WPA/WPA2加密高速破解的真相
對于無線WPA加密環(huán)境，在獲得了WPA握手驗證包后，攻擊者會通過暴力破解模式來進(jìn)行WPA密碼破解，同時也可以通過事先建立有針對性的字典，然后再進(jìn)行字典破解(攻擊)。對于大多數(shù)無線接入點AP而言，這將會是個行之有效的方法。因為事實證明：絕大部分的管理員、維護(hù)人員、家庭用戶的安全意識并沒有他們自己認(rèn)為的那么高，至少過去的一年多時間里，筆者已經(jīng)遇到了無數(shù)設(shè)置為生日或者簡單單詞的WPA-PSK密碼。
那么，是不是可以說，只要有足夠空間、考慮周全的字典，破解WPA實際也就主要是時間的問題了。真的只是這樣么?不知道大家仔細(xì)留意過沒有，按照現(xiàn)在主流單機(jī)環(huán)境配置，在WPA破解速率上也就維持在100~~300k/s(k/s指的是破解時每秒調(diào)用的key數(shù)量)，以這樣的破解速率，要把一個以小寫字母和數(shù)字組合的5位WPA密碼破開，我們來以基本的概率論知識估算一下：(圖1所示)
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| 圖1 密碼可能包含的組合內(nèi)容 |
(26+10)?= 60466176;
該5位數(shù)WPA密碼可能性為：
破解所有花費的時間將會是：
60466176/(3600×300)~~ 60466176/(3600×100)，即花費55.987~~167.962小時。
若是換算成天數(shù)的話，大概需要2~~7天。這還只是5位數(shù)WPA密碼，若是采用WPA密碼為純小寫字母且長度在10位數(shù)以上，則最快需要時間是5446261 天，也就是14921年!!真的是天位數(shù)字啊!!若是密碼組合采用大小寫字母+數(shù)字+特殊字符的話，恐怕連看到這里的你都會說：還是不用考慮破解了吧?
所以，前面講述的獲得到WPA握手后，進(jìn)行的破解實際上只適用于是在對方采用簡單密碼的情況，也就是說，因為破解速率太慢，所以在對方采用稍微復(fù)雜的密碼之后，這個常規(guī)方法就沒有太多的實戰(zhàn)能力甚至徹底失去破解意義。
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若有人對概率知識稍有欠缺，或者覺得計算破解時間太麻煩的話，可以到下面這個網(wǎng)址上看看，這上面提供一個在線估算密碼破解時間的服務(wù)，很方便。網(wǎng)址：http://lastbit.com/pswcalc.asp，可以看到一個明顯的Password Calculator標(biāo)題，即密碼估算。
在下面的欄目中，可以輸入要計算密碼的可能長度、使用計算機(jī)的破解速率、被用于破解的計算機(jī)數(shù)量、密碼的組合可能(大小寫字母、數(shù)字、通配符或全部)，填寫完畢，點擊下方的Calculate(計算)，在其下方就可以給出暴力破解的估算時間了。如下圖2，可以看到估算出采用小寫字母和數(shù)字組成的5位數(shù)密碼，在單機(jī)以30k/s的速率破解需要時間為24天!!
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| 圖2 密碼估算服務(wù)設(shè)置內(nèi)容 |
看到這里，也許有的讀者會想到：可以升級硬件設(shè)備啊，比如CPU、內(nèi)存之類。不錯，升級硬件確實可以在一定程度上提升破解，但那也是很有限的，比如就目前而言，普通獨立計算機(jī)下內(nèi)存最大也就能升級到4G，CPU無非就是最新的高緩存四核處理器。這樣的配置對于剛才我們舉例的10位WPA密碼，破解時間還是以年來計算的!!
那么，那些高級黑客們又是怎么做的呢?難道只是靠單純地提升硬件么?這里我們在揭開高速破解之前，先講述一些概念：
Tables
可以說長期進(jìn)行密碼學(xué)研究的人很少有不知道這個的。在很多年前，國外的黑客們就發(fā)現(xiàn)單純地通過導(dǎo)入字典，采用和目標(biāo)同等算法破解，其速度其實是非常緩慢的，就效率而言根本不能滿足實戰(zhàn)需要。之后通過大量的嘗試和總結(jié)，黑客們發(fā)現(xiàn)如果能夠?qū)崿F(xiàn)直接建立出一個數(shù)據(jù)文件，里面事先記錄了采用和目標(biāo)采用同樣算法計算后生成的Hash散列數(shù)值，在需要破解的時候直接調(diào)用這樣的文件進(jìn)行比對，破解效率就可以大幅度地，甚至成百近千近萬倍地提高，這樣事先構(gòu)造的Hash散列數(shù)據(jù)文件在安全界被稱之為Table表(文件)。
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Rainbow Tables
最出名的Tables是Rainbow Tables，即安全界中常提及的彩虹表，它是以Windows的用戶帳戶LM/NTLM散列為破解對象的。簡單說明一下，在 Windows2000/XP/2003系統(tǒng)下，賬戶密碼并不是明文保存的，而是通過微軟所定義的算法，保存為一種無法直接識別的文件，即通常所說的SAM文件，這個文件在系統(tǒng)工作時因為被調(diào)用所以不能夠被直接破解。但我們可以將其以Hash即散列的方式提取，以方便導(dǎo)入到專業(yè)工具破解，提取出來的密碼散列類似于下面：
Administrator:500:96e95ed6bad37454aad3b435b51404ee:64e2d1e9b06cb8c8b05e42f0e6605c74:::
Guest:501:aad3b435b51404eeaad3b435b51404ee:31d6cfe0d16ae931b73c59d7e0c089c0:::
user1:1001:732b2c9a2934e481cd0a8808b19097ef:778620d5d5de064154e689fa4790129f:::
user2:1002:a042f67a99758fd727b99b2375d829f9:6127ee12a83da34fc19953e538e4d580:::
若是以傳統(tǒng)破解方式而言，無論是本地，還是內(nèi)網(wǎng)在線破解，效率都不是很高。據(jù)實際測試，單機(jī)環(huán)境下，破解一個14位長包含大小寫字母以及數(shù)字的無規(guī)律密碼，一般是需要3~~9小時的，這個時間值會隨著密碼的復(fù)雜度及計算機(jī)性能差異提升到幾天甚至數(shù)月不等。雖然說大部分人都不會使用這樣復(fù)雜的密碼，但對于目前很多密碼足夠復(fù)雜并且長度超過10位的密碼比如“Y1a9n7g9z0h7e”，還是會令黑客們頭痛不已。
2003年7月瑞士洛桑聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院Philippe Oechslin公布了一些實驗結(jié)果，他及其所屬的安全及密碼學(xué)實驗室(LASEC)采用了時間內(nèi)存替換的方法，使得密碼破解的效率大大提高。作為一個例子，他們將一個常用操作系統(tǒng)的密碼破解速度由1分41秒，提升到13.6秒。這一方法使用了大型查找表對加密的密碼和由人輸入的文本進(jìn)行匹配，從而加速了解密所需要的計算。這種被稱作“內(nèi)存-時間平衡”的方法意味著使用大量內(nèi)存的黑客能夠減少破解密碼所需要的時間。
于是，一些受到啟發(fā)的黑客們事先制作出包含幾乎所有可能密碼的字典，然后再將其全部轉(zhuǎn)換成NTLM Hash文件，這樣，在實際破解的時候，就不需要再進(jìn)行密碼與Hash之間的轉(zhuǎn)換，直接就可以通過文件中的Hash散列比對來破解Windows帳戶密碼，節(jié)省了大量的系統(tǒng)資源，使得效率能夠大幅度提升。當(dāng)然，這只是簡單的表述，采用的這個方法在國際上就被稱為Time-Memory Trade-Off ，即剛才所說的“內(nèi)存-時間平衡”法，有的地方也會翻譯成“時間—內(nèi)存交替運算法”。其原理可以理解為以內(nèi)存換取時間，可由下圖3表示：
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| 圖3 著名的“內(nèi)存-時間平衡”法運算原理圖 |
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具體算法方面的內(nèi)容本文就不再涉及，對于想進(jìn)行更高深層次探究的讀者，可以仔細(xì)參考2003年的這篇詳細(xì)文檔《Making a Faster Crytanalytical Time-Memory Trade-Off》以及2005年的文檔《Time-Memory Trade-Offs: False Alarm Detection Using Checkpoints》，在本節(jié)后面會給出鏈接。
正是由于Rainbow Tables的存在，使得普通電腦在5分鐘內(nèi)破解14位長足夠復(fù)雜的Windows帳戶密碼成為可能。
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| 圖4 對Windows賬戶進(jìn)行Rainbow Tables破解 |
如上圖4可以看到，類似于c78j33c6hnws、yemawangluo178、38911770這樣的Windows帳戶密碼幾乎全部在180秒即3分鐘內(nèi)破出，最短只用了5秒，個別稍長的密碼破解開也沒有超過3分鐘。
由于這里我們討論的是無線安全部分，所以本文就Windows下的Tables技術(shù)不再深入舉例。有興趣的讀者可以從本文后面列出的網(wǎng)址查看更多的相關(guān)資料。
WPA-PSK Hash Tables
現(xiàn)在，在理解了“內(nèi)存-時間平衡”法和Table的存在意義后，讓我們回到無線領(lǐng)域，破解WPA-PSK也是同樣的意思。在2006年舉行的RECON 2006安全會議上，一位來自O(shè)penciphers組織的名為David Hulton的安全人員詳細(xì)演示了使用WPA-PSK Hash Tables破解的技術(shù)細(xì)節(jié)，給與會者極大的震動。
下面所示的為會議上引用的WPA加密以及主密鑰對匹配等建立WPA Tables所需理念的原理圖，其中，MK為密碼原文，PMK就是通過PBKDF2運算所得出的數(shù)值，PTK就是在PMK的基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)運算產(chǎn)生的WPA Hash，這個Hash將用來和WPA 握手包中的值對照，若匹配即為密碼。
#p#這種采用了類似Rainbow Tables原理，通過Pre-Compute即預(yù)運算的方式，來進(jìn)行提前運算以生成WPA-PSK加密Hash，從而建立起來的WPA-PSK Hash Tables，可以如事先設(shè)想般有效地大幅度提升破解效率。一般來說，可以將以前的100~~300 key/s的普通單機(jī)破解速率，提升到30，000~~100，000 key/s，提升了近300~~1000倍!!!這才是國內(nèi)外無線黑客目前使用的破解技術(shù)，就一些地下組織而言，甚至個別秉持執(zhí)著、探求本質(zhì)精神的黑客通過改進(jìn)優(yōu)化代碼等方式使得破解速率突破了150，000k/s，而且還有提升空間。這個速度意味著什么，如果再換置成最新的硬件配置呢?聰明的你一定明白。
下圖6即為在cowpatty里對獲取的WPA握手包進(jìn)行WPA Table破解界面，可以看到在導(dǎo)入Table之后，破解速率達(dá)到了6，5228 pass/second。
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| 圖5 針對WPA加密Tables破解的原理圖 |
這種采用了類似Rainbow Tables原理，通過Pre-Compute即預(yù)運算的方式，來進(jìn)行提前運算以生成WPA-PSK加密Hash，從而建立起來的WPA-PSK Hash Tables，可以如事先設(shè)想般有效地大幅度提升破解效率。一般來說，可以將以前的100~~300 key/s的普通單機(jī)破解速率，提升到30，000~~100，000 key/s，提升了近300~~1000倍!!!這才是國內(nèi)外無線黑客目前使用的破解技術(shù)，就一些地下組織而言，甚至個別秉持執(zhí)著、探求本質(zhì)精神的黑客通過改進(jìn)優(yōu)化代碼等方式使得破解速率突破了150，000k/s，而且還有提升空間。這個速度意味著什么，如果再換置成最新的硬件配置呢?聰明的你一定明白。
下圖6即為在cowpatty里對獲取的WPA握手包進(jìn)行WPA Table破解界面，可以看到在導(dǎo)入Table之后，破解速率達(dá)到了6，5228 pass/second。
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| 圖6 在Cowpatty里進(jìn)行WPA Tables破解界面 |
我想，對于很多無線用戶來說，這才是真正的噩夢。古希臘哲學(xué)家蘇格拉底曾說過這么一句話： “認(rèn)識你自己。” ，但實際上很多時候都是黑客背地猖獗，而很多網(wǎng)絡(luò)及安全管理人員要么對攻擊者的技術(shù)僅是略知皮毛，要么就根本一無所知，而且甚至不知道自己在經(jīng)過所謂安全配置后的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將實際面臨什么樣的風(fēng)險。
雖然說公開一些技術(shù)也許反而會引起個別心懷惡意的人注意，不過出于對無線安全理念的普及及深入理解，幫助很多已經(jīng)完成或者正在進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的軍警政機(jī)構(gòu)、大中型企業(yè)及特殊部門，更清楚地認(rèn)識到無線網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險，從而盡可能地完善自身的不足，避免不必要的損失，才是本書的出發(fā)點。
當(dāng)然，要說明的是，Tables的建立并沒有想象的那么容易，就建立本身而言，其效率非常低下，加上需要指定預(yù)攻擊AP的SSID，想要建立一套針對所有常見接入點，并采用簡單密碼的WPA-PSK Hash Tables，其生成文件占據(jù)的硬盤空間最少也要1~~3G。需要深入了解WPA Table的讀者，可以到這個名為The Church of Wifi的無線黑客組織了解更多內(nèi)容，該組織官方站點為http://www.churchofwifi.org，該組織在過去的兩年里成功建立了龐大的WPA Table庫，并將其簡化的WPA-PSK Hash Table版本提供免費下載，對很多無線黑客而言，這確實是個福音，但遺憾的是，即便是簡化版本，其大小也已經(jīng)超過了30G。
感興趣的讀者可以到http://umbra.shmoo.com:6969去下載這個簡化版本的Table種子文件，該Table全部下載回來大小有33.54GB，需要說明的是，生成該Table所依據(jù)的字典雖然經(jīng)過黑客組織的篩選，但是由于國情不同，所以里面部分內(nèi)容可能并不適合國內(nèi)情況的使用。比如雖然都會有人使用姓名作為密碼，在國外可能是類似于BruceLee這樣的英文名稱，但是到了國內(nèi)就可能是Lilianjie這樣的拼音了。
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| 圖7 30G WPA Hash下載頁面 |
不過，對于無線網(wǎng)絡(luò)管理員，并不能因此松一口氣，真正的噩夢才剛剛開始，因為這個方法也同樣適用于破解WPA2加密。而且，國外一些地下高級黑客組織，也已經(jīng)建立了高達(dá)500G的詳盡WPA/WPA2攻擊Table庫，甚至一些基本完善的WPA-PSK Hash Tables已經(jīng)在黑客網(wǎng)站上開始公開出售，只需要支付120美金左右，就會有8張包含WPA-PSK Hash Tables 的DVD光盤通過Fedex直接送到你的手上。
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