5.有线等效加密

Posted 2021-02-27 huangdengtao

参考：https://www.cnblogs.com/hustluotao/p/12347782.html

1.简介

有线等效加密（WEP）

2.WEP密码学背景

流密码的运作方通常是会通过选用一把较短的密钥，然后将之展开为与之等长的伪随机数密钥流。伪随机数生成器(pseudorandom number generator，简称PRNG)是一组用来将密钥展开为密钥流（keystream）的规则。为了还原数据，双方必须拥有相同的密钥（secret key），并且使用相同的算法将密钥展开为伪随机数序列。

3.WEP的加密操作

通信安全的三个主要目的：机密性（confidentiality），完整性（intergrity），真实性（authentication）
为了实现上述目的，WEP本身提供了一些机制。帧主体加密机制（frame body encryption）主要用来提供机密性（confidentiality）。完整性校验序列（intergrity check sequence）用来传送过程中保护数据，让接受者能够验证收到的数据在传送过程中未被更改过。

4.WEP的数据处理

机密性与完整性的操作同时进行，加密之前帧会通过完整性校验算法。产生一个称为完整性校验值(integrity check value，简称ICV)的散列值（hash）。ICV可确保帧在传送过程中未被改变。帧本身与ICV两者均经过加密。

WEP需要以下三个输入项

需要保护的有效载荷(payload)，这些数据来自上层协议堆栈（protocol stack）
秘钥（secret key），用来加密帧。WEP允许同时存储4中秘钥。
初始向量（initialization vector，简称IV）

5.WEP的数据传送

驱动程序以及接口硬件负责处理数据，然后送出加密过的封包。
顺序如下：

1.根据802.11MAC帧的有效载荷计算出完整性校验值。由于校验值是针对帧的有效载荷来计算的，因此计算所涵盖的范围始于SNAP标头的第一位，直到帧主体的最后一个数据。此时，802.11帧校验值尚未计算出来，因此并未包含在ICV的计算中。
2.帧加密秘钥（或称WEP种子）随后组装完成。WEP密钥分为两部分：秘钥（secret key）以及初始向量（IV）。
3.帧加密密钥（或称为WEP种子）随后组装完成。WEP密钥分为两部分：密钥（secret key）以及初始化向量（IV）。为了避免出现使用相同密钥流进行加密的情况，传送帧的工作站会将IV附加在密钥之前。
4.帧加密密钥被当成RC4密钥，用以加密来自步骤1的802.11MAC有效载荷以及来自步骤2的ICV。整个加密过程通常通过网卡上的RC4专用电路来协助完成。
5.将有效载荷加密之后，工作站将会开始组装待传帧。802.11标头本身维持不变，802.11MAC标头与加密过的有效载荷之间则插入了WEP标头。除了IV，WEP标头中还包含了密钥编号。因此发送端必须分辨目前使用的是哪一个密钥。

解密过程刚好相反。与任何无线网络的传送过程中，首先验证FCS，确保所接收到的帧在传送过程中未被损毁。解读帧受保护的部分时，接收端会使用密钥，加上IV，然后产生密钥流。得到解密过的数据后，接下来则是验证ICV。如果ICV验证无误，就根据SNAP标头所记载的内容，将封包数据交给适当的上层协议。

6.WEP密钥的类型

映射密钥（工作站密钥）

映射密钥(mapped key)用来保护流动于特定来源与接收端之间的数据。映射密钥有时也称为单播密钥（unicast key）或工作站密钥（station key），因为它们适合用来保护单播数据。在基础结构型网络里，数据是在工作站与接入点之间流动的。

默认密钥（广播密钥）

如果两个802.11工作站之间并不存在映射关系，就必须改用默认密钥（default key），有时也称为广播密钥（broadcast key）。

7.手动（静态）与自动（动态）的WEP

不具备密钥分配机制的WEP通常称为手动WEP或静态WEP。
在动态WEP中，每个工作站都会使用两个密钥，而不是所有工作站共享一个密钥。其中一个密钥是经过映射的密钥，为工作站与接入点所共享，用来保护单播帧。另外一个密钥是默认密钥，为同一服务集中所有工作站所共享，用来保护广播与组播帧。

8.WEP的帧格式

一旦使用WEP进行加密，帧主体就会增加8个字节。其中4个字节作为帧主体的IV标头，另外4个字节则作为ICV标尾。

IV标头使用3个字节来容纳长度为24位的IV，而第四个字节则包含填充为（padding bit）以密钥标识符（key ID）。使用默认密钥时，KEY ID子字段可用来识别加密帧的默认密钥。如果选择使用密钥映射关系（key mapping relationship），则Key ID子字段的值为0。最后一个字节中有6个填充为必须为0。