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網路概論系列 第 14

iT鐵人賽 DAY14 WPA/WPA2/WPA3 Wi-Fi 加密標準:無線網路加密標準演進與安全性

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WPA/WPA2/WPA3 無線網路加密標準概述
無線網路加密標準主要用於保護 Wi-Fi 網絡的安全,防止未經授權的用戶訪問網路,並確保傳輸數據的機密性與完整性。隨著 Wi-Fi 技術的普及和發展,Wi-Fi 加密標準也經歷了多次更新,逐步提升安全性。WPA(Wi-Fi Protected Access)系列是目前最常用的無線網路加密標準,主要有三個版本:WPA、WPA2 和 WPA3。每一代加密標準都在安全性和防護能力上做了重大改進。

WPA(Wi-Fi Protected Access)
WPA 是在 2003 年推出的,用於替代早期的 WEP(Wired Equivalent Privacy)加密標準。WEP 由於存在嚴重的安全漏洞,很容易被攻破,因此需要更強的保護措施。WPA 作為臨時解決方案,改善了 WEP 的一些缺陷,但仍然使用了部分 WEP 技術,因此其安全性有限。

WPA 的特點:

  1. TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)加密:WPA 使用 TKIP 來動態生成加密密鑰,並且每個數據包都使用不同的密鑰,這樣就增強了 WEP 固定密鑰模式下的安全性。

  2. 兼容性:WPA 設計時考慮到了與 WEP 硬體的兼容性,因此能夠在舊的 WEP 硬體上運行,通過軟體更新來支持。

WPA 的缺陷:

  • WPA 儘管改進了 WEP,但依然存在安全漏洞,特別是 TKIP 演算法已經被證明不夠安全,並且在現代網路攻擊下可能會被破解。

WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)
WPA2 是在 2004 年推出的,作為 WPA 的後繼者,提供了更強大的加密和安全功能。它引入了新的加密技術,成為當前 Wi-Fi 網路加密的主要標準。

WPA2 的特點:
1.AES(Advanced Encryption Standard)加密:WPA2 使用更強的 AES 加密技術來取代 WPA 的 TKIP。AES 是一種對稱加密標準,安全性更高,被廣泛應用於多種安全應用中。

2.CCMP(Counter Mode Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol):WPA2 使用 CCMP 來加強數據包的完整性檢查,防止數據包被篡改。

3.PSK 與 企業模式:

•PSK(Pre-Shared Key)模式:常用於家庭和小型企業環境,用戶在連接 Wi-Fi 網絡時需要輸入共享的密鑰。
•企業模式:使用 RADIUS 伺服器來進行身份驗證,適合大型企業或機構,提供更高的安全性。

WPA2 的缺陷:
•KRACK 攻擊:儘管 WPA2 提供了強大的加密和安全性,但在 2017 年,研究人員發現了名為 KRACK(Key Reinstallation Attack)的漏洞。這一漏洞允許攻擊者在某些情況下攔截和解密 WPA2 加密的數據流量。

•弱 PSK 密碼:如果用戶設置的 PSK 密碼過於簡單,仍然可能被暴力破解。

WPA3(Wi-Fi Protected Access 3)
WPA3 是在 2018 年推出的最新 Wi-Fi 加密標準,旨在解決 WPA2 的不足,並加強對現代攻擊的防護。它提供了更先進的加密技術,並且在易用性和安全性方面做出了進一步的改進。

WPA3 的特點:
1.SAE(Simultaneous Authentication of Equals):WPA3 使用 SAE 取代了 WPA2 中的 PSK 認證方法,這是一種基於密鑰交換的協定。即使使用者設置的密碼較弱,SAE 也能防止暴力破解攻擊,並提供更安全的密鑰交換機制。

2.個人模式與企業模式:

•個人模式:通過 SAE 來加強對個人用戶的密鑰交換安全。
•企業模式:提供更強的 192-bit 加密強度,適合高安全需求的企業網絡。
3.前向保密(Forward Secrecy):WPA3 支持前向保密,確保即使某天密鑰被洩露,過去的數據傳輸也無法被解密,這是針對長期網絡安全的一個重要改進。

4.更強的公共 Wi-Fi 安全性:WPA3 引入了 OWE(Opportunistic Wireless Encryption),即使在無需密碼的公共 Wi-Fi 網絡中,數據傳輸也會自動加密,防止中間人攻擊。

5.物聯網(IoT)設備支持:WPA3 為物聯網設備提供了更簡單的連接方式,讓安全連接變得更方便。

WPA3 的優勢:
•抵禦暴力破解和離線攻擊的能力更強。
•在公共 Wi-Fi 場景下增強了數據保護。
•改進了弱密碼保護,即使用戶設置簡單密碼,仍能保障安全。

WPA 系列加密標準的應用
1.家庭網路:

•家庭使用 Wi-Fi 時,通常會使用 WPA2 PSK 模式。隨著 WPA3 的推出,新設備可以轉向 WPA3 個人模式,確保更強的密碼安全性。
2.企業網路:

•企業通常採用 WPA2 或 WPA3 企業模式,利用 RADIUS 伺服器來提供身份驗證,確保員工訪問公司網絡時的高安全性。
3.公共 Wi-Fi 熱點:

•公共 Wi-Fi 場景下,WPA3 的 OWE 能夠在不影響使用者方便連接的前提下,自動加密數據,保護使用者免受中間人攻擊。
總結
WPA、WPA2 和 WPA3 代表了 Wi-Fi 網絡安全的三個主要發展階段。隨著網絡攻擊變得越來越複雜,WPA 系列的加密標準也不斷演進。WPA3 是目前最先進的加密標準,提供了更強的安全性和更多的保護措施,特別是在公共 Wi-Fi 和弱密碼防護方面的改進使其成為現代 Wi-Fi 安全的首選技術。隨著更多設備支持 WPA3,未來無線網路的安全性將進一步提升。


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