战争从未改变: 攻击 WPA3的增强开放性——第二部分: 理解 OWE（上）

李白资讯 2020-02-03 09:46:42

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导语：在本系列的第一部分中，我们提供了历史背景和背景信息，这些信息有助于将本研究应用到当前的无线威胁模型中。

2019年初，我和另一位安全研究员 Steve Darracott (@thedarracott)开始回答这个问题——“机会无线加密(OWE)容易被滥用和攻击吗? 如果是，又该如何进行攻击呢? ”最终，我们成功地实现了多种可工作的概念攻击证明，去年夏天我们在 DEF CON 进行了演示。本系列博客文章记录了我们的研究成果和结论，并讨论了 OWE 如何适应当前的无线威胁模型。

在本系列的第一部分中，我们提供了历史背景和背景信息，这些信息有助于将本研究应用到当前的无线威胁模型中。如果你还没有读过这篇文章，你可以在这里找到:

· https://posts.specterops.io/war-never-changes-attacks-against-wpa3s-enhanced-open-part-1-how-we-got-here-71f5a80e3be7

在本系列的第二部分中，我们将提供 OWE 如何工作的概述。已经有一些不错的文章在一个较高的水平提供了这方面的信息，所以本文将是一个更多的动手探索技术内幕的文章。

什么是OWE？

简而言之: OWE 是一种为开放网络添加加密的方法，这是802.11标准在过去20年中一直缺失的东西。 OWE 的目的是让用户无法从开放的 WiFi 角度区分开来，用户只需连接到 OWE 受保护的网络，在简短的密钥交换和握手之后，所有随后的通信都会被加密[1]。

乍一看，这听起来很棒——直到你发现 OWE 只能防御被动攻击。你可能还记得本系列的前一篇文章，被动攻击从本世纪初开始就不起作用了。这是对的—— WiFi 联盟对20年来严重滥用802.11协议的回应，是引入一种缓解措施，来应对近20年前就不再是实际威胁的事情。

是的，这对我来说也没有任何意义，我们将在本系列的第三部分进一步讨论这个问题。现在，让我们确保了解 OWE 如何在技术层面工作。

OWE 遵循五个阶段的过程，从网络发现开始，最终在客户端和访问点之间进行加密数据传输。在接下来的章节中，我们将重温这些阶段中的每一个阶段，以及一些必备的背景信息。

实验室环境

如果你希望跟随本文中的示例，我提供了一套用于创建随时可用的实验室环境的设置脚本。

免责声明: 请注意，这些设置脚本是针对 Kali 5.3.7，我不打算维护他们或提供任何其他操作系统的支持。软件不是静态的——如果你在2025年读到这篇文章或类似的东西，而且设置脚本不能工作，那么... ... 你只能靠自己了。

要创建实验室环境，首先使用 git clone 命令从 Github 获取脚本:

git clone 
https://github.com/s0lst1c3/owe-la
b

接下来，运行实验室设置脚本初始化实验室:

cd owe-lab
./lab-setup

如果 lab-setup 脚本成功完成执行，那么应该有一个owe-lab 的文件夹，如下图所示:

正如你可以从上面的截图中看到的，安装脚本将使用以下每个组件创建一个实验室环境:

· 虚拟 AP 和基站

· Wireshark 开发分支

· EAPHammer

· AP 和工作站配置文件

· 硬件模拟器控制脚本

在下面的章节中，我将简要描述每一个组件。

虚拟 AP 和基站

这些只是 wpa_supplicant 和 hostapd 的最新版本，它们解析并编译了依赖关系，并支持 OWE 和同时认证等于(SAE)。

Wireshark 开发分支

我们将使用 Wireshark 进行分析和验证，以确认实验室里的一切都是正常工作的。对于 OWE 和 SAE 支持，我们需要最新版本的 Wireshark，它只能从源代码中编译。幸运的是，这个脚本很好地解决了这个问题，简化了原本非常特殊的构建过程。

一个 Wireshark 开发团队的高级成员

EAPHammer

无线攻击套件与 OWE 支持的概念证明攻击(这个一个安全研究的副产品)。

AP 和工作站配置文件

实验室环境包括一个 conf-files 目录，其中包含一组用于开放网络、 OWE 和 OWE Transition 模式的 wpa_supplicant和 hostapd 配置文件。在我们研究的时候，hostapd 的 OWE 实现还处于开发阶段。因此，创建或连接到 OWE 访问点所需的配置参数都没有记录在案。由于没有公开可用的文档，我们最终采用了对 hostap 的单元测试套件(超过100,00行代码)的白盒代码审计来构建这个相对简单的工作配置文件集。

硬件模拟器控制脚本

mac80211 WiFi 栈(处理 WiFi 的内核子系统)配备了一个名为 mac80211_hwsim 的内核模块，可以用来模拟任意数量的虚拟无线接口，并在它们之间传输虚拟 WiFi 流量。本文几乎完全使用 mac80211_hwsim。明确地说，你当然可以使用物理硬件执行本指南中列出的大部分步骤。但是考虑到 OWE 兼容硬件还没有广泛使用，而且现有的硬件往往很昂贵，使用硬件模拟器对大多数人来说是一个很好的选择。此外，从研发的角度来看，使用虚拟硬件可以避免向环境中引入不受控制的变量，这对安全研究是有益的。

要启用 mac80211_hwsim 内核模块，请使用如下示例所示的 modprobe。 radios 用于指定创建的虚拟接口的数量。

modprobe mac80211_hwsim radios=3

或者，你可以运行实验室环境中包含的 enable-hwsim 脚本:

./enable-hwsim

加载 mac80211_hwsim 模块

一旦启用了 mac80211_hwsim，就可以查看使用 iwconfig 命令创建的接口。在 Kali(以及其他任何基于 debian 的发行版)中，新创建的接口将遵循 wlanX 的惯例，其中 x 是一个非负整数。你还会注意到一个名为 hwsim0的新创建的接口。这实际上是一个窃听接口，可用于捕获在 wlanX 接口之间发送的流量。

要关闭虚拟环境，使用 rmmod 命令，如下面的示例所示:

rmmod mac80211_hwsim

或者，你可以使用实验室环境中包含的 disable-hwsim 脚本:

./disable-hwsim

删除 mac80211_hwsim 模块

背景信息

在我们进一步讨论之前，我们需要了解一些背景信息。如果你不熟悉802.11是如何工作的，我建议你浏览一下下面的博客文章，因为它包含了大部分你需要了解的信息:

· https://posts.specterops.io/modern-wireless-attacks-pt-i-basic-rogue-ap-theory-evil-twin-and-karma-attacks-35a8571550ee (你可以直接读这篇文章，而不是整个系列)

除了上面提到的博客文章中的信息之外，我们还需要简要介绍以下概念:

· 类型长度值(TLV)编码

· 信息元素

· 鲁棒安全网络(RSN)元素

· 身份验证密钥管理(AKM)套件选择器

元素和类型长度值(TLV)编码

Type-length-value (TLV)是一种编码方案，用于在通信协议中将信息附加到单个消息(在本例中为数据包)。 TLV 依赖于称为元素的数据结构。

TLV 元素剖析

元素(如上图所示)是可变长度的字节字符串，分为三个部分。这些部分中的每一部分代表以下按顺序列出的一个字段:

· Type: 此固定长度字段包含指示元素数据类型的二进制代码

· Length: 这个固定长度字段包含元素的大小(以字节为单位)

· Value: 这个可变长度字段包含元素的数据(或有效载荷)

元素中的前两个字段(类型和长度)描述了如何解释和处理元素中的第三个字段。

信息元素 (IEs)

信息元素(Information Elements，IE)是用于向管理帧(Management Frames，MF)添加元数据的元素。信标帧、探测请求、探测响应和关联帧都是通过将 IE 相互附加而构造的。

让我们把注意力集中在信标帧的上一分钟。你可能还记得，信标帧由接入点(AP)定期广播，以向附近的基站告知它们的存在和能力。工业工程师是使这成为可能的数据结构。为了说明这一点，让我们在 Wireshark 打开一个信标帧，看看它是如何建造的。对于这个例子，我使用了 Wireshark wiki 中的以下示例捕获(请随意跟随或者只是查看截图) :