WiFi協(xié)議又一個安全漏洞
一大早起來，看到一個視頻，標(biāo)題是“WIFI協(xié)議曝漏洞，無線網(wǎng)絡(luò)不再安全【黑客新聞】”。嗯，雖然明白是標(biāo)題黨（WiFi就沒安全過），但還是成功吸引了我這個資淺的前網(wǎng)絡(luò)安全從業(yè)人員的興趣?？赐暌曨l后，云里霧里的，不清楚到底是個什么漏洞，突然就拍腦袋決定浪費一個周日上午，仔細(xì)研究一下。
額，首先是找原始論文。嗯，說實話，工作后，自己的技能里，提升最大的，就是找英文文獻——國內(nèi)的新聞，一般都是翻譯的外文新聞，而且不放原文鏈接。所以，一般要找的話，先要找到英文版的新聞，再在里面翻論文的標(biāo)題或鏈接——國外的記者其實也很多不放這些東西的，哈哈。
在這篇文章里順利了找到了鏈接：
WiFi protocol flaw allows attackers to hijack network traffic (bleepingcomputer.com)
論文鏈接：
usenix2023-wifi.pdf (mathyvanhoef.com)
先看了下這個Bill Toulas寫的報導(dǎo)，很欣慰，比起其他幾篇新聞，這篇里對技術(shù)細(xì)節(jié)有一些描述，大致理解了下原理和過程，如下：
原理是，路由器收到“節(jié)能標(biāo)記”（終端進入節(jié)能模式，不再接收數(shù)據(jù)）后，會將發(fā)送給這個終端的報文緩存起來，等到終端重新 wake up 后，再將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給終端。而攻擊者利用這個節(jié)能-喚醒功能，先發(fā)送節(jié)能標(biāo)記讓路由器緩存后，再要求路由器重發(fā)送明文報文或者使用群地址加密密鑰（group-address encryption key）加密——這之后的報文將不再安全。
漏洞的核心就在于，讓路由器認(rèn)為終端睡眠了，之后強行改變安全上下文。
但是，看完后，還有一些疑惑：
攻擊成功的關(guān)鍵點有兩個：
1. 發(fā)送“睡眠標(biāo)記”的報文?！?，這個不應(yīng)該被加密嗎？攻擊者怎么利用的呢？
2. 其次改變路由器的安全上下文（也就是發(fā)送 Auth. / Association Request）?！~，這個操作感覺和“節(jié)能模式”沒關(guān)系。那么，不再睡眠模式里，這個攻擊有用嗎？
為了回答這兩個問題，還得看下論文。不過，跳過了大段的摘要介紹以及后面的實施細(xì)節(jié)，只找了這兩個問題相關(guān)的段落。
第二個問題，倒是很快找到了答案，它也是這篇論文的重點了：Auth. / Association Request ?應(yīng)該要被Wi-Fi Management Frame Protection (MFP) 標(biāo)準(zhǔn)加密保護，因此在正常通信時，是不會被攻擊者利用的。但是，本文進入節(jié)能模式后，安全上下文被改變，才導(dǎo)致其被利用。
而論文中的“Lessons Learned”也說，問題的根本在于“標(biāo)準(zhǔn)沒有充分地討論安全上下文改變的過程和影響”：
We believe the root cause of the identified issues in that the standard is not sufficiently explicit in handling security context changes.
第一個問題，找了好久沒有找到答案。于是，不得不去翻標(biāo)準(zhǔn)——真心不想翻IEEE的標(biāo)準(zhǔn)，太長了，至今沒有看完過哪怕一篇IEEE的標(biāo)準(zhǔn)……
看了一會兒，才明白，這個疑惑是自己的知識盲區(qū)導(dǎo)致的：
TAs changing Power Management mode shall infom the AP of this fact using the Power Management bits within the Frame Control field of transmitted frames.
這個Powere-Saving位是在傳輸幀的幀控制域（Frame Control field）里，例如：
所以，這個bit位無法被加密到。攻擊者只需要修改一個普通報文的Pwr Mgmt的值即可。
嗯，花了一個小時，疑惑解決完了。不過，論文在后面還詳細(xì)討論了好多東西：
3.3 General Attack Strategy and Methodology
3.4 Frame Leaks in FreeBSD
3.5 Frame Leaks in Linux and Hardware
3.6 Defenses
4 Abusing the Queue for Network Disruptions
5 Overriding the Victim’s Security Context
6 Discussion on Impact and Lessons Learned
應(yīng)該是攻擊的細(xì)節(jié)，以及一些影響和如何應(yīng)對的討論。不過，沒有仔細(xì)看了，畢竟不從事這一行了，不想把整個周日全部花在這上面。：）
最終，討論下，對自己的影響和學(xué)習(xí)到（思考）的東西吧。
對我自己應(yīng)該影響不大。老早就知道WiFi不安全了，平時主要依靠的還是TLS的安全性（雖然也有很多針對TLS的攻擊，不過，大部分情況下還是可靠的）。主要的影響，在于HTTP服務(wù)，和一些局域網(wǎng)的服務(wù)（大部分局域網(wǎng)的服務(wù)都是弱安全的，甚至大部分都是明文的）。畢竟大部分時候，我們都假設(shè)局域網(wǎng)內(nèi)是安全可信的環(huán)境，因此，局域網(wǎng)的服務(wù)更多地是考慮速度問題，而不是安全問題。
因此，對于普通人而言，更重要的，是要把自己的局域網(wǎng)打造得和“安全專家們所假設(shè)的”那樣安全可信。例如，老生常談的，不要連接陌生的wifi，不要讓陌生人連入自己的wifi等等——在這個攻擊里，如果路由器在被攻擊者誘導(dǎo)刪除終端的密鑰后，如果使用明文發(fā)送報文的話，攻擊者即使沒有WiFi密碼也能得到報文數(shù)據(jù)；但是，如果路由器實現(xiàn)得好一些，使用group-address encryption key加密，那么沒有WiFi密碼的攻擊者應(yīng)該也得不到數(shù)據(jù)。
為什么Power-Saving位不放到加密域里？兩種可能：先設(shè)計了節(jié)能模式功能，應(yīng)用之后再考慮的安全加密功能。而設(shè)計加密功能的老兄，根本推動不了去修改協(xié)議，把它放到加密域里去。第二種可能，設(shè)計者經(jīng)過討論，認(rèn)為這個位不會被攻擊者利用，或者利用了危害也不大。如果原因是第二種，那么就再一次證明以前的一個猜想：設(shè)計時認(rèn)為不會被利用的信息，最終都會被攻擊者所利用。以前想過一個極端結(jié)論：要安全，那就把除了會話標(biāo)識符（解密時要用，所以不能加密）以外的東西都加密起來。哈哈，不過無法實現(xiàn)——加密太多，速度太慢了。
論文作者認(rèn)為問題的根因在于標(biāo)準(zhǔn)制定者沒有徹底討論安全上下文改變的細(xì)節(jié)和影響。但我覺得更普遍的問題在于：MFP和Power-Saving兩個機制在設(shè)計時，互相“不知道對方”。這在我們平時工作中非常常見：我自己設(shè)計了一個功能，自己考慮的時候，覺得非常好，各個方面都考慮到了。但是，一上到實際環(huán)境里，總能發(fā)現(xiàn)各種問題：與老系統(tǒng)之間相互影響產(chǎn)生問題、與同步開發(fā)的其他系統(tǒng)之間的相互影響產(chǎn)生問題、與之后新上線的系統(tǒng)之間的相互影響也產(chǎn)生了問題。現(xiàn)網(wǎng)運行的系統(tǒng)就像是一個不知道加了多少種化學(xué)藥品，而且還在不停地加入新化學(xué)藥品的燒杯，里面每時每刻都在發(fā)生難以預(yù)測的化學(xué)變化。我覺得，除了拉普拉斯妖，沒人誰能將這樣一個系統(tǒng)完全掌握，那也就不可能有一個存在，能設(shè)計一個絕對安全的系統(tǒng)加入其中。
目前的安全體系里，沒有絕對安全，只有相對安全。安全人員們的設(shè)計初衷就是，讓攻擊者付出的成本高于收益。因此，平時使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)施時，別妄想一套解決方案，解決所有場景：該“裸奔”的時候就“裸奔”，該上“大鎖”的時候就上“大鎖”。
參考：
封面、頭圖、攻擊原理步驟以及部分摘抄出自論文《Framing Frames: Bypassing Wi-Fi Encryption by Manipulating Transmit Queues》
WiFi protocol flaw allows attackers to hijack network traffic (bleepingcomputer.com)
802.11 幀格式和分類詳解 - 肉滾滾和代碼 - 博客園 (cnblogs.com)
《802.11-1997 - IEEE Standard for Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications》
?Network traffic hijacking facilitated by WiFi protocol vulnerability | SC Media (scmagazine.com)
