WPA3, улучшенное открытие [Enhanced Open], простое соединение [Easy Connect]: три новых протокола от Wi-Fi Alliance

Недавно Wi-Fi Alliance обнародовал крупнейшее обновление безопасности Wi-Fi за последние 14 лет. Протокол безопасности Wi-Fi Protected Access 3 (WPA3) вводит очень нужные обновления в протокол WPA2, представленный в 2004 году. Вместо того, чтобы полностью переработать безопасность Wi-Fi, WPA3 концентрируется на новых технологиях, которые должны закрыть щели, начавшие появляться в WPA2.

Wi-Fi Alliance также объявил о двух дополнительных, отдельных протоколах сертификации, вводящихся в строй параллельно WPA3. Протоколы Enhanced Open и Easy Connect не зависят от WPA3, но улучшают безопасность для определённых типов сетей и ситуаций.

Все протоколы доступны для внедрения производителями в их устройства. Если WPA2 можно считать показателем, то эти протоколы в конечном итоге будут приняты повсеместно, но Wi-Fi Alliance не даёт никакого графика, по которому это должно будет происходить. Скорее всего, с внедрением новых устройств на рынок мы в итоге достигнем этапа, после которого WPA3, Enhanced Open и Easy Connect станут новыми опорами безопасности.

Что же делают все эти новые протоколы? Деталей много, и поскольку большинство из них связано с беспроводным шифрованием, встречается и сложная математика – но вот примерное описание четырёх основных изменений, которые они принесут с собой в дело беспроводной безопасности.

Одновременная аутентификация равных [Simultaneous Authentication of Equals, SAE]

Самое крупное изменение, которое принесёт WPA3. Самый главный момент в защите сети наступает, когда новое устройство пытается установить соединение. Враг должен оставаться за воротами, поэтому WPA2 и WPA3 уделяют много внимания аутентификации новых соединений и гарантии того, что они не будут являться попытками хакера получить доступ.

SAE – новый метод аутентификации устройства, пытающегося подключиться к сети. SAE – это вариант т.н. dragonfly handshake [установления связи по методу стрекозы], использующего криптографию для предотвращения угадывания пароля злоумышленником. Он говорит о том, как именно новое устройство, или пользователь, должен «приветствовать» сетевой маршрутизатор при обмене криптографическими ключами.

SAE идёт на замену методу Pre-Shared Key (PSK) [предварительно розданного ключа], используемого с момента презентации WPA2 в 2004-м. PSK также известен, как четырёхэтапное установление связи, поскольку столько именно сообщений, или двусторонних «рукопожатий», необходимо передать между маршрутизатором и подсоединяющимся устройством, чтобы подтвердить, что они договорились по поводу пароля, при том, что ни одна из сторон не сообщает его другой. До 2016 года PSK казался безопасным, а потом была открыта атака с переустановкой ключа (Key Reinstallation Attacks, KRACK).

KRACK прерывает серию рукопожатий, притворяясь, что соединение с маршрутизатором временно прервалось. На самом деле он использует повторяющиеся возможности соединения для анализа рукопожатий, пока не сможет догадаться о том, какой был пароль. SAE блокирует возможность такой атаки, а также наиболее распространённые офлайновые атаки по словарю, когда компьютер перебирает миллионы паролей, чтобы определить, какой из них подходит к информации, полученной во время PSK-соединений.

Как следует из названия, SAE работает на основании предположения о равноправности устройств, вместо того, чтобы считать одно устройство отправляющим запросы, а второе – устанавливающим право на подключение (традиционно это были устройство, пытающееся соединиться, и маршрутизатор, соответственно). Любая из сторон может отправить запрос на соединение, и потом они начинают независимо отправлять удостоверяющую их информацию, вместо того, чтобы обмениваться сообщениями по очереди, туда-сюда. А без такого обмена у атаки KRACK не будет возможности «вставить ногу между дверью и косяком», и атаки по словарю станут бесполезными.

SAE предлагает дополнительное усиление безопасности, которого не было в PSK: прямую секретность [forward secrecy]. Допустим, атакующий получает доступ к зашифрованным данным, которые маршрутизатор отправляет и получает из интернета. Раньше атакующий мог сохранить эти данные, а потом, в случае успешного подбора пароля, расшифровать их. С использованием SAE при каждом новом соединении устанавливается новый шифрующий пароль, поэтому даже если атакующий в какой-то момент и проникнет в сеть, он сможет украсть только пароль от данных, переданных после этого момента.

SAE описан в стандарте IEEE 802.11-2016, занимающем более 3500 страниц.

192-битные протоколы безопасности

WPA3-Enterprise, версия WPA3, предназначенная для работы в правительственных и финансовых учреждениях, а также в корпоративной среде, обладает шифрованием в 192 бита. Такой уровень шифрования для домашнего маршрутизатора будет избыточным, но его имеет смысл использовать в сетях, работающих с особо чувствительной информацией.

Сейчас Wi-Fi работает с безопасностью в 128 бит. Безопасность в 192 бита не будет обязательной к использованию – это будет вариант настроек для тех организаций, сетям которых она будет нужна. Wi-Fi Alliance также подчёркивает, что в промышленных сетях необходимо усиливать безопасность по всем фронтам: стойкость системы определяется стойкостью самого слабого звена.

Чтобы гарантировать подобающий уровень безопасности всей сети, от начала до конца, WPA3-Enterprise будет использовать 256-битный протокол Galois/Counter Mode для шифрования, 384-битный Hashed Message Authentication Mode режим для создания и подтверждения ключей, и алгоритмы Elliptic Curve Diffie-Hellman exchange, Elliptic Curve Digital Signature Algorithm для аутентификации ключей. В них много сложной математики, но плюс в том, что на каждом шагу будет поддерживаться шифрование в 192 бита.

Easy Connect

Easy Connect – это признание наличия в мире огромного количества устройств, присоединённых к сети. И хотя, возможно, не все люди захотят обзавестись умными домами, у среднего человека к домашнему маршрутизатору сегодня, скорее всего, подключено больше устройств, чем в 2004 году. Easy Connect – попытка Wi-Fi альянса сделать подсоединение всех этих устройств более интуитивным.

Вместо того, чтобы каждый раз при добавлении устройства вводить пароль, у устройств будут уникальные QR-коды – и каждый код устройства будет работать как публичный ключ. Для добавления устройства можно будет просканировать код при помощи смартфона, уже соединённого с сетью.

После сканирования устройство обменяется с сетью ключами аутентификации для установления последующей связи. Протокол Easy Connect не связан с WPA3 – устройства, сертифицированные для него, должны иметь сертификат для WPA2, но не обязательно сертификат для WPA3.

Enhanced Open

Enhanced Open – ещё один отдельный протокол, разработанный для защиты пользователя в открытой сети. Открытые сети – такие, которыми вы пользуетесь в кафе или аэропорту – несут в себе целый комплекс проблем, которые обычно не касаются вас, когда вы устанавливаете соединение дома или на работе.

Многие атаки, происходящие в открытой сети, относятся к пассивным. Когда к сети подключается куча людей, атакующий может собрать очень много данных, просто фильтруя проходящую мимо информацию.

Enhanced Open использует оппортунистическое беспроводное шифрование (Opportunistic Wireless Encryption, OWE), определённое в стандарте Internet Engineering Task Force RFC 8110, чтобы защищаться от пассивного подслушивания. Для OWE не требуется дополнительная защита с аутентификацией – оно концентрируется на улучшении шифрования данных, передаваемых по публичным сетям, с целью предотвратить их кражу. Оно также предотвращает т.н. простую инъекцию пакетов [unsophisticated packet injection], в которой атакующий пытается нарушить работу сети, создавая и передавая особые пакеты данных, выглядящие, как часть нормальной работы сети.

Enhanced Open не даёт защиты с аутентификацией из-за особенностей организации открытых сетей – они по определению предназначены для всеобщего использования. Enhanced Open был разработан для улучшения защиты открытых сетей против пассивных атак, так, чтобы не требовать от пользователей ввода дополнительных паролей или прохождения дополнительных шагов.

Пройдёт, по меньшей мере, несколько лет, до того, как WPA3, Easy Connect и Enhanced Open станут нормой. Широкое распространение WPA3 произойдёт только после замены или обновления маршрутизаторов. Однако если вас беспокоит безопасность вашей личной сети, вы сможете заменить свой текущий маршрутизатор на другой, поддерживающий WPA3, как только производители начнут продавать их, что может произойти уже через несколько месяцев.