Palestra apresentada às turmas de redes de computadores.

1. Análise de Segurança dos
Sistemas Criptográficos
Utilizados em
Redes IEEE 802.11
Aline Gomes da Cruz
Universidade Federal de Ouro Preto
ICEA / João Monlevade
07 de Fevereiro de 2014

2. SUMÁRIO

Introdução

Redes WLAN

Sistemas Criptográficos

Contextualização do Problema

Testes e Análise de Segurança

Demonstração

Considerações Finais

4. INTRODUÇÃO


Mobilidade ou limitações físicas de estrutura
Comunicação via ondas de rádio
Segurança!

Sinal pode ser captado e / ou manipulado
Criptografia!

6. REDES WLAN








Sem necessidade de fios
Custo estrutural menor
1997 – IEEE – padronização – 802.11
1999 – 802.11a e 802.11b
2003 – 802.11g
2009 – 802.11n
2014 - 802.11ac
Diferentes frequências e taxas de dados

7. REDES WLAN
Arquitetura do Padrão

Dois tipos: redes de infraestrutura ou ad hoc
Infraestrutura BSS

8. REDES WLAN
Arquitetura do Padrão
Infraestrutura ad hoc
Infraestrutura ESS

9. REDES WLAN
Canais de Operação



Ondas de rádio precisam de frequência de transmissão
FCC disponibiliza faixa ISM (não licenciada)
ISM de 2.4GHz dividida em 11 canais (22 MHz largura
de banda)

Canais 1, 6 e 11 – não sobrepostos
Canais 802.11 na banda de frequências ISM

10. REDES WLAN
Canais de Operação


ISM de 5GHz dividida em 12 canais
Faixa em que os padrões operam:





802.11 – 2.4GHz
802.11b – 2.4GHz
802.11a – 5GHz
802.11g – 2.4GHz
802.11n – ambas

12. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS



Criptografia – possibilita codificação dos dados
Simétrica ou assimétrica
Esquema seguro:One-time-pad (impraticável)

Chave secreta de mesmo tamanho da mensagem a ser enviada
Modelo de criptografia simétrica simplificado

13. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WEP





Criptografia - Operações de XOR entre texto simples e
chave de fluxo
Utiliza o RC4 para criptografia
Semente do algoritmo: IV + chave WEP
Mecanismo de checagem de integridade ICV
Mensagem transmitida: vetor de inicialização + texto
cifrado.

14. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WEP – RC4




Utiliza um array S-box de 256 bytes
Divide-se em duas funções KSA e PRGA.
KSA – usa semente para embaralhar o S-box –
permutações
PRGA – recebe o S-box e realiza troca
Algoritmo RC4

15. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WEP – Vulnerabilidades



Chave estática
Manipulação dos dados – bits podem ser alterados
Vetor de inicialização do WEP






Transmitido sem criptografia e tamanho limitado (24 bits)
Ataques analíticos podem recuperar chave
Re-roteamento de pacotes – mudança de bits no destino
– AP irá decifrar e rotear para máquina controlada.
Autenticação apenas do cliente, logo pode ser
autenticado em AP falso
Ataque homem-do-meio – ler, inserir e modificar
Negação de Serviço (DoS)

16. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WPA





Utiliza RC4 e TKIP
TKIP gera a semente utilizada no RC4
IV de 48 bits – mesmo IV não usado duas vezes
TSC – contador crescente de quadros - armazena maior
TSC e rejeita quadros com valor inferior
Sistema de Verificação de Integridade – MIC

Previne modificações intencionais nas mensagens

17. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WPA - TKIP
Funcionamento do TKIP

18. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WPA - Vulnerabilidades




Fraqueza na autenticação usando PSK – enviando uma
mensagem de desautenticação força o cliente a
reassociar e captura informações
Recuperação de chave através algumas chaves RC4
Fraqueza no MIC – ataque de criptoanálise
Fraqueza no mecanismo de proteção do Michael –
quadros de mesma origem com numeração repetida
desativa operação da rede temporariamente

19. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WPA2

Quatro componentes-chave:




Protocolo de autenticação
Protocolo RSN – rastrear associações e negociações de segurança
AES-CCMP – criptografia
Handshake – quatro vias para troca de chaves

20. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WPA2 - AES



Entrada do algoritmo de cifragem e decifragem – bloco de
128 bits
Chave de 128 bits expandida para vetor de 44 palavras de
32 bits
Fases das rodadas:






Substituição de bytes
Deslocamento de linhas
Mistura de colunas
Adição de chave de ciclo
9 rodadas de 4 fases
1 rodada de 3 fases – sem mistura de coluna

21. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WPA2 - AES
Cifragem e decifragem AES

22. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WPA2 - Vulnerabilidades


Negação de serviço (DoS)
Ataque de dicionário

23. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WPS


Configuração rápida e fácil de novos dispositivos à rede
Metódos OBRIGATÓRIOS



Métodos OPCIONAIS




PIN – 8 dígitos – deve ser digitado
PBC – botão real ou virtual que deve ser pressionado
USB flash drive – memória USB copia dados de conectividade
NFC – dispositivos próximos, PIN é trocado entre eles
Amplamente utilizado - vem ativado por padrão
Três tipos de dispositivos na rede:



Enrollee – o dispositivo que busca entrar na rede
Registrar – emite e revoga credenciais
Authenticator – AP, intermédio

24. SISTEMAS CRIPTOGRÁFICOS
WPS - Vulnerabilidades

Ataque de força bruta reduz espaço da chave WPS


108 para 104 + 103
Número de chaves possíveis caiu para 11.000

26. CONTEXTUALIZAÇÃO DO
PROBLEMA

Redes sem fio
PRATICIDADE

Informação
CRUCIAL

Segurança
DESAFIO





Dados passíveis a captura
Proteção contra perdas, roubos e modificação de
informação
Graves consequências
Mecanismos para prover segurança
Protocolos de segurança – codificação dos dados

28. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Metodologia




Estudo dos protocolos e suas vulnerabilidades
Estudo das ferramentas a serem utilizadas
Testes reais e simulados
Equipamentos:





notebook LG A410 com HD de 500 GB, memória RAM de 4GB e
processador core i3;
AP WGR614;
AP WAP354H;
adaptador de rede TL-WN722N
Para testes reais, APs de terceiros

Intuito acadêmico, não sendo realizado uso indevido

29. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Ferramentas Utilizadas

Ferramentas presentes no Sistema Operacional
BackTrack 5 R3


Maquina virtual BackTrack 5 R3 de 32 bits
Disponível em: http://www.backtrack-linux.org/downloads/
Logo BackTrack 5 R3

30. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Ferramentas Utilizadas

Airodump



Escaneia redes disponíveis mostrando informações importantes.
 BSSID, intensidade do sinal, canal, criptografia, entre outras
Captura de pacotes
 Interface de rede previamente colocada em modo monitor
Aircrack



Pacote de ferramentas
Explora vulnerabilidades de redes
Utiliza técnicas estatísticas, força bruta e dicionário

31. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Ferramentas Utilizadas
Aircrack – ataque de dicionário bem
sucedido ao WPA2
Airodump – captura de pacotes

32. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Ferramentas Utilizadas

Aireplay



Principal característica: injetar frames na rede
Outras funções:
 Desautenticações
 Autenticações falsas
 Repetição de pacote interativo
 Injeção de ARP Request forjados
 reinjeção de ARP Request
Fern Wifi Cracker



Baseada no Aircrack
Explora vulnerabilidades de redes
Interface gráfica

33. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Ferramentas Utilizadas
Aireplay desautenticação

34. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Ferramentas Utilizadas
Interface Fern Wifi Cracker
Descoberta de chave WPA
Utilizando Fern Wifi Cracker

35. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Ferramentas Utilizadas

Reaver



Utilizado para ataques ao WPS
Utiliza força bruta para craquear o PIN do roteador
Independe da criptografia habilitada

36. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Ferramentas Utilizadas
Teste WPS bem
sucedido

37. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises



Testes tentam explorar vulnerabilidades e retornarem
chave secreta
Para cada protocolo, 6 tentativas de ataques
Serão apresentadas as seguintes informações:



Média do tempo gasto
Índice de acerto
Média de pacotes capturados da rede (somente WEP e WPA2)

38. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WEP



WEP com chaves de 64 e 128 bits
Testes simulados, com tráfego de rede alto
Em testes reais, pode-se levar dias para conseguir um
número razoável de pacotes

39. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WEP

WEP com chave de 64 bits
Resultados dos testes WEP de 64 bits
TESTES WEP 64 BITS
TEMPO
ACERTO
1
00:00:03
20.000
SIM
2
00:00:01
50.000
SIM
3
00:00:22
60.000
SIM
4
00:02:12
69.000
NÃO
5
00:00:14
168.000
SIM
6

NUMERO DE PACOTES
00:00:19
64.000
SIM
Médias

Tempo: 31 segundos – Pacotes: 71.833 – Índice de acerto: 83.3%

40. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WEP

WEP com chave de 128 bits
Resultados dos testes WEP de 128 bits
TESTES WEP 128 BITS
TEMPO
ACERTO
1 00:01:00
1.000.000
NÃO
2 00:01:42
1.250.000
SIM
3 00:00:14
126.291
SIM
4 00:01:54
250.000
SIM
5 00:02:27
320.000
SIM
6 00:02:35

NUMERO DE PACOTES
280.000
SIM
Médias

Tempo: 99 segundos – Pacotes: 537.715 – Índice de acerto: 83.3%

41. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WEP






Baixa segurança
Criptografia apresenta grande vulnerabilidade
Facilmente explorada pela ferramenta
Deve-se evitar esse protocolo, se possível
Desencoraja invasores – barreira de segurança
Chave de 128 bits tem-se segurança um pouco maior

42. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPA

O tempo varia devido às diferentes wordlists e posição
da chave na lista.






Pode variar entre segundos e dias.
Programas auxiliam na construção de wordlists
Cada dia mais fácil se conseguir informações pessoais
Força da senha é fator determinante.
Utiliza o ataque de dicionário.
Apenas o último teste da tabela é real

43. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPA
Resultados dos testes WPA
TESTES WPA
TEMPO ACERTO
SENHA
WORDLIST
1 15:48:00
SIM
jabuticaba
frutas conhecidas
2 00:50:00
SIM
alinecruz
dados do alvo
3 26:33:00
NÃO
p@n_t0l3nt1n0
mix de wordlists
4 03:48:00
SIM
Cruzeiro
dados do alvo
5 53:38:00
NÃO
stark&s_passw0rt_4352 mix de wordlists
6 00:01:00
SIM
ufop0609
dados do alvo

Médias

Tempo: 16 horas e 46 minutos – Índice de acerto: 66.6%

44. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPA


Oferece uma barreira maior de segurança
Nível de segurança depende da chave escolhida



Quanto mais complexa, maior o nível de segurança
Deve-se evitar dados pessoais, bem como senhas
simples.
Misturar letras maiúsculas e minúsculas, números,
caracteres especiais e outro idioma, se possível.

45. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPA2





Protocolo mais robusto
Tempo varia de acordo com wordlists e posição da
chave
Força da senha é fator determinante.
Utiliza o ataque de dicionário.
Apenas o último teste da tabela é real

46. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPA2
Resultados dos testes WPA2
TESTES WPA2
1
00:00:06
NUMERO
DE
PACOTES
25.000
2
04:17:23
15.000
NÃO
3
00:03:16
10.000
SIM
Wildcat98
mix de wordlists
4
00:00:00
35.000
SIM
cruzeiro_tricampeao
dados do alvo
5
03:32:14
40.000
NÃO
stark&s_passw0rt_4352
mix de wordlists
6
04:54:17
20.000
NÃO
-
mix de wordlists
TEMPO

ACERTO
SENHA
WORDLIST
SIM
alinecruz
dados do alvo
tcc_ufop_N0V3MB3r_6274 mix de wordlists
Médias

Tempo: 2 horas e 7 minutos – Pacotes: 24.167 pacotes – Índice de
acerto: 50.0%

47. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPA2



Oferece uma maior barreira de segurança
Nível de segurança diretamente ligado à senha escolhida.
Com uma senha forte, este protocolo será uma maneira
eficaz de impedir o acesso às redes sem fio.

48. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPS



Utiliza-se força bruta para craquear o PIN
O tempo pode variar muito devido a técnicas utilizadas
nos roteadores que atrasam a quebra do PIN.
Possibilidade de ser preciso intervenção humana para
burlar o roteador.


Teste 6 - o AP possuía o mecanismo de atraso
Maioria dos testes foram reais

49. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPS
AP não atendendo requisições (ataque WPS)

50. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPS
Resultados dos testes WPS
TESTES WPS
TEMPO ACERTO
TESTE
SENHA
1 01:25:45
SIM
REAL
Estacao31
2 01:56:00
SIM
SIMULADO
GH()iTA_oie#;;634934
4 01:29:00
SIM
SIMULADO amizade_familia_happiness_A78#;)
5 01:27:00
SIM
REAL
lu13cris262327
6 00:00:41
SIM
REAL
fafagata1
7 13:09:44
SIM
REAL
hugoelara

Médias

Tempo: 3 horas e 14 minutos – Índice de acerto: 100.0%

51. TESTES E ANÁLISE DE
SEGURANÇA
Resultados e Análises WPS


Este método possibilitou o aceso em todas as redes
analisadas
Mesmo em APs equipados com mecanismos adicionais
para impedir a recuperação do PIN, ocorreu a quebra.



Atrasa o processo, mas não o impede
Projetado para ser um método simples que propiciasse
segurança, serve apenas como barreira desencorajadora.
Independente da criptografia utilizada ou mesmo da
senha, é possível conseguir acesso à rede.

54. CONSIDERAÇÕES FINAIS




WPA2 mais seguro
WPA menos seguro que WPA2, porém mais seguro que
WEP
Força da senha é fator crítico
Para elaboração da senha indica-se:




Letras maiúsculas e minúsculas, números, caracteres especiais
e outro idioma
Dados pessoais, devem ser evitados.
Quanto maior a combinação de caracteres na chave, menor a
probabilidade dela se encontrar no dicionário
WEP de 128 bits mais seguro que de 64 bits – ambos
apresentam baixo nível de segurança

55. CONSIDERAÇÕES FINAIS




WPS – baixo nível de segurança, independente da
criptografia utilizada
A preocupação com as redes sem fio aumentam a cada
dia
Mecanismos de segurança são estudados e
desenvolvidos
Mesmo que não se use o melhor mecanismo, é
importante não deixar a rede desprotegida