WLAN. Florian Mair, Pietro Lucillo. 4b INFTI

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1 WLAN Florian Mair, Pietro Lucillo 4b INFTI 2012

2 Inhaltsverzeichnis AUFBAU EINES WLAN S 3 AD- HOC MODUS: INFRASTRUKTUR MODUS 3 3 DER WLAN FRAME KOMMUNIKATIONSAUFBAU 4 4 AKTIVE WLAN SNIFFER: PASSIVER WLAN SNIFFER: BEACON- FRAME: VERSCHLÜSSELUNG 5 SYMMETRISCHE VERSCHLÜSSELUNG ASYMETRISCHE VERSCHLÜSSELUNG 5 5 VERSCHLÜSSELUNGSTYPEN WEP - WIRED EQUIVALENT PRIVACY WPA- WIFI PROTECTED ACCESS WPA2 - WIFI PROTECTED ACCESS OPEN SYSTEM: SHARED KEY: BRIDGING, REPEATING UND WDS CSMA/CA VERFAHREN FREQUENZEN, KANÄLE DIE ANTENNEN REICHWEITE ARTEN 9 9 WLAN GESUNDHEITSSCHÄDLICH ZERTIFIKATE ZERTIFIZIERUNGSHIERARCHIE: WEB OF TRUST MAN IN THE MIDDLE Seite 2

3 Aufbau eines WLAN s Ad-hoc Modus: Ad-hoc-Netze verbinden mobile Geräte (Netzknoten) wie Mobiltelefone, Personal Digital Assistants und Notebooks ohne feste Infrastruktur wie Wireless Access Points. Daten werden von Netzknoten zu Netzknoten weitergereicht, bis sie ihren Empfänger erreicht haben, wodurch sich die Datenlast vorteilhafter verteilt als in Netzen mit zentraler Anlaufstelle. (Quelle: Benutzes Protokoll: Optimized Link State Routing, kurz OLSR, ist ein Routingprotokoll für mobile Ad-hoc- Netze, das eine an die Anforderungen eines mobilen drahtlosen LANs angepasste Version des Link State Routing darstellt. Bei diesem verteilten flexiblen Routingverfahren ist allen Routern die vollständige Netztopologie bekannt, sodass sie von Fall zu Fall den kürzesten Weg zum Ziel festlegen können Infrastruktur Modus Bei einem Infrastruktur-Netz handelt es sich um ein Wireless LAN, bei dem die Kommunikation der einzelnen Endgeräte (Clients) über einen zentralen Knotenpunkt (Access Point) ermöglicht wird. (Quelle: Seite 3

4 Der Wlan Frame Präambel Header IV SNAP Ethernet-Frame Prüfsumme 20 µs 24 bis 32 Byte 4 oder 8 Byte 8 Byte maximal 2304 Byte 4 Byte Die Präambel benötigt 20 µs und dient zum Synchronisieren des Empfängers. Es folgt der Header mit bis zu 32 Byte. Der Sequenzzähler (IV) wird bei verschlüsselten Paketen benötigt und beträgt 4 oder 8 Byte. Der LLC-SNAP-Header wird benötigt, um Ethernet-Pakete über Nicht-Ethernet-Medien zu transportieren. Dann folgt der eigentliche Ethernet-Frame mit maximal 2304 Byte und die Prüfsumme mit 4 Byte. Kommunikationsaufbau Aktive Wlan Sniffer: Station sendet ein Probe-Request mit der SSID in das die eintreten möchten. Der AP antwortet mit einer Antwort auf den Probe Request. z.b.: Der Sniffer ruft auf jedem Kanal: Hallo, ist da jemand? Jeder Access Point der diesen warnimmt antwortet: Ja hier ist ein Netz! Passiver Wlan Sniffer: Stationen hören alle Kanäle ab und suchen das Beacon frame Zum Unterschied beim Aktiven Wlan Sniffer hört der passive Sniffer so lange auf alle Kanäle bis er ein Signal empfängt. (d.h. er sendet keinen Probe Request, fügt alle Stationen hinzu die ein probe response und ein beacon Paket versenden). Beacon-Frame: Dies ist ein Datenpaket, das an alle Stationen in Reichweite gesendet wird. Das Beacon Frame enthält: die wesentlichen Netzmerkmale einen Timestamp, der von allen Stationen übernommen wird. Art der Verschlüsselung. Seite 4

5 Verschlüsselung Symmetrische Verschlüsselung Die symmetrische Verschlüsselung kennt nur einen geheimen Schlüssel, der zur Verschlüsselung im Sender und zur Entschlüsselung im Empfänger benutzt wird. Der Sender chiffriert mit diesem Schlüssel die Nachricht, die der Empfänger mit dem gleichen Schlüssel dechiffrieren kann. Bsp.: (Quelle: Asymetrische Verschlüsselung Der Absender einer Nachricht verschlüsselt dabei die Daten mit dem öffentlichen Schlüssel des Empfängers, der die Nachricht dann mit seinem privaten Schlüssel entschlüsselt. Das bedeutet, dass der öffentliche Schlüssel problemlos allen Kommunikationspartnern zur Verfügung gestellt werden kann. Bsp.: Bankgeschäfte. (Quelle: Seite 5

6 Verschlüsselungstypen WEP - Wired Equivalent Privacy WEP ist ein Verschlüsselungsverfahren für WLANs, die dem Standard IEEE entsprechen. Dazu wird in jedem WLAN-Endgerät Schlüssel (Passwort) hinterlegt, dem niemand bekannt ist und auch nicht nachvollziehbar sein sollte. WPA- WiFi Protected Access 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 WPA 2 ist die Erweiterung der WPA Verschlüsselung. Der wesentliche Unterschied zwischen WPA und WPA2 ist die Verschlüsselungsmethode. Während WPA das weniger sichere TKIP verwendet, kommt in WPA2 das sichere AES (Advanced Encryption Standard) zum Einsatz. Open System: 2. allgemeiner Probe Request(SSID=Broadcast Alle aktiven AP s antworten mit ProbeResponse 3. Selektives ProbRequest(SSID=Mynetwork nur AP1 antwortet 4. Authentifizierung gegenüber AP1 der als Open System administriert wurde 5. Assoziation zwischen den beiden Pkt. Hergestellt (Quelle: Seite 6

7 Shared Key: Bei dieser Authentifizierung muss der WEP-, WPA-, WPA2- Schlüssel bei der mobilen Station und beim WLAN Access Point übereinstimmen. Wenn dieses Passwort nicht übereinstimmt verweigert der Access Point die Authentifizierung der mobilen Station Verbindung kann nicht aufgebaut werden 1. Allgemeiner Probe request(ssid=broadcast) alle aktiven AP s antworten mit Probe Respone 2. Selektives Probe Request(SSID=MyNetwork) nur AP1 antwortet 3. Authentifizierung mittels Shared Key: AP1 sendet ChallengeText (128Byte) Dieser wird mittel key verschlüsselt und zurück geschickt AP entschlüsselt den verschlüsselten Text Entspricht dieser dem ChallengeText, die Station hat den Schlüssel, ist der Zugang erlaubt (Quelle: Bridging, Repeating und WDS Wireless Bridging: ist mit IEEE c standardisiert und dient der drahtlosen Kopplung zweier Netzwerk-Topologien über WLAN. Bridging besteht zwischen zwei Access Points eine dedizierte * Funkverbindung. Die Identifikation der Gegenstelle erfolgt über die MAC-Adresse. Anmeldeversuche gewöhnlicher drahtloser Endgeräte werden verweigert (im Gegensatz zum Repeating Mode). Es gibt 2 Typen von Bridging: Point to Point Point to Multipoint( Werden mehr als zwei räumlich voneinander getrennte LANs per Funk miteinander verbunden. Teilnetzwerk benötigt eine Funk-LAN Bridge) Seite 7

8 Ein Wireless Distribution System bzw. Wireless Distributed System, kurz WDS, ist ein Funknetzwerk aus mehreren WLAN-Basisstationen (Wireless Access Point, AP). Mit einem WDS kann man eine größere Netzabdeckung erreichen als mit einem einzelnen Zugriffspunkt, ohne eine Verkabelung aller Basisstationen 3 Grundmodis: Point-to-Point WDS Link (ehem. Bridge Mode) Point-to-Multipoint WDS Link (ehem. Multibrige Mode) Repeater WDS Link Repeating verstärkt das Signal und die Reichweite CSMA/CA Verfahren Wie bei CSMA/CD hören alle teilnehmenden Stationen physikalisch den Verkehr auf dem Funkkanal mit. Wenn eine Station übertragen will, wartet sie, bis das Medium frei ist. Danach wartet sie noch eine vorbestimmte Zeitperiode (DIFS) plus einer zufällig gewählten Zeitspanne, bevor sie ihren Frameübertragen will. Auch in dieser Zeitspanne (Wettbewerbsfenster) wird der Funkkanal weiter überwacht. Wenn keine andere Station innerhalb des Wettbewerbsfensters vor dem gewählten Zeitpunkt mit der Übertragung beginnt, sendet die Station ihren Frame. Hat aber eine andere Station innerhalb der Wartezeit mit der Übertragung begonnen, wird der Zeitzähler angehalten und nach der Übertragung der anderen Station weiter benutzt. Auf diese Weise gewinnen Stationen, die nicht übertragen durften, an Priorität und kommen mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit in den nächsten Wettbewerbsfenstern zum Zug. Eine Kollision kann nur entstehen, wenn zwei oder mehrere Stationen die gleiche Zeitscheibe auswählen. Diese Stationen müssen die Wettbewerbsprozedur erneut durchlaufen. In IEEE ist ein CSMA/CA-Verfahren standardisiert. (Quelle: Seite 8

9 Frequenzen, Kanäle IEEE a/h 5,15 5,725 GHz IEEE b/g IEEE n 2,4 2,4835 GHz 2,4 2,4835 GHz und 5,15 5,725 GHz Kanäle: 19, alle überlappungsfrei, in Europa mit TPC und DFS nach h Kanäle: 11 in den USA, 13 in Europa, 14 in Japan, 3 (in Japan maximal 4) Kanäle überlappungsfrei nutzbar. Die Kanalbandbreite beträgt bei a,b,g und h 20 MHz und bei n 40 MHz. Die Antennen Reichweite Arten Handelsübliche Geräte haben eine Reichweite von 30 bis 100 Meter Billige bzw. selbstgebaute Antennen erzielen eine Reichweite von ca. 300m Bei genau ausgerichteten Richtfunkantennen mit legaler Sendeleistung (100mW) können je nach Verhältnisse 500 bis 5000m erreicht werden. Antennen mit mehr Sendeleistung können bis zu 500km Reichweite erzielen Richtfunkantennen (Quelle: Btocegk8 GUwss10Tmfjw) Rundstrahlantennen (Quelle: Seite 9

10 WLAN Gesundheitsschädlich Die von WLAN-Geräten genutzten Funkfrequenzen liegen bei etwa 2,4 GHz, und damit also im Mikrowellenbereich. Die von WLAN-Geräten abgesonderte elektromagnetische Strahlung kann das Nervensystem schädigen, besonders jenes, dass sich bei Kindern noch in der Entwicklung befindet. Das bedeutet aber nicht, dass WLAN-Geräte ähnliche Schäden anrichten können wie zum Beispiel Mikrowellenherde oder andere Strahlenquellen. Der Hauptunterschied zu solchen Geräten liegt in der sehr viel niedrigeren Sendeleistung, die bei WLAN-Geräten genau gesagt bei etwa 0,1 Watt liegt. Aber bis heute ist nicht erwiesen, ob nicht auch geringe Strahlung langfristig Schäden anrichten kann. Aus diesem Grund ist Vorsicht geboten, aber natürlich keine unnötige Panik. Weitere Symptome durch WLAN-Geräten abgesonderte Strahlung sind: Konzentrationsverlust Ermüdungserscheinungen eingeschränktes Erinnerungsvermögen Kopfschmerzen Was kann ich tun: Das WLAN nur einschalten, wenn es gebraucht wird. Insbesondere beim Laptop ist es sinnvoll, das WLAN auszuschalten, weil sonst immer wieder nach einem Netz gesucht wird, was unnötige Strahlung verursacht und die Batterie entleert. Den Laptop während der WLAN-Verbindung nicht am Körper halten. Den Access Point möglichst einen Meter entfernt von lang besetzten Arbeits-, Aufenthalts- oder Ruheplätzen installieren. Den Access Point zentral platzieren, damit alle zu versorgenden Geräte einen guten Empfang haben. Den WLAN g-standard dem b-standard vorziehen. Wegen seiner effizienteren Datenübertragung ist bei diesem Standard die Strahlenbelastung reduziert. Falls eine Leistungsregelung möglich ist, sollte beim Access Point die Sendeleistung entsprechend dem zu versorgenden Gebiet optimiert werden. Ein WLAN-Sender darf nur mit einer vom Hersteller dafür bestimmten Antenne betrieben werden. Wird eine nicht passende Antenne mit zu großem Antennengewinn verwendet, kann die maximal erlaubte Sendeleistung überschritten werden. Für WLAN-fähige Handys, die für die Internettelefonie verwendet werden, gelten die Maßnahmen des BAG zur Reduktion der Strahlenbelastung beim Handy- Telefonieren. Seite 10

11 Zertifikate Ein Digitales Zertifikat ist ein digitaler Datensatz, der bestimmte Eigenschaften von Personen oder Objekten bestätigt und dessen Authentizität und Integrität durch kryptografische Verfahren geprüft werden kann. Das digitale Zertifikat enthält insbesondere die zu seiner Prüfung erforderlichen Daten. Public-Key-Zertifikate enthalten in der Regel die folgenden Informationen: 1. Den Namen (oder eine andere eindeutige Bezeichnung) des Ausstellers (engl. issuer) des Zertifikates. 2. Informationen zu den Regeln und Verfahren, unter denen das Zertifikat ausgegeben wurde. 3. Informationen zur Gültigkeitsdauer des Zertifikates. 4. Den öffentlichen Schlüssel, zu dem das Zertifikat Angaben macht. 5. Den Namen (oder eine andere eindeutige Bezeichnung) des Eigentümers des öffentlichen Schlüssels (engl. subject). 6. Weitere Informationen zum Eigentümer des öffentlichen Schlüssels. 7. Angaben zum zulässigen Anwendungs- und Geltungsbereich des öffentlichen Schlüssels. 8. Eine digitale Signatur des Ausstellers über alle anderen Informationen. Typische Anwendungen von Public-Key-Zertifikaten sind: Elektronische Signaturen, Sicherheit in Netzwerkprotokollen (z. B. SSL, darunter HTTPS für Webbrowser, IPsec oder SSH), Schutz von s (z. B. mit S/MIME oder PGP), Authentisierung und Zugriffskontrolle bei Chipkarten. (Quelle: Seite 11

12 Zertifizierungshierarchie: (Quelle: Die oberste Zertifizierungsstelle einer Zertifizierungshierarchie ist die Stammzertifizierungsstelle (Root CA). Da es per Definition keine höhere CA gibt, stellt sich die Stammzertifizierungsstelle selbst ihr eigenes Zertifikat aus und signiert es selbst (selfsigned). Dieses Zertifikat wird als Stammzertifikat bezeichnet. Die Stammzertifizierungsstelle kann nun Zertifikate für untergeordnete Zertifizierungsstellen ausstellen, die ihrerseits Zertifikate ausstellen können. Ob ein Zertifikat weitere Zertifikate ausstellen kann in den Zertifikatserweiterungen vermerkt werden. Web of Trust (Quelle: Hinter diesem Konzept steht die Idee, dass jeder, der über ein Zertifikat verfügt, sich als CA betätigen und so andere Zertifikate unterzeichnen kann. Diese Form wird auch als Peer-to-Peer oder Mesh Model bezeichnet. Seite 12

13 Man in the middle Zertifikate bergen jedoch auch ein gewisses Risiko, die unwissenden User, welche ohne Bedenken jedes Zertifikat akzeptieren wenn es auf ihren Bildschirm auftaucht. (Sicherheitslücke siehe Seite 11, strichlierte Linie) Am effektivsten lässt sich diese Angriffsform mit einer Verschlüsselung der Datenpakete entgegenwirken, wobei das Zertifikat gesondert übersendet werden soll. Das bedeutet, es muss eine gegenseitige Authentifizierung stattfinden; die beiden Kommunikationspartner müssen auf anderem Wege ihre digitalen Zertifikate oder einen gemeinsamen Schlüssel ausgetauscht haben, d. h. sie müssen sich kennen. Sonst kann z. B. ein Angreifer bei einer ersten SSL- oder SSH-Verbindung beiden Opfern falsche Schlüssel vortäuschen und somit auch den verschlüsselten Datenverkehr mitlesen. Quelle: Seite 13

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