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无线局域网安全风险分析及安全保障方案设计

文档作者：赵振宇1 冯媛2 蔡增玉2 段成华1 文档来源： 1．东北师范大学物理学院 2．郑州轻工业学院计算机与通信工程学		点击数：	更新时间： 2021年07月30日
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无线局域网安全风险分析及安全保障方案设计
赵振宇1冯媛2蔡增玉2段成华1
(1．东北师范大学物理学院吉林130024；2．郑州轻工业学院计算机与通信工程学院河南450002)
【摘要】首先综述了基于WEP无线局域网的攻击方面，分析了基于WEP无线局域网的安全缺陷；接着讨论了基于
WPA机制的无线局域网的安全问题；在此基础上分别针对个人和企业，提出了完整的无线局域网安全保障方案。大量事实
证明，确保网络安全刻不容缓，本文的研究对于无线局域网的安全部署具有一定能的参考价值。
【关键词】WEP；WAP；风险分析；安全
中图分类号：TP393．1 文献标识码：A 文章编号：1009—6833(2014)08—155一02
Security risk analysis and secufity design for Wireless LAN
Zhao Zhenyul，Feng Yuan‘，Cai Zengyu2，Duan Chenghual
Abstract：It summarizes the attacks based on WEP wireless local area network(I AN)and analysis ofthe security flaws ofWEP
based on wireless LAN firstly．Then it discusses the security problems in wireless LAN based on WPA mechanism．On this basis．
respectively．for individuals and businesses．presents an effective wireless LAN security solution．A large number offaCtS have proven that
ensure the network security is urgently needed，this stUdy has some reference value for the wireless LAN security deployments．
KeywordS：WEP；WAP；risk analysis；security
0引言
但是，随着WLAN的快速普及，其面临的安全风险也越来
越引起人们的重视。无线局域网基于脆弱的802．1l安全机制，
因此WLAN受到的攻击非常频繁，无线局域网安全研究成为了
广大学者研究的热点。人们对WLAN的安全性进行了广泛的研
究，并取得了一定的成果ll“，并提出了一些解决方法p“J。本
文在分析无线局域网安全性的基础上，提出了完整的无线局域
网安全保障方案，以期为构建安全的无线局域网提供指导。
1 无线局域网安全性分析
无线局域网基于无线信道进行传播，具有接入简便、组网
灵活等优点，但是开放信道使得无线局域网面临着很多的安全
威胁。作为无线局域网的主流标准，IEEE802．1l存在着安全漏
洞多、缺少密钥管理等基础缺陷。为此，提出了加密协议WEP
(Wired Equivalent Privacy，WEP)保护数据的私密性和完整性，
但WEP仍然存在着较为严重的安全问题。为了解决WEP的安
全缺陷，IEEE802．11工作组对WEP机密机制的进行了多方面
的增强，提出了WPA(wi—Fi Protected Access，WPA)机制。
WPA是在802．1 li完善之前替代WEP的过渡方案，但是
WPA也存在着一定的安全问题。
1．1基于WEP机制的无线局域网安全缺陷分析
WEP是1999年9月通过的IEEE 802．11标准的一部分，
通过对在两台设备问的数据进行加密防止非授权用户窃听无线
网络的信息，其主要提供接入控制和数据加密两种机制，允许
拥有正确WEP密钥的用户接入网络和解密数据流。
1．1．1针对WEP机制的攻击方法
WEP机制的攻击方法主要分为与RC4无关的攻击和与
RC4有关的两类攻击。与RC4有关的攻击针对WEP环境下
的RC4，其目标不仅获得伪随机序列，而且要是获得用户的密
钥，主要的攻击方式有PTWill攻击、FMS攻击【2】、KoreK攻
击p’和Klein first round攻击一J。
与RC4无管关的攻击包括重放攻击、认证攻击和分段攻击。
攻击者嗅探无线网络的数据包，过一段时间后重放，实现重放
攻击：攻击者捕获移动工作站和接入点之间交换的认证数据包，
取得合法认认证，实现认证攻击；攻击者能够获得加密用的伪
随机序列后，通过数据分段发送多个指定长度的数据，便可获
得完整的加密用伪随机序列，因此攻击者可建立初始向量字典，
得到不同初始向量下的伪随机序列。
1．1．2基于WEP机制的无线局域网存在的缺陷分析
(1)接入安全问题：WEP机制采用单向认证，而不是互相
认证，因此但用户不能对接入点的真伪进行鉴别。如果攻击者
把一个虚假接入点放在无线局域网内，可以通过欺骗合法用户
接入，使得用户无法接入真正的接入点，从而实现进行拒绝服
务攻击。
(2)硬件设备丢失的安全问题：WEP使用静态分配密钥，
秘钥通常保存在适配卡的非易失性存储介质中，如果适配卡丢
失或者被盗，并且没有及时使该秘钥失效，非法用户都可以利
用此卡接入网络，造成非法用户接入的安全问题。
(3)访问控制机制的安全缺陷：WEP管理报文中包含网络
名称或SSID，通常这些报文在无线网络中不加密广播，因此入
侵者可以很容易地嗅探到共享密钥和网络名称，进而非法连接
到无线网络。另外，WEP基于以太网MAC地址构建访问控制
表，实现接入验证。但MAC地址很容易被嗅探，因此攻击者
可以通过改变无线网卡的MAC地址实现非法访问网络。
1．2基于W'PA机制的无线局域网安全缺陷分析
1．2．1 WPA概述
WPA是针对WEP的安全缺陷而提出的一种保护无线网络
安全增强方案，其实现了IEEE 802．1 li标准的大部分，是在
802．1 li完善之前替代WEP的过渡方案。WPA采用动态密钥
生成方法和多级密钥管理机制，方便了WLAN的管理和维护。
克服了WEP硬件设备丢失造成的安全问题，WPA主要提供了
认证机制、加密机制和数据完整性校验机制。
认证机制要求用户必须通过强制性的认证才能拥有对某些
网络资源的访问权；加密机制中密钥由认证服务器动态生成和
分发来，取代WEP的静态密钥，并且把密钥首部长度从24位
增加到128位来增加破解的难度；WPA消息完整性校验机制在
保留802．1 l的CRC校验外，每个数据分组增加了一个8个字
节完整性校验值，以防止消息篡改攻击和重发攻击。
1．2．2 WPA面临的安全问题
虽然WPA事继承了WEP基本原理又解决了WEP缺点的
一种强化技术，但是WPA只是在802．1li正式推出之前的Wi—Fi
企业联盟的安全标准，由于它仍然是采用比较薄弱的RC4加密
算法，所以黑客只需要监听到足够的数据包，借助强大的设备，
即使在TKlP的保护下，同样可能破解网络。因此，WPA只能
算做是无限局域网安全领域的一个过客。而依据WPA制定出
来的成熟版本WPA2，虽然不能再说成过客，但其安全强度也
依然受到质疑。
2无线局域网安全保障方案
2．1个人WLAN的安全方案
2．1．1物理层安全防护
物理防护：制定一套完整的安全策略并坚定地执行，确保
无线AP和无线网卡的安全。由于几乎所有的无线设备都提供
(下转第157页)
万方数据
量数据信息之中快速直观的分析出网络的安全态势，但是其也具
有一定的局限，比如融合数据的逻辑性提取具有一定的难度。基
于数学模型的数据融合是根据整体的安全态势因素，构造出一定
的函数，对信息数据进行融合，常用方法是加权平均法。基于概
率统计的数据融合是将信息的统计与信息的不确定性进行结合，
通过模型构建对网络安全态势进行评估，常用方法是贝叶斯网
络。基于规则推理的数据融合是将多源信息的不确定性进行模糊
量化的处理，再通过规则推理的方式评估网络的安全态势，D-S
证据组合法是其最常用的方法之一pJ。
3．3 网络安全态势的计算和预测
对于网络安全信息可以将其进行适当的融合形成网络安全
的态势值，网络安全的态势值可以直观的反映出网络的安全状
况以及受到影响的程度。但是对于网络安全的具体问题，就需
要通过计算和分析得出，分析方法主要有层次分析法、模糊层
次分析法、德尔菲专家法以及综合分析法。
网络安全态势的预测是根据感知到的网络安全的历史信息
以及当前的网络安全状态，对未来一段时间的网络安全的发展
趋势进行准确的预测。网络安全信息具有很大的不确定性，使
得对网络安全态势的预测工作难度较大，网络安全态势的预测
需要通过建立一定的模型进行，常用的方法是神经网络预测方
法、支持向量机预测方法等∞J。神经网络的网络安全态势预测
方法使用比较普遍，但是其具有一定的局限性，由于预测模型
的结构不是很好确定等原因的影响，导致神经网络预测方法的
(上接第155页)
了Reset(重置)按钮复位AP的能录，使得失窃的A P可以很
容易被窃贼重新使用。可以把AP放置在一个无法轻易结接触
的位置，必要时可以将设备和支架直接锁住。另外，使用内置
无线网卡的台式电脑也应避免无线网卡丢失或整机被盗。
隔离AP：通过降低AP发射功率，更换低增益无线方式可
以将AP信号覆盖范围尽可能地所见到办公区域内。对于特别
部门，可以对无线信号工作范围进行严格的限定。
2．1．2技术层安全防护
使用SSH替换Telnet：因为Telnet是没有加密的协议，所
以从安全角度考虑，应禁用Telnet。
升级硬件设备：作为无线安全管理人员，应当经常浏览无
线设备制造商网站查看最新的漏洞及相关补丁公告，并及时为
设备安装厂商发布的安全更新或升级程序。
2．1．3管理层安全措施
禁止广播SSID：通常在AP设备中，默认设定广播SSID
参数，接入端收到这个参数就可以接入无线网络。通过禁止广
播SSID参数，入侵用户无法找到SSID，不能通过手动设定与
AP相同的SSID连接到无线网络。
MAC地址过滤：使用能够MAC地址过滤可以阻断很多对
无线网络的攻击，特好在较大规模的无线网络中非常有效。
以WPA取代WEP：WPA率先使用802．11中的加密技术
TKIP，可以大幅度地解决WEP所隐藏的安全问题。
2．2企业WLAN安全策略
(1)使用WPA2中的加密机制。WPA2支持AES加密，能
够更好地解决无线网络的安全问题，若设备支持或资金允许，
在整个企业无线网络使用WPA2一PSK加密方式设置为，确保数
据的加密强度。
(2)采用更为先进的802．1x体系。首先，802．1lx引入了
扩展认证协议(EAP)，EAP支持公共密钥、智能卡、一次性
口令、MD5加密算法等多种安全认证机制和方案，安全级别更
高；其次，802．11x支持外部的RADIUS服务器提供客户端认
证服务，实现对接入点的鉴别。
(3)使用VPN。使用的VPN来保证网络中数据通信的机
密性、完整性和身份验证。IPSec也可用于保证WLAN的安全，
而且安全性要远大于传统的PPTP VPN。
预测效果较差。支持向量机的预测方法可以有效的减少对网络
安全预测的误差，更加准确的预测网络安全的发展趋势，是今
后研究的主要方向。
4结束语
网络技术的发展使网络信息安全成为大众普遍关心的问
题，网络安全态势感知技术能够有效保障网络安全，对网络安
全态势感知的研究具有十分重要的意义。网络安全态势感知作
为一项新兴技术，具有十分广阔的发展前景，必须加强对网络
安全态势感知的研究，增强网络安全态势的信息提取效率，提
高网络安全态势的预测准确性，更好的保障网络安全。
参考文献：
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【61郭剑．网络安全态势感知中态势要素获取技术的研究[D】．东北
大学，2011．
(4)划分VLAN。VLAN是一个交换网络，它在逻辑上按
照功能、项目组或应用进行划分，而不是物理上或地理上的划
分。可以使用VLAN达到通过软件重新配置网络的目的，而不
是屋里地拆卸荷移动设备与线路。
3结论
本文通过分析WLAN中存在的安全问题，提出了较为完整
的无线局域网安全解决方案。尽管无线局域网已经有了广泛的
应用，但无线局域网的安全问题仍是业界关注的焦点之一，也
是无线局域网能否进一步推广的关键。要增强WLAN的安全，
可以从技术、管理、立法等多方面来构建立体的解决方案。尽
管我国WLAN标准的出台以及强制执行引起了很大的影响，它
表明国家信息安全战略已经迈出了坚实的一步。IEEE 802．1li
中存在的安全风险和解决方案将是我们下一步的研究重点。
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作者简介：
赵振宇(1992一)，男，河南林州，东北师范大学本科生，主
要研究方向：网络和智能控制。
基金项目：国家自然科学基金资助项目(61340059)。
万方数据

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