Wired Equivalent Privacy

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Wired Equivalent Privacy (WEP) ist der ehemalige Standard-Verschlüsselungsalgorithmus für WLAN. Er soll sowohl den Zugang zum Netz regeln, als auch die Vertraulichkeit und Integrität der Daten sicherstellen. Aufgrund verschiedener Schwachstellen wird das Verfahren als unsicher angesehen und kann nach dem Mitschneiden ausreichender Datenmengen (was innerhalb weniger Minuten geschieht) innerhalb weniger Sekunden entschlüsselt werden. Daher sollten aktuelle WLAN-Installationen die sicherere WPA-Verschlüsselung verwenden.

Inhaltsverzeichnis

1 Funktionsweise
2 Das WEP-Datenpaket
3 Schwachstellen
- 3.1 Sicherheitsmaßnahmen
- 3.2 Einsatz
4 Weblinks

[Bearbeiten] Funktionsweise

Generell handelt es sich um eine einfache XOR-Verknüpfung des Bitstroms der Nutzdaten mit einem aus dem RC4-Algorithmus generierten, pseudozufälligen Bitstrom

Ein Ciphertext wird übertragen

Das WEP-Protokoll verwendet den RC4-Algorithmus als Pseudozufallszahlengenerator (PRNG) bei der Erzeugung eines Keyframes, der einen Schlüssel und einen Initialisierungsvektor als Eingabe erhält. Für jede zu schützende Nachricht M wird ein neuer 24 bit langer Initialisierungsvektor IV gebildet und mit einem Schlüssel K verknüpft, der allen Stationen im Basic Service Set bekannt ist. Das Ergebnis dient als Eingabe für den RC4-Algorithmus, welcher daraus einen Keyframe erzeugt. Zusätzlich wird mittels Zyklischer Redundanzprüfung (ZRP, engl. CRC) ein vermeintlich sicherer „Integritätsprüfwert“ (Integrity Check Value – ICV) berechnet und an die Nachricht M angehängt (||). Die resultierende Nachricht (M||ICV) wird mit dem Keystream (RC4(IV||K)) des RC4 Algorithmus XOR-verknüpft und der Initialisierungsvektor IV wird dem resultierenden Ciphertext vorangestellt. Die unteren Abbildungen verdeutlichen Kodierung und Dekodierung.

WEP Verschlüsselung

WEP Entschlüsselung

Bei der Authentifizierung unterscheidet man zwei Verfahren:

[Bearbeiten] Open System Authentication

Die Open System Authentication ist die Standard-Authentifizierung. Dabei werden alle Clients für das WLAN freigeschaltet, und es findet praktisch keine weitere Authentifizierung mehr statt.

[Bearbeiten] Shared Key Authentication

Die Shared Key Authentication ist die vermeintlich sichere Variante. Die Authentifizierung erfolgt dabei über die Challenge-Response-Authentifizierung mit einem geheimen Schlüssel.

Allerdings basiert das Challenge-Response-Verfahren auch auf WEP und weist dieselbe Schwäche auf. Durch den Einsatz von Shared-Key Authentication wird der geheime Schlüssel entblößt, wie im nächsten Abschnitt gezeigt wird. Höchst ratsam ist es daher, auf die Shared-Key-Authentication zu verzichten und die Open Authentication einzusetzen. Auf WEP sollte dennoch nie verzichtet werden. Auch mit Open Authentication kann ein verbundener Netzwerkteilnehmer nur mit Kenntnis des WEP-Schlüssels eine Kommunikation mit dem Access Point aufbauen.

Die vier Nachrichten der WEP-Authentifizierung stellen die Zugriffsberechtigung des Client sicher.

[Bearbeiten] Erfolgreicher Angriff auf die Authentifikation

Wie schon erwähnt, trägt die Shared Key Authentification nicht zum Schutz bei, sondern gibt im Gegenteil ungewollte Informationen preis. Da wir es hier mit einer Challenge-Response-Authentifizierung zu tun haben, spielt sich das ganze folgendermaßen ab:

Der Server schickt dem Client die Challenge1, bspw. eine Zufallszahl.
Der Client verschlüsselt diese Zahl wie oben angegeben und schickt das WEP-Paket (IV1 + Ciphertext1) zurück an den Server
Trudy, der Angreifer (von engl. Intruder), kann also die drei fettgedruckten Informationen erlauschen. Er errechnet nun mittels XOR Challenge1 $\oplus$ Ciphertext1 = Challenge1 $\oplus$ (Challenge1 $\oplus$ Keystream1) = Keystream1

Trudy hat nun Keystream1 und IV1, was sich als gültige Kombination erweist. Er kann nun selbst versuchen, sich authentifizieren zu lassen. Eine Challenge2 vom Server beantwortet er nun einfach mit dem WEP-Paket, bestehend aus IV1 + Ciphertext2, wobei sich letzterer ergibt aus Challenge2 $\oplus$ Keystream1. Dies schickt er an den Server und wird erfolgreich authentifiziert.

[Bearbeiten] Das WEP-Datenpaket

WEP-Datenpaket

Ein WEP-Datenpaket besteht aus:

den eigentlichen Nutzdaten
einer 32-Bit-Prüfsumme dieser Nutzdaten (Integrity Check Value, ICV, mittels Zyklischer Redundanzprüfung) und
einem unverschlüsselten 24-Bit-Initialisierungsvektor (IV), der den WEP-Schlüssel zum Gesamtschlüssel mit 64 Bit, 128 Bit oder 256 Bit macht.

WEP-Gesamtpaket

Das eigentliche WEP-Datenpaket besteht aus den Daten und der 32 Bit langen Prüfsumme. Dieses wird mit der IV-WEP-Schlüsselkombination verschlüsselt, und dem Ganzen wird der Initialisierungsvektor vorangestellt.

Aus dem IV kann der Empfänger schließlich zusammen mit dem RC4-Schlüssel wieder den Klartext der Nachricht berechnen.

[Bearbeiten] Schwachstellen

CRC32 ist, ebenso wie RC4, linear und gilt somit mathematisch als unsicher. Daher ist es möglich, die Bits zu berechnen, die sich in der Prüfsumme ändern müssen, wenn man den Geheimtext ändert.

Verschiedene Gruppierungen konnten die genutzten WEP-Schlüssel und damit die gesamte WEP-Verschlüsselung knacken. Es gibt für verschiedene Systeme Zubehör, welches durch Mithören einer ausreichenden Menge des Datenverkehrs den verwendeten WEP-Schlüssel berechnen kann, zum Beispiel Aircrack oder Airsnort. Dieser Angriff basiert darauf, möglichst viele Pakete mit gleichem, schwachem Initialisierungsvektor zu haben.

In den letzten Jahren wurden die Angriffsmöglichkeiten immer weiter verbessert und ausgeweitet. So ist es beispielsweise möglich, wenn auch nur eine der übermittelten Nachrichten auch im Klartext bekannt ist, beliebige Inhalte (korrekt verschlüsselt) in das WLAN einzuspeisen. Des Weiteren gibt es eine Technik, einzelne, mitgehörte Datenpakete zu entschlüsseln, indem sie mehrmals leicht modifiziert wieder in das WLAN eingespielt werden. Mittlerweile verwendet die sog. KoreK-Attacke nicht mehr Datenpakete mit gleichem Initialisierungvektor, sondern mit verschiedenen. Dadurch wird der Angriff viel effektiver.

Außerdem kommen neben den passiven Angriffen auch aktive Angriffe zum Einsatz. So kann man Antworten des Access-Points forcieren, um innerhalb kürzester Zeit (~5 bis 10 min) ausreichend Daten für einen erfolgreichen passiven Angriff zu sammeln. Dazu werden ARP-Pakete anhand bestimmter Signaturen gezielt abgefangen und – ohne ihren entschlüsselten Inhalt zu kennen – wieder verschlüsselt in das WLAN eingespeist.

[Bearbeiten] Sicherheitsmaßnahmen

An erster Stelle sollte der Verzicht von WEP und der Einsatz von WPA oder WPA2 stehen. Dieses Ziel lässt sich in vielen Fällen bereits durch ein Treiber- oder Firmwareupdate erreichen. Lässt sich der Einsatz von WEP nicht vermeiden, sollten aber folgende teils grundlegende teils umstrittene Behelfsmaßnahmen beachtet werden, um Angriffe so genannter Scriptkiddies und zufällige Zugriffe fremder Personen auf das WLAN zu unterbinden:

das Standard-Passwort des Access-Points ändern bzw. überhaupt erstmal ein Passwort setzen.
der WEP-Schlüssel sollte mindestens 128 Bit lang sein und aus Zufallszeichen bestehen oder eine manuell erstellte lose Kombination aus Buchstaben, Ziffern und Sonderzeichen sein.
Umstritten ist die Aktivierung der Zugriffskontrollliste auf MAC-Adressen Basis. Hier wird eine Liste, die ACL (Access Control List) aktiviert, damit der Access-Point nur Endgeräte (WLAN-Karten) mit bekannter (und vorher in der ACL registrierten) MAC-Adresse zulässt. Diese Maßnahme verhindert in der Praxis nur das unabsichtliche Einbuchen, denn die MAC-Adresse lässt sich oft ganz einfach per Software beliebig einstellen, sodass ein Angreifer eine mitgelesene zugelassene MAC-Adresse leicht als eigene Adresse ausgegeben kann.
die SSID des Access-Point sollte keine Rückschlüsse auf verwendete Hardware, Einsatzzweck oder Einsatzort zulassen.
Umstritten ist die Deaktivierung der SSID-Übermittlung (Broadcasting). Sie verhindert das unabsichtliche Einbuchen in das WLAN, jedoch kann die SSID trotz deaktiviertem Broadcasting mit einem Sniffer mitgelesen werden, wenn sich etwa ein Endgerät beim Access-Point anmeldet.
WLAN-Geräte (wie der Access-Point) sollten nicht per WLAN konfiguriert werden, sondern ausschließlich über eine kabelgebundene Verbindung.
Im Access-Point sollte, sofern vorhanden, die Fernkonfigurierbarkeit abgestellt werden.
WLAN-Geräte ausschalten, wenn sie nicht genutzt werden.
regelmäßige Firmware-Updates vom Access-Point durchführen, um sicherheitsrelevante Aktualisierungen zu erhalten.

Alle diese Sicherheitsmaßnahmen dürfen aber nicht darüber hinwegtäuschen, dass diese letztlich keinen wirklichen Schutz beim Einsatz von WEP bedeuten. Ein Angriff auf die WEP-Verschlüsselung ist trotz all dieser Vorkehrungen mit den richtigen technischen Voraussetzungen innerhalb von 5 bis 10 Minuten mit großer Sicherheit erfolgreich.

Wirkungsvoll – aber aufwendig – ist die Kombination von beliebiger WEP Technologie (WEP64 oder WEP128) mit professioneller VPN-Technologie wie IPsec, einziger Wermutstropfen sind hier die Kosten für die zusätzlichen VPN-Gateway Systeme wie z. B. Cisco PIX, Checkpoint VPN oder auch die frei verfügbare OpenVPN Lösung.

[Bearbeiten] Einsatz

Aufgrund der Schwachstellen empfehlen Netzwerktechniker, den Verkehr über den Access Point über eine zusätzliche Verschlüsselung abzusichern. In der Praxis wird dies häufig durch ein VPN gelöst. Als Nachfolger für das unsichere WEP gilt WPA bzw. dessen Verbesserung WPA2 als IEEE 802.11i Standard.

Bei der Absicherung durch ein VPN wird wahlweise nur die Nutzlast oder das gesamte Datenpaket verschlüsselt. Da WEP dann keinerlei zusätzlichen Sicherheitsgewinn mehr bringt, kann es nach dem KISS-Prinzip abgeschaltet werden, um mögliche Fehlerquellen zu minimieren. Eine andere Meinung ist, dass man WEP nutzen sollte, um die OSI-Schicht 2 wenigstens minimal abzusichern.