делает запрос на аутентификацию, в ответ получает подтверждение, содержащее 128 байт информации. Далее происходит WEP шифрование и тест отправляется точке доступа на расшифровку. В случае совпадения текста пользователь подключается к сети. Весьма уязвимая схема аутентификации, на нее проводятся атаки “Maninthemiddle”.Используется шифрование CKIP и динамический WEP.
Аутентификация по MAC – адресу. Метод поддерживается производителем Cisco и D-Link, однако в 802.11 не предусмотрен. MAC адрес сравнивается с таблицей разрешенных адресов и используется как дополнительная мера защиты.
- WPA. Промежуточный стандарт, включающий в себя новую систему аутентификации с помощью RADIUS сервера и предустановленного ключа WPA-PSK.Используется шифрование TKIP, расширение AES-CCMP, в качестве обратной совместимости WEP.
- WPA2. Довольно безопасный метод, в качестве шифра выбран блочный AES. Так же, как и в WPA, предусмотрено два варианта аутентификации.
- WPA3. В нем алгоритм TKIP/AES был заменен на шифрование SAE, также были устранены уязвимости, способствующие атакам KRACK. Протокол использует 192-битное шифрование, более устойчивое к взломам.
В итоге мы видим, что, даже при условии постоянно совершенствующихся средств защиты, улучшаются, и методы взлома, и каждый должен знать базовые принципы защиты себя и своих персональных устройств от интернет-атак.
1. Shirokopolosnye besprovodnye seti peredachi informacii / V. M. Vishnevskiy [i dr.]. – Moskva : Tehnosfera, 2005. – 595 s.
2. Gordeychik S. V. Bezopasnost' besprovodnyh setey / S. V. Gordeychik, V.V. Dubrovin. - Moskva: Goryachaya liniya - Telekom, 2008. - 288 s.
3. Tehnologii sovremennyh besprovodnyh setey Wi-Fi. – Rezhim dostupa: https://okwifi.com/soveti/standarty-wifi.html. – Zaglavie s ekrana.
4. Standarty Wi-Fi: spisok samyh rasprostranennyh protokolov. – Rezhim dostupa: https://wifigid.ru/poleznoe-i-interesnoe/standarty-wi-fi. – Zaglavie s ekrana.
5. Vzlom besprovodnoy seti: sposoby i programmy. Rezhim dostupa: https://tproger.ru/articles/vzlom-wi-fisposoby-i-programmy/. – Zaglavie s ekrana.
6. Wi-Fi seti: proniknovenie i zaschita. – Rezhim dostupa: https://habr.com/ru/post/224955/. – Zaglavie s ekrana.
7. Modifikaciya metoda poiska informacii v seti internet na osnove ispol'zovaniya metodov induktivnogo rassuzhdeniya / V. V. Lavlinskiy, A. L. Savchenko, I. A. Zemcov, O. G. Ivanova // Modelirovanie sistem i processov. – 2019. – T. 12, № 1. – S. 61-67.
