從 Information Elements 解析無線網路的加密細節

無線網路的訊號是公開發送的，雖然無法攔截，但只要你有無線裝置，基本上都能『監聽』空氣中的無線網路封包。也因為無線通訊的本身是不安全的，就如同傳統網路可能被 ISP 或連線路徑中的 Route Node 所監聽一樣，所以無論是哪一種通訊，目前的解決方式都是採用封包或資料加密，以達成安全連線的目的。在一般網路通訊中，常聽到的方法有 Secure Sockets Layer(SSL) 這一類，而對於無線網路通訊來說，就有所謂的 WEP、WPA、WPA2 等等眾多規格。嚴格來說，SSL 和無線網路的加密並不算同一層面的實作，但是他們有相同的目的和類似的原理。

最早的無線加密非常單純，可以用 WEP 一種加密方式走遍天下，只要判斷出遠端無線基地台或存取點需要加密金鑰，我們就可以假設該加密是 WEP 。不過由於 WEP 並不安全，有心人經過封包收集後，還是能很快破出金鑰，所以，日後就出現了 WPA、WPA2 種種加密方法的進階補強版。

想要知道該無線訊號是哪一種加密方法，可以從無線裝置所提供的『Information Elements』去得知，從事件 IWEVGENIE 中，就可取得加密的細節 ，這部份可參考 iwlist 或 LXPanel netstat plugin 內部的實作。

Informations Elements(IEs) 的結構定義，分為兩種：

  1. 當加密方式是 WPA or Others，這也是最 IEs 原始的定義，結構如下：



  2. 當加密方式是 WPA2 時，則沒有 OUI 欄位，定義如下：


  • Type 欄位：
    • 0xdd: WPA or Others
    • 0x30: WPA2
  • OUI 定義(3 Bytes)：
    • WPA: 0x00, 0x50, 0xf2
    • WPA2: 0x00, 0x0f, 0xac
* 若有 OUI 欄位(4 Bytes)，最後 1 Byte 為 0x01
  • Data 欄位：

* 所有數值皆採用 Little Endian

因為 WPA 和 WPA2 是後來擴充上去的定義，並不在原始的 IEs 標準裡，所以許多欄位可能依遵循的標準而有所增減，不過，除非是發射端過於老舊，理論上都應該會遵循後來 WPA/WPA2 擴充的標準。在程式實作解析WPA/WPA2 時，原則上只要是無法辨別的 Type，一律視為 TKIP 就可以向下相容了，可以從 『Wireless Tools』的 Source Code 中找到這樣的處理原則。

關於 Cipher Type 和 Authentication Suite(key_mgmt) 的定義可參考：
static const char * iw_ie_cypher_name[] = {
 "none",
 "WEP-40",
 "TKIP",
 "WRAP",
 "CCMP",
 "WEP-104",
};

static const char * iw_ie_key_mgmt_name[] = {
 "none",
 "802.1x",
 "PSK",
};


LXPanel netstat plugin 在這部份的實作摘錄：
void
wireless_gen_ie(ap_info *info, unsigned char *buffer, int ielen)
{
  int offset = 2;
  int count;
  int i;
  unsigned char wpa1_oui[3] = {0x00, 0x50, 0xf2};
  unsigned char wpa2_oui[3] = {0x00, 0x0f, 0xac};
  unsigned char *wpa_oui;

  /* check IE type */
  switch(buffer[0]) {
      case 0xdd: /* WPA or else */
          wpa_oui = wpa1_oui;

          if((ielen < 8)
              || (memcmp(&buffer[offset], wpa_oui, 3) != 0)
              || (buffer[offset + 3] != 0x01)) {
              if (info->haskey)
                  info->en_method = NS_WIRELESS_AUTH_WEP;
              else
                  info->en_method = NS_WIRELESS_AUTH_OFF;

              info->key_mgmt = NS_IW_IE_KEY_MGMT_NONE;
              info->group = NS_IW_IE_CIPHER_NONE;
              info->pairwise = NS_IW_IE_CIPHER_NONE;

              return;
          }

          /* OUI and 0x01 */
          offset += 4;
          break;

      case 0x30: /* IEEE 802.11i/WPA2 */
          wpa_oui = wpa2_oui;
          break;

      default: /* Unknown */
          if (info->haskey)
              info->en_method = NS_WIRELESS_AUTH_WEP;
          else
              info->en_method = NS_WIRELESS_AUTH_OFF;

          info->key_mgmt = NS_IW_IE_KEY_MGMT_NONE;
          info->group = NS_IW_IE_CIPHER_NONE;
          info->pairwise = NS_IW_IE_CIPHER_NONE;
          return;
  }

  /* assume TKIP */
  info->en_method = NS_WIRELESS_AUTH_WPA;
  info->key_mgmt = NS_IW_IE_KEY_MGMT_NONE;
  info->group = NS_IW_IE_CIPHER_TKIP;
  info->pairwise = NS_IW_IE_CIPHER_TKIP;

  /* 2 bytes for version number (little endian) */
  offset += 2;

  /* check group cipher for short IE */
  if ((offset+4) > ielen) {
      /* this is a short IE, we can assume TKIP/TKIP. */
      info->group = NS_IW_IE_CIPHER_TKIP;
      info->pairwise = NS_IW_IE_CIPHER_TKIP;
      return;
  }

  /* 4 Bytes for group cipher information [3 bytes][1 Byte] */
  if(memcmp(&buffer[offset], wpa_oui, 3)!=0) {
      /* the group cipher is proprietary */
      info->group = NS_IW_IE_CIPHER_NONE;
  } else {
      /* pick a byte for type of group cipher */
      info->group = buffer[offset+3];
  }
  offset += 4;

  /* check pairwise cipher for short IE */
  if ((offset+2) > ielen) {
      /* this is a short IE, we can assume TKIP. */
      info->pairwise = NS_IW_IE_CIPHER_TKIP;
      return;
  }

  /* 2 bytes for number of pairwise ciphers (little endian) */
  count = buffer[offset] | (buffer[offset + 1] << 8);
  offset += 2;

  /* if we are done */
  if ((offset+4*count) > ielen) {
      return;
  }

  /* choose first cipher of pairwise ciphers to use,
   * FIXME: Let user decide the cipher is the best way. */
  for(i=0;i<count;i++) {
      if(memcmp(&buffer[offset], wpa_oui, 3)==0) {
          /* pick a byte for type of group cipher */
          info->pairwise = buffer[offset+3];
      }
      offset += 4;
  }

  /* check authentication suites */
  if ((offset+2) > ielen) {
      /* this is a short IE, we can assume TKIP. */
      info->key_mgmt = NS_IW_IE_KEY_MGMT_NONE;
      return;
  }

  /* 2 bytes for number of authentication suites (little endian) */
  count = buffer[offset] | (buffer[offset + 1] << 8);
  offset += 2;

  /* if we are done */
  if ((offset+4*count) > ielen) {
      return;

  /* choose first key_mgmt of authentication suites to use,
   * FIXME: Let user decide the key_mgmt is the best way. */
  for(i=0;i<count;i++) {
      if(memcmp(&buffer[offset], wpa_oui, 3)==0) {
          /* pick a byte for type of key_mgmt */
          info-&gtkey_mgmt = buffer[offset+3];
      }
      offset += 4;
  }
}


在之前，LXPanel netstat plugin 對 WPA/WPA2 IEs 支援一直有問題，在最近改寫後的 SVN 最新版已經可以很好的處理 IEs，當然這部份是參考 iwlib 的 iwlist.c 寫出來的，其目的是判斷加密的方式，以通知 LXNM 做相對應的處理。如果想要使用這功能，請使用最新 SVN 版本的 LXPanel 以及LXNM，因為改寫過後的 netstat plugin 和舊版 LXNM 完全不相容。

後記

本文的示意圖表是大略畫出來的，其中可能會用到些縮寫或簡化的名詞表示。

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