IEEE 802.11i - WPA/WPA2 - WiFi Protected Access
IEEE 802.11i ist ein Standard für die Verschlüsselung von WLANs, die auf den IEEE-Spezifikationen 802.11 basieren. Der Entwurf für ein standardisiertes Verschlüsselungsverfahren war deshalb notwendig, weil die Verschlüsselung mit WEP nicht wirklich sicher war. IEEE 802.11i sollte die gröbsten Sicherheitsmängel von WEP beseitigen.
WPA - WiFi Protected Access
Noch vor der offiziellen Verabschiedung von IEEE 802.11i, brachte die Herstellervereinigung Wi-Fi Alliance auf Basis eines Entwurfes von IEEE 802.11i ein eigenes Verfahren mit der Bezeichnung "WiFi Protected Access" (WPA) heraus. Damit sollte Schaden und Imageverlust der WLAN-Technik verhindert werden, der durch die fehlenden Sicherheitsfunktionen entstanden war. Der entstehende Markt für kabellosen Netzwerke und die damit verbundenen Einnahmen sollten nicht gefährdet werden.
In WPA kommt TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) als Verschlüsselungsmethode zum Einsatz. TKIP setzt auf den RC4-Algorithmus mit einer verbesserten Schlüsselberechnung (Fast Packet Keying, FPK).
WPA2 - WiFi Protected Access 2
Nach der Verabschiedung von IEEE 802.11i erweiterte die Herstellervereinigung Wi-Fi Alliance WPA um eine zweite Version. Damit basiert WPA2 auf dem Standard IEEE 802.11i. Zu beachten ist, dass WPA2 nicht gleich IEEE 802.11i ist. WPA2 gibt es in zwei Varianten, die beide nicht identisch mit IEEE 802.11i sind. Im Regelfall arbeitet die Verschlüsselung der üblichen WLAN-Komponenten mit WPA2 als Verschlüsselungsverfahren.
| WPA-Variante | WPA | WPA2 | |
|---|---|---|---|
| Personal Mode | Authentifizierung | PSK | PSK |
| Verschlüsselung | TKIP/MIC | AES-CCMP | |
| Enterprise Mode | Authentifizierung | 802.1x/EAP | 802.1.x/EAP |
| Verschlüsselung | TKIP/MIC | AES-CCMP |
Der wesentliche Unterschied zwischen WPA und WPA2 ist die Verschlüsselungsmethode. Während WPA das weniger sichere TKIP verwendet, kommt in WPA2 das sichere AES zum Einsatz.
AES (Advanced Encryption Standard) ist der Nachfolger des veralteten DES (Data Encryption Standard). In der Regel bringt AES mehr Datendurchsatz als TKIP. Moderne WLAN-Chipsätze enthalten einen Hardware-Beschleuniger für AES. Bei TKIP muss in der Regel der interne Prozessor die Arbeit erledigen.
Ab 2011 dürfen Access Points kein TKIP mehr unterstützen. Ab 2012 gilt das für alle WLAN-Geräte. Ab 2014 dürfen Access Points nur noch WPA2-AES anbieten.
WPA2-enterprise
WPA2-enterprise ist mit IEEE 802.11i fast identisch. Der Unterschied ist die fehlende Funktion Fast Roaming, die für VoIP-, Audio- und Video-Anwendungen interessant ist. Mit dieser Funktion wird der Wechsel zwischen zwei Access Points (AP) schneller durchgeführt. Die Verbindung verläuft damit unterbrechungsfrei.
WPA2-personal
WPA2-personal ist eine abgespeckte WPA2-Variante, die hauptsächlich in SOHO-Geräten für Privatanwender und kleine Unternehmen gedacht ist, auf einige Funktionen verzichten können. Dazu gehören Funktionen, die in größeren Netzwerken verwendet werden. Z. B. auch die RADIUS-Authentifizierung.
Funktionsweise von IEEE 802.11i und WPA/WPA2
Bei der WPA-Schlüsselverhandlung bekommen die Stationen Rollen zugewiesen. Der Access Point ist der Authenticator (Beglaubigter) und der Client der Supplicant (Antragsteller/Bittsteller). Dabei ist genau festgelegt, welche Seite welches Paket zu welchem Zeitpunkt verschickt und wie darauf reagiert werden muss.
Bei WPA bzw. WPA2 erfolgt die Netzwerk-Authentifizierung mit einem Pre-Shared-Key (PSK) oder alternativ über einen zentralen 802.1x/Radius-Server. Dabei wird ein Passwort mit 8 bis 63 Zeichen Länge verwendet. Das Passwort ist Teil eines 128 Bit langen individuellen Schlüssels, der zwischen WLAN-Client und dem Access Point ausgehandelt wird. Der Schlüssel wird zusätzlich mit einem 48 Bit langen Initialization Vector (IV) berechnet. Dadurch wird die Berechnung des WPA-Schlüssels für den Angreifer enorm erschwert.
Die Wiederholung des aus IV und WPA-Schlüssel bestehenden echten Schlüssels erfolgt erst nach 16 Millionen Paketen (224). In stark genutzten WLANs wiederholt sich der Schlüssel also erst alle paar Stunden. Um die Wiederholung zu verhindern, sieht WPA eine automatische Neuaushandlung des Schlüssels in regelmäßigen Abständen vor. Damit wird der Wiederholung des echten Schlüssels vorgegriffen. Aus diesem Grund lohnt es sich für den Angreifer kaum den Datenverkehr zwischen Access Point und WLAN-Clients abzuhören.
Schwachstellen von WPA2
Die Schwachstelle von WPA2 ist der Schlüssel, der bei Broadcasts und Multicasts die Datenpakete verschlüsselt (Groupkey). Dieser Schlüssel ist allen Stationen bekannt. Bekommt eine nicht autorisierte Person diesen Schlüssel heraus, ist sie in der Lage den anfänglichen Schlüsselaustausch zwischen Client und Access Point zu belauschen. Die Aushandlung dieses Schlüssels ist zumindest bei IEEE 802.11i täglich vorgesehen (86.400 Sekunden).
Eine weitere Schwachstelle ist das Passwort (PSK). Je kürzer oder simpler diese Phrase ist, desto schneller bekommt ein Hacker Zugriff auf das geschützte Netzwerk. Eine lange Phrase mit zufälligen Buchstaben, Zeichen und Zahlen, dürfte zumindest nicht zu erraten sein.