知其然，知其所以然。呵呵，有興趣的人可以看下去，沒興趣的人跳過吧。前幾天發(fā)過一個帖子，粗略講了下WEP加密的破解原理�？赡芎芏嗳丝吹脑评镬F里。最近幾天因為忙著要準備考研，在復(fù)習線性代數(shù)和離散數(shù)學(xué)，學(xué)計算機的人都知道，這兩門課是計算機的專業(yè)基礎(chǔ)課，而很多密碼學(xué)的知識都是建立的數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)上的，比如非常著名的非對稱加密算法RSA就是建立在大素數(shù)分解難題上的。這個不是我們今天要討論的主題，呵呵，我主要講的WEP加密的原理和為什么我們抓包就能破解，盡量講的通俗易懂點。
WEP是鏈路層的安全機制（關(guān)于7層模型，有疑問的，大家自己去百度google）。他的加密過程是這樣的。
(1) 客戶端計算原始數(shù)據(jù)包中明文數(shù)據(jù)（我們記做P）的32位CRC循環(huán)冗余校驗碼，實際上是計算整數(shù)檢查向量(我們記做ICV)，（又一堆專業(yè)術(shù)語，大家不理解沒關(guān)系），這兩個，也就是P和ICV構(gòu)成我們要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(P+ICV),這才是需要加密的真正的明文。
(2) 我們用40位的密鑰和24位的初始向量(IV)構(gòu)成種子密鑰（假設(shè)我們采用64位加密）。輸入到采用RC4算法的偽隨機數(shù)發(fā)生器，生成與我們要傳輸?shù)拿魑模≒+ICV）等長的隨機數(shù)，我喜歡把這個稱作為真正的密鑰（Real Key）。我們輸入的種子不同，生成的隨機數(shù)也是不同的。這個類似于現(xiàn)在很多軟件都靠MD5散列來檢驗有沒有被人篡改過。又扯遠了�；氐秸}。
(3) 將我們得到的隨機數(shù)和傳輸明文數(shù)據(jù)（P+ICV）按位進行異或操作（所謂異或操作，就是比較相同位上的數(shù)字，如果相同值為0，不同則為1），得到密文（我們記做C），然后將前面的24位初始向量和密文（C）組合在一起，得到要傳輸?shù)拿芪模↖V+C）。
解密的過程只是個簡單的取反。就是AP收到數(shù)據(jù)后,將得到的(IV+C)，分解，提取IV，然后將自己所持有的密鑰Key組合在一起，輸入到采用RC4算法的偽隨機數(shù)發(fā)生器，得到解密的隨機數(shù)，實際上和加密的隨機數(shù)是一樣的。然后將解密的隨機數(shù)和密文（C）做異或操作，就得到了明文（P+ICV）；
這么說也許大家看不懂，我覺得例子吧。
假設(shè)我們要傳輸?shù)拿魑模≒+ICV）= 0001101101
與之等長的隨機數(shù)列（Real Key）= 0111011010
將這兩個進行異或操作 得到密文C=0110110111
解密過程就是將密文C和隨機數(shù)列（Real Key）進行異或操作。得到的就是明文（P+ICV）；
接下來就是最最關(guān)鍵的，就是為什么我們能夠破解WEP。其實，產(chǎn)生Real Key的RC4算法本身就是有問題的，具體我就不講了，涉及很復(fù)雜的數(shù)學(xué)知識，有興趣的自己查資料。我這里要講的就是我們現(xiàn)在所使用的，就是抓包很多包來破解。
我們來討論下24位的初始向量，因為這個在密文（IV+C）中是明文傳輸?shù)�，我們可以很方便的得到�?的24次方是16777216。我們現(xiàn)在使用的網(wǎng)絡(luò)一般是54Mb/s，我們假設(shè)傳輸分組的大小為2000字節(jié)，實際比這小，我們計算下 54(Mb/s) / (2000B/包 * 8bits/B) = 3375 包/秒，也就說大概經(jīng)過16777216 /3375=4971秒，也就是差不多1.3個小時，初始向量就要被全部用光了，就會出現(xiàn)重復(fù)。呵呵，如果我們真的等一個多小時才抓到兩個IV相同的包，那估計很多人會抓狂了，實際情況遠比這個要好。我上面講的是IV初始為0，然后隨著數(shù)據(jù)包的個數(shù)的增加，逐漸按模2的24次方遞增，到24位全部用完時，IV又返回為0這么一種情況。然后實際過程中，IV 是在[0，224-1]上隨機取的值。
好吧，接下去就是概率的問題了（又是一門專業(yè)基礎(chǔ)課概率論與數(shù)理統(tǒng)計），經(jīng)過我的計算，在傳輸4823個數(shù)據(jù)包后，將會有50%的概率IV會相同，當發(fā)送12430個數(shù)據(jù)包時99%的概率會發(fā)生IV相同。也就是4秒鐘左右，就會發(fā)生IV相同的情況。
假設(shè)我們抓到兩個IV相同的包（IV+C1）和(IV+C2)，因為IV相同，40位的密鑰也相同，所以他們產(chǎn)生的Real Key也相同。那么我們可以將密文C1和密文C2進行異或操作，這個值和他們的明文異或操作時相同的。這一點大家可以按照我上面的例子自己算下。這樣，如果我們抓到足夠的包，也就是隨著IV相同的密文數(shù)的增多，完全就可以分析出密鑰和明文。
關(guān)于WEP協(xié)議，它犯了密碼學(xué)中的大忌，就是避免使用線性運算。這里CRC冗余算法和RC4都是線性運算。至于為什么這么說，下次再說吧。呵呵
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