使用 PEAP 和密码确保无线 LAN 的安全

简介:选择无线 LAN 的安全策略

更新日期: 2004年05月27日

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本页内容
简介简介
有关无线网络的争论 有关无线网络的争论
如何真正确保 WLAN 的安全如何真正确保 WLAN 的安全
选择正确的 WLAN 选项选择正确的 WLAN 选项
小结小结
参考参考

简介

无线局域网 (WLAN) 技术是一个有争议的主题。已部署 WLAN 的组织关注其是否安全;未部署 WLAN 的组织担心错过提高用户工作效率以及降低拥有成本的良机。对于将 WLAN 用于企业计算是否安全这个问题,仍存在许多疑惑。

自从发现第一代 WLAN 存在安全缺陷以来,分析师和网络安全公司就一直努力解决这些问题。某些分析师和网络安全公司主要致力于查找无线安全缺陷的原因。其他分析师和网络安全公司则致力于研究安全缺陷:有的引入了一组不同的安全漏洞;有的需要昂贵的专用硬件;其余则通过依靠其他可能比较复杂的安全技术(例如,虚拟专用网络 (VPN))彻底避开了 WLAN 安全性这个问题.

与此同时,电气与电子工程师协会 (IEEE) 以及其他标准机构和团体一直致力于重新定义和改进无线安全标准,以便 WLAN 能够经受住二十一世纪初恶劣的安全环境的考验。在标准机构和业界领导者的不断努力下,“WLAN 安全性”已不再是一个有争议的主题。如今,部署和使用 WLAN 时大可不必担心 WLAN 的安全性。

本文档介绍了 Microsoft® 提供的两个 WLAN 安全性解决方案,并解答了有关 WLAN 是否安全以及确保其安全的最佳途径方面的问题。

无线解决方案概述

本文档旨在帮助您选择可确保您所在组织的 WLAN 安全的最佳方法。为此,本文档介绍了以下四个方面的内容:

有关无线 LAN(以及与其相关的安全性问题)的争论

使用安全 WLAN 标准

其他策略,例如 VPN 和 Internet 协议安全 (IPsec)

选择正确的 WLAN 选项

Microsoft 基于某些机构(例如,IEEE、Internet 工程任务组 [IETF] 和 Wi-Fi 联盟)提供的开放标准提供了两个 WLAN 解决方案。这两个解决方案分别称作“确保无线 LAN 的安全 — Windows Server 2003 证书服务解决方案”和“使用 PEAP 和密码确保无线 LAN 的安全”。顾名思义,前者使用公钥证书对 WLAN 的用户和计算机进行身份验证,后者则使用简单的用户名和密码。但两者的基本体系结构却非常相似。它们都基于 Microsoft Windows® Server™ 2003 基础结构以及 Microsoft Windows XP 和 Microsoft Pocket PC 2003 客户端。

尽管从标题中很难看出,但这两个解决方案的目标受众是不同的。“确保无线 LAN 的安全 — Windows Server 2003 证书服务解决方案”主要面向信息技术 (IT) 环境相对比较复杂的大型组织;而“使用 PEAP 和密码确保无线 LAN 的安全”则简单很多,并且可以由小型组织轻松地进行部署。

但这并不意味着密码身份验证不能用于大型组织(或证书身份验证不适合于小型组织),它仅仅反映了特定技术更可能适用于的组织类型。下表显示一个简单的决策树,用于帮助您选择适合于您的组织的解决方案。可用的三个主要选项包括:

Wi-Fi 保护访问 (WPA) 预共享密钥 (PSK),用于非常小的企业和家庭办公室。

基于密码的 WLAN 安全性,用于不使用且不需要证书的组织。

基于证书的 WLAN 安全性,用于需要证书并可以部署证书的组织。

这些选项将在本文档的后面部分进行介绍,并可能将后两个选项的功能合并以提供一个混合解决方案。

图 1:用于 Microsoft 无线 LAN 解决方案的决策树。

图 1:用于 Microsoft 无线 LAN 解决方案的决策树。
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有关无线网络的争论

显而易见,WLAN 对于当今的企业具有很强的吸引力。WLAN 技术已经以一种形式或另一种形式存在了近十年,但一直到最近才开始崛起。仅当其可靠、标准化以及低成本的技术满足了人们在更灵活的工作方式以及更普遍的连接方面日益增长的需求时,WLAN 才真正开始崛起。然而,在该技术迅速崛起的同时,也暴露了第一代 WLAN 的某些严重的安全缺陷。本部分介绍了 WLAN 的优势(功能)和不足(安全性)。

无线 LAN 的优势

WLAN 技术的优势主要分为两方面:核心业务优势和运营优势。核心业务优势包括:提高了雇员的工作效率、提高了业务进程的速度和效率以及增大了创建全新业务功能的可能性。运营优势包括:降低管理成本、降低资本支出。

核心业务优势

WLAN 的核心业务优势来源于员工灵活性和机动性的提高。

员工摆脱了办公桌的束缚,可以自由地在办公室中活动,同时不会失去与网络的连接。了解一些有关机动性和网络灵活性的提高如何使企业受益的示例,将对您有所帮助。

通过建立与企业局域网 (LAN) 的透明连接,在办公室与办公室间活动的人、进入办公室的远程工作人员都节省了不少时间并避免了很多麻烦。无线网络覆盖的任何物理位置都可即时建立可用连接,而无需寻找网络端口、电缆或 IT 人员来帮助您连接到网络。

无论知识顾问位于建筑物的任何位置,您都可与之保持联系。通过电子邮件、电子日历和聊天技术,员工无论在开会还是离开办公室,都可保持联机。

联机信息随时可用。如果会议中有人急需检索上月的图形报告或更新演示文稿,无需中断会议。这将极大提高会议的质量和效率。

同时也提高了组织灵活性。随着团队和项目结构的更改,快速、轻松地移动办公桌,甚至移动整个办公室都会成为可能,因为员工不再受到办公桌的束缚。

新设备和应用程序与企业 IT 环境的集成已显著得到改进。直到最近,个人数字助理 (PDA) 和 Tablet PC 等设备已成为企业 IT 外围环境的常用执行工具;在组织支持无线网络之后,这些设备的集成性和有用性将得到显著提高。随着无线计算机、设备和应用程序步入先前的无网络领域(如生产车间、医院病房、商店和饭店),以前不曾接触 IT 的员工和业务进程都将因此而受益。

不同的组织将赢得不同的优势;与您的组织相关的优势取决于许多因素,例如,业务的性质、员工的数量和地理分布。

运营优势

WLAN 技术的主要运营优势为较低的资金和运营成本,并可以归纳为以下几点:

建筑物联网的成本大幅度降低。尽管多数办公室空间都铺设了网络电缆,但仍有许多其他工作场所(例如,工厂、仓库和商店)尚未铺设。无线网络还可以在无法建立有线网络的位置(例如,户外、海上甚至战场)提供。

可以根据组织需求来调整网络(如果需要,甚至可以每天调整),使之满足不同层次的需求;在给定位置部署高度集中的无线接入点 (AP) 要比增加有线网络的端口数容易得多。

构建基础结构再也不需要考虑资金;您可以轻松地将无线网络基础结构移动到新的建筑物,而有线网络永远是固定的。

无线 LAN 的安全问题

尽管 WLAN 具有上述优势,但与其相关的许多安全问题还是限制了该技术的使用;尤其是在那些比较关注安全性的部门,例如金融和政府部门。尽管将无保护的网络数据传播给周围地区的人,危险是显而易见的,但目前仍有相当多的 WLAN 安装未启用安全。尽管大多数业务已经实施了某种形式的无线安全性,但这种安全性通常仅采用基本的第一代功能,按照现今的标准来看,它所提供的保护是远远不够的。

在最初的 IEEE 802.11 WLAN 标准诞生之时,安全性根本不像现在这样引起人们如此广泛的关注。安全威胁的程度和复杂度远不如现在,同时无线技术的采用也仅处于起步阶段。就是在这种背景下,名为有线对等保密 (WEP) 的第一代 WLAN 安全方案诞生了。WEP 低估了使无线安全性“等同于”有线安全性所需的措施。相比之下,现代 WLAN 安全方法可以在一个不利的环境(例如,在一个没有明确的物理或网络边界的无线环境)中工作。

必须将第一代静态 WEP(使用共享密码保护网络)和使用 WEP 加密以及强大的身份验证和加密密钥管理的安全方案区分开。前者是一个包括身份验证和数据保护的完整安全方案,在本文档中称作“静态 WEP”。而动态 WEP 仅定义数据加密以及用作更安全的解决方案(如本文档后面部分所述)的一部分的完整性方法。

静态 WEP 中发现的安全缺陷意味着,受其保护的 WLAN 面临多种类型的安全威胁。免费提供的“审核”工具(如 Airsnort 和 WEPCrack)对于入侵静态 WEP 保护的无线网络这样的威胁根本不起作用。显而易见,不安全的 WLAN 同样也暴露在这些安全威胁之下;只是攻击所需的技术、时间和资源较少。

在了解现代 WLAN 安全解决方案的工作方式之前,了解一下 WLAN 的主要安全威胁会很有帮助。下表归纳了这些安全威胁。

表 1:WLAN 的主要安全威胁

威胁威胁描述

窃听(数据泄漏)

窃听网络传输数据可导致机密数据泄漏、未保护的用户凭据泄漏,以及身份被盗用。还使得有经验的入侵者能够收集您的 IT 环境相关信息,然后利用这些信息攻击其他情况下不易遭到攻击的系统或数据。

截获和修改传输数据

如果攻击者可以访问网络,他(或她)便可插入恶意计算机来截获和修改两个合法方之间交换的网络数据。

哄骗

如果可以访问内部网络,入侵者便可以采用一些在网络外部无效的方法伪造表面上合法的数据,例如,一封哄骗性的电子邮件。相比之下,员工(包括系统管理员)通常更容易相信来自企业网络内部的信息,而不是来自网络外的信息。

拒绝服务 (DoS)

一个狡猾的攻击者可能会以各种方式触发 DoS 攻击。例如,他们会通过简单的技术(如微波炉)触发无线电级信号干扰。复杂的攻击多是针对低层无线协议本身;不很复杂的攻击则通过向 WLAN 发送大量的随机流量而使网络堵塞。

免费下载(或资源盗用)

入侵者最邪恶的举动是利用您的网络作为自己访问 Internet 的自由访问点。这虽不像其他威胁那么有杀伤力,但至少不仅会降低合法用户的服务可用级别,还可能会引入病毒和其他安全威胁。

偶然威胁

某些 WLAN 功能可使无意的威胁引发祸端。例如,合法访问者可能在启动便携式计算机时无意间连接了您的网络,然后自动连接到您所在的 WLAN。现在,访问者的便携式计算机是病毒侵入网络的潜在入口点。这种安全威胁只是不安全 WLAN 中存在的一个问题。

恶意 WLAN

即便您的公司尚未正式启用 WLAN,您仍会受到在您的网络上出现的非托管 WLAN 的威胁。热心的雇员购买的低价位 WLAN 硬件会使您的网络出现意外的安全漏洞。

集中于静态 WEP 的 WLAN 安全问题已引起媒体的广泛关注。尽管存在可以抵御这些安全威胁的优秀安全解决方案,但各种规模的组织对于 WLAN 仍持谨慎态度;很多组织已终止 WLAN 技术的部署,甚至完全禁止该技术的使用。下面列出了造成这种困惑以及 WLAN 与网络不安全性相关的这个普遍误解的某些主要因素:

针对哪种 WLAN 技术安全、哪种不安全的普遍存在的不确定性。在发现静态 WEP 中存在的一系列缺陷后,各个企业对所有 WLAN 安全措施产生了怀疑。那些声称已解决上述问题的正式标准和专有解决方案的内容令人怀疑,且在消除混乱方面收效甚微。

无线网络是不可见的;这不仅使网络安全管理员产生心理上的不安,而且还引发了一个安全管理问题。尽管您可以真实看到入侵者将电缆插入有线网络,但要对入侵 WLAN 有所察觉却并非易事。门和窗一类的传统物理安全防御工具可以帮助保护有线网络,但对“无线”攻击者却起不到任何保护作用。

现在,人们对信息安全性的关注程度较之以前要高很多。企业要求其系统具有更高程度的安全性,并且拒不接受任何可能招致安全漏洞的技术。

随着这种安全意识的不断提高,越来越多的国家/地区以及行业部门纷纷制定了数据安全性管理方面的法律和规章要求。其中最为人知的一个示例是美国政府颁布的处理个人保健数据的医疗保险便利和责任法案 1996 (HIPAA),其中规定了个人保健数据的处理方法。

如何真正确保 WLAN 的安全

自从发现 WLAN 的安全漏洞(如上所述)以来,为找到这些安全漏洞的补救措施,顶级网络供应商、标准机构以及分析师投入了大量的精力。由此产生了许多有关 WLAN 安全性问题的解决方法。主要解决方法如下:

不部署 WLAN 技术

仍旧使用 802.11 静态 WEP 安全性

使用 VPN 保护 WLAN 中的数据

使用 IPsec 保护 WLAN 流量

使用 802.1X 身份验证和数据加密来保护 WLAN

这些策略根据安全性、功能性和使用性等综合因素的满意度,按由低到高的顺序列出;但在某种程度上而言,这是一个主观的判断。Microsoft 倾向于最后一个选项:使用 802.1X 身份验证和 WLAN 加密。该方法在下一部分中进行了介绍,然后针对前面(表 1)列出的主要 WLAN 安全威胁进行衡量。其他方法的优点和缺点也在本文档的后面部分(在本部分之后)进行了介绍。

使用 802.1X 身份验证和数据加密保护 WLAN

该方法有很多优点值得推荐(但其标题和晦涩难懂的术语组不包括在内)。在介绍基于该方法的解决方案的优点之前,必须弄清几个术语并介绍此解决方案的工作方式。

了解 WLAN 安全性

保护 WLAN 涉及三个主要元素:

对连接到网络的人(或设备)进行身份验证,以确保知道正在尝试连接的人或设备的身份。

对使用 WLAN 的人或设备进行授权,以便控制对其拥有访问权限的用户。

防止网络上传输的数据被窃听以及在未经授权的情况下被修改。

除这些项以外,可能还需要审核功能,尽管审核主要是一个检查和加强这三个元素的方法。

网络身份验证和授权

静态 WEP 安全性依赖一个简单的共享机密(密码或密钥)向 WLAN 进行身份验证。拥有此机密密钥的任何人都可以访问 WLAN。原始的 WEP 标准并未提供用于自动更新或分发这些密钥的方法,因此要定期更改这些密钥将非常困难。WEP 中的加密漏洞意味着,攻击者只需使用简单的工具即可发现静态 WEP 密钥。

为了提供一个更强大的身份验证和授权方法,Microsoft 和其他一些供应商提出了一个使用 802.1X 协议的 WLAN 安全框架。802.1X 是一个 IEEE 标准,用于对网络访问进行身份验证,还可用于管理保护流量所需的密钥。其使用范围不仅限于无线网络;许多高端有线 LAN 交换机上也实施了该标准。

802.1X 协议涉及网络用户、网络访问(或网关)设备(例如,无线 AP)以及 RADIUS(远程身份验证拨号用户服务)服务器形式的身份验证和授权服务。RADIUS 服务器的作用是验证用户凭据并授权用户对 WLAN 进行访问。

1X 依赖一个称作可扩展身份验证协议 (EAP) 的 IETF 协议,用于在客户端和 RADIUS 服务器(由 AP 进行中继)之间进行身份验证对话。EAP 是一个常规的身份验证协议,它支持多个验证方法(这些方法基于密码、数字证书或其他类型的凭据)。

由于 EAP 是一个可插入的身份验证方法,因而不必使用任何一个 EAP 标准身份验证类型。在不同的情况下,应使用不同的 EAP 方法(使用不同的凭据类型和身份验证协议)。后面部分将对如何在 WLAN 身份验证中使用 EAP 方法进行介绍。

WLAN 数据保护

1X 身份验证和网络访问只是该解决方案的一部分。另一个重要的部分是如何保护无线网络流量。

如果静态 WEP 包含一个用于定期自动更新加密密钥的方法,则可以改善前面介绍的 WEP 数据加密中的安全缺陷。用于破解静态 WEP 的工具需要收集使用同一密钥加密的某个数据包与一千万个数据包之间传输的数据。由于静态 WEP 密钥通常在数个星期和数个月内保持不变,因此攻击者通常可以轻松地收集该数量的数据。由于 WLAN 中的所有计算机都共享同一静态密钥,因此可以获取 WLAN 中所有计算机的数据传输以帮助破解该密钥。

使用基于 802.1X 的解决方案,可以使加密密钥经常更改。在 802.1X 安全身份验证过程中,EAP 方法生成一个对于每个客户端都唯一的加密密钥。为了防止 WEP 破解攻击(如上所述),RADIUS 服务器定期强制生成新的加密密钥。这样,便可以通过一种更安全的方式使用 WEP 加密算法(可在最新的 WLAN 硬件中找到)。

WPA 和 802.11i

尽管使用 802.1X 动态重新加密的 WEP 对于多个实际用途比较安全,但仍存在一些有待解决的问题,包括:

WEP 使用单独的静态密钥用于诸如广播数据包这样的全局传输。与根据用户的密钥不同,全局密钥并不定期更新。尽管机密数据不可能使用广播进行传输,但由于对全局传输使用静态密钥,因此使攻击者可以发现网络相关信息,例如 IP 地址以及计算机和用户名。

WEP 保护网络框架在完整性保护方面性能较差。通过使用加密技术,攻击者可以修改 WLAN 框架中的信息并更新框架的整体性校验值,同时不会被接收者发现。

随着 WLAN 传输速度的提高以及计算能力和加密技术的改进,WEP 密钥将必须以更高的频率进行更新。这可能会给 RADIUS 服务器带来无法接受的负载。

为解决这些问题,IEEE 正着手制定一个称作 802.11I 的新 WLAN 安全标准;该标准也称作强健的安全网络 (RSN)。Wi-Fi 联盟(一个顶级 Wi-Fi 供应商联盟)采用 802.11i 的一个早期版本,并将其发布到一个称作 WPA(Wi-Fi 保护访问)的行业标准中。WPA 包含 802.11i 功能的一个大型子集。通过发布 WPA,Wi-Fi 联盟可以强制所有带有 Wi-Fi 徽标的设备遵守 WPA,并可以使 Wi-Fi 网络硬件提供商在 802.11i 发布之前提供标准化的高安全性选项。WPA 集合了一套安全功能,它们目前被广泛认为是确保 WLAN 安全的最安全技术。

WPA 包含两个模式;一个使用 802.1X 和 RADIUS 身份验证(简称为 WPA),另一个是用于 SOHO 环境的更简单的方案,它使用预共享密钥(称作 WPA PSK)。WPA 将强大的加密与 802.1X 的强大身份验证和授权机制结合在一起。WPA 数据保护通过以下方式消除了 WEP 的已知漏洞:

针对每个数据包使用唯一的加密密钥

使用更长的初始化向量,通过添加额外的 128 位密钥资料来有效地使密钥空间增大一倍

添加了一个不易于篡改或哄骗的已签名的消息整体性校验值,

合并加密的帧计数器,以阻止重播攻击

但是,由于 WPA 使用的加密算法与 WEP 使用的算法类似,因而可以在使用简单的固件升级的现有硬件上实施它。

WPA 的 PSK 模式也可以使小型组织和家庭办公人员使用共享的密钥 WLAN,同时不会引起任何静态 WEP 安全漏洞(只要所选的预共享密钥足够强大,可以避开简单的密码猜测攻击即可)。与基于 RADIUS 的 WPA 以及动态 WEP 一样,为每个无线客户端生成单个加密密钥。预共享密钥用作身份验证凭据;如果拥有该密钥,则授权您使用 WLAN 并接收唯一的加密密钥来保护该数据。

802.11i (RSN) 将为 WLAN 提供更高级别的安全性(包括对 DoS 攻击的更出色的防范);802.11i 预计将在 2004 年年中发布。

EAP 身份验证方法

根据其名称中“可扩展”的含义,EAP 支持许多身份验证方法,。这些方法可以使用不同的身份验证协议,例如 Kerberos、传输层安全性 (TLS) 和使用一组凭据类型(例如,密码、证书一次性密码令牌和生物特征)的 Microsoft 质询握手身份验证协议 (MS-CHAP)。尽管在理论上任何 EAP 方法都可以和 802.1X 一起使用,但是并非所有方法都适于和 WLAN 一起使用;尤其是,所用方法必须适合于在未受保护的环境中使用,并且必须可以生成加密密钥。

WLAN 使用的主要 EAP 方法包括 EAP-TLS、受保护的 EAP (PEAP)、隧道 TLS (TTLS) 和轻型 EAP (LEAP)。这些方法中,受 Microsoft 支持的有 PEAP 和 EAP-TLS。

EAP-TLS

EAP-TLS 是一个 IETF 标准 (RFC 2716),并可能是在无线客户端和 RADIUS 服务器上最受支持的一个标准。该方法使用公钥证书对无线客户端和 RADIUS 服务器进行身份验证,方法是在两者之间建立加密的 TLS 会话。

PEAP

PEAP 是一个两阶段的身份验证方法。第一阶段建立与服务器的 TLS 会话,并使客户端可以通过使用服务器的数字证书对服务器进行身份验证。第二阶段需要在 PEAP 会话中为第二个 EAP 方法建立隧道的以对访问 RADIUS 服务器的客户端进行身份验证。这样,PEAP 便可以使用各种客户端身份验证方法,包括使用 MS-CHAP 版本 2 (MS-CHAP v2) 协议的密码和使用在 PEAP 中建立隧道的 EAP-TLS 的证书。EAP 类型(例如 MS-CHAP v2)不够安全,无法在没有 PEAP 保护的情况下使用,因为 EAP 类型容易遭受脱机字典攻击。行业中广泛支持 PEAP,并且 Microsoft Windows XP SP1 和 Pocket PC 2003 具有对 PEAP 的内置支持。

TTLS

TTLS 是一个类似于 PEAP 的两阶段协议,它使用 TLS 会话保护隧道客户端身份验证。除了隧道 EAP 方法以外,TTLS 还可以使用非 EAP 版本的身份验证协议,例如 CHAP 和 MS-CHAP 等。Microsoft 和 Cisco 并不支持 TTLS,但可以从其他供应商那里获取用于多种平台的 TTLS 客户端。

LEAP

LEAP 是一个由 Cisco 开发的专有 EAP 方法,它使用密码对客户端进行身份验证。尽管 LEAP 很流行,但它仅适用于 Cisco 和其他一些供应商提供的硬件。LEAP 也具有多个已发布的安全漏洞,例如容易遭受脱机字典攻击(使攻击者能够发现用户的密码)和中间人攻击。在域环境中,LEAP 只能对访问 WLAN 的用户进行身份验证,而不能对计算机进行身份验证。由于不能对计算机进行身份验证,计算机组策略将无法正确执行,软件安装设置、漫游配置文件和登录脚本可能都会失败,并且用户可能无法更改到期的密码。

某些 WLAN 安全解决方案将 802.1X 与其他 EAP 方法结合在一起使用。其中的某些 EAP 方法(例如,EAP-MD5)在用于 WLAN 环境时具有严重的安全漏洞,因此切勿使用。其他 EAP 方法支持使用一次性密码令牌和其他身份验证协议(例如,Kerberos)。这些方法尚未对 WLAN 市场造成任何大的影响。

具有 WLAN 数据保护的 802.1X 的优势

下表归纳了 802.1X 解决方案的主要优势:

高安全性:该解决方案是一个高安全性的身份验证方案,因为它可以使用客户端证书或用户名和密码。

更强的加密:该解决方案增强了网络数据的加密。

透明性:该解决方案提供了对 WLAN 的透明身份验证和连接。

用户和计算机身份验证:该解决方案使得能够对用户和计算机进行单独的身份验证。单独的计算机身份验证可以管理计算机,甚至在没有用户登录的情况下也可以进行。

低成本:网络硬件的成本较低。

高性能:由于加密在 WLAN 硬件中执行,而不是由客户端计算机 CPU 执行,因此 WLAN 加密对客户端计算机的性能级别没有影响。

802.1X 解决方案也有几个值得注意的事项。

尽管 802.1X 具有近乎通用的使用性,但是使用不同的 EAP 方法意味着互操作性并不能始终得到保证。

WPA 仍处于起步阶段,可能无法用于较早版本的硬件。

下一代 RSN (802.11i) 仍待审核,并且需要部署硬件和软件更新(网络硬件通常需要固件更新)。

然而,这些都属于小问题,远不如其优势那样重要;尤其是与备用方法(稍后介绍)的严重缺陷相比。

802.1X 解决方案对安全威胁的适应性

WLAN 的主要安全威胁已在本文档前面部分(表 1)中予以介绍。下表根据基于 802.1X 和 WLAN 数据保护的解决方案对这些威胁进行了重新评估。

表 2:根据建议解决方案评估的安全威胁

威胁缓解

窃听(数据泄漏)

动态分配并经常定期更改加密密钥。密钥对每个用户会话唯一意味着,只要密钥刷新足够频繁,使用当前已知的任何方法均无法发现密钥并访问数据。

WPA 通过更改每个数据包的加密密钥,提供了更高的安全性。全局密钥(保护广播流量)是按数据包重新加密的。

截获和修改传输数据

在无线客户端和无线 AP 之间执行数据整体性和强大的数据加密,可以确保恶意用户无法截获和修改传输数据。

客户端、RADIUS 服务器和无线 AP 间的相互身份验证使攻击者难以进行模拟。

WPA 使用 Michael 协议提高了数据的整体性。

哄骗

安全的网络身份验证使未授权的个人无法连接网络或引入哄骗数据。

DoS

通过使用 802.1X 控制对 WLAN 的访问,可以防止网络层的数据泛滥攻击和其他 DoS 攻击。对于动态 WEP 或 WPA 中的低级 802.11 DoS 攻击,没有任何防御措施。802.11i 标准将解决该问题。

然而,即便是这个新标准也无法免受网络物理层(无线电级)的干扰。

这些漏洞是当前 802.11 WLAN 的一个特征,且本文档后面介绍的所有其他选项都存在这些漏洞。

免费下载(资源盗用)

强身份验证的要求禁止了未经授权的网络使用。

偶然威胁

安全身份验证的要求防止了意外的 WLAN 连接。

恶意 WLAN

尽管该解决方案并未直接处理恶意无线 AP,但是通过实施安全无线解决方案(例如,本解决方案),可以打消设置非正式 WLAN 的动机。

然而,应计划创建并发布一个禁止使用未批准 WLAN 的明确策略。要执行该策略,可以使用在网络中进行无线 AP 硬件地址扫描的软件以及手提式 WLAN 检测设备。

其他用于 WLAN 安全性的方法

上一部分详细介绍了 802.1X 身份验证和 WLAN 数据保护。本部分详细介绍了其他四个先前列出(在“如何真正确保 WLAN 的安全”部分的开头列出)的、用于 WLAN 安全性的备用方法。

列出的四个方法是:

不部署 WLAN 技术

仍旧使用 802.11 静态 WEP 安全性

使用 VPN 保护 WLAN 中的数据

使用 IPsec 保护 WLAN 流量

下表归纳了这些方法与基于 802.1X 的解决方案之间的主要差别(但不包括“不部署 WLAN”选项,因为该选项无法直接与其他选项进行比较)。后续部分对这些选项进行了更为详细的介绍。

表 3:WLAN 安全性方法之间的比较

功能802.1X WLAN静态 WEPVPNIPsec

身份验证 (1)

是,

但并不是使用共享密钥身份验证的 VPN

是,

如果使用证书或 Kerberos 身份验证

强数据加密

WLAN 的透明连接和重新连接

用户身份验证

计算机

身份验证(2)

广播和多播流量已保护

需要其他网络设备

RADIUS 服务器

VPN 服务器、RADIUS 服务器

确保对 WLAN 自身访问的安全

(1) 许多使用 IPsec 隧道模式的 VPN 实施使用一个称作 XAuth 的弱共享密钥身份验证方案。

(2) 计算机身份验证意味着,计算机将保持与 WLAN 和企业网络的连接,甚至在没有用户登录到该计算机的情况下也如此。此功能对以下 Windows 域功能的正常工作是必需的:

漫游用户配置文件

计算机组策略设置(尤其是启动脚本和部署的软件)

使用组策略部署的用户登录脚本和软件

备用 1 — 不部署 WLAN 技术

对于处理 WLAN 安全威胁而言,通过不部署任何 WLAN 来彻底避开这些威胁可能是最明显的方法。除了必须放弃本文档前面部分中概述的 WLAN 好处之外,此策略并非没有缺陷。采用该方法的组织必须处理 META Group 所谓的“价格延迟”问题,而该问题不仅仅是一个机会成本的问题。许多公司在十多年前已开始使用有线 LAN,但缺少专业管理;META 组的研究和发现正是基于对这种方式的分析。多数情况下,中心 IT 部门被迫作出反应,着手控制 LAN 部署。通常情况下,重新部署大量独立且通常不兼容的部门 LAN,所需成本很大。有关详细信息,请参阅“How Do I Limit My Exposure Against the Wireless LAN Security Threat?The New Realities of Protecting Corporate Information”(英文)一文,该文章是 META Group 在 2002 年 12 月 18 日发表的。

而这种威胁现在又开始降临到 WLAN,尤其在是在大型组织中,因为在大型组织中看不到每个位置发生的事情。WLAN 无人管理的基层部署(由极低的组件成本带来)可能是最糟糕的方案。因为这使组织受到前面介绍的所有安全威胁,任何中心 IT 小组都不了解发生的具体情况,也就无法采取措施对抗这些威胁。

这一点暗示着,如果您的策略未采纳 WLAN 技术,则需积极而非消极地继续此策略。您应使用清晰发布的策略来备份此决策,确保所有员工了解此决策以及违反它所带来的后果。您可能还会考虑使用扫描设备和网络数据包监视器,来检测您的网络上是否使用了未经授权的无线设备。

备用 2 — 使用 802.11 基础安全性(静态 WEP)

基础 802.11 安全性(静态 WEP)使用共享密钥控制网络访问,并使用同一密钥来加密无线流量。这个简单的授权模型通常由基于 WLAN 卡硬件地址的端口筛选进行补充,尽管此模型不是 802.11 安全性的一部分。该方法的主要优点在于它的简单性。尽管该方法为不安全的 WLAN 提供了一定程度的安全性,但它存在严重的管理和安全缺陷,尤其是对较大的组织而言。

下面列出了使用 WEP 的缺点:

使用一个带有 WLAN 适配器和破解工具(例如 Airsnort 或 WEPCrack)的 PC,在一个忙碌的网络上只需几个小时的时间便可以发现静态 WEP 密码。

WEP 最严重的缺陷是没有用于动态分配或更新网络加密密钥的机制。如果没有 802.1X 和 EAP 执行定期的密钥更新,WEP 使用的加密算法很容易遭受密钥发现的攻击(如前所述)。

静态密钥可以更改,但在 AP 和无线客户端上更改静态密钥通常需要手动进行,并且通常需要耗费大量的时间。更糟糕的是,必须在客户端和 AP 上同时进行密钥更新,否则客户端连接将会断开。实际上,该操作非常困难,以致密钥通常保持不变。

静态密钥需要在 WLAN 的所有用户和所有无线 AP 中共享。在大量用户和设备之间共享的机密不可能长时间保持机密性。

WEP 基于 WEP 密钥赋予 WLAN 非常有限的访问控制机制。如果发现网络名(这一点很容易做到)及 WEP 密钥,即可连接到网络。

一种改进方法是,将无线 AP 配置为只允许一组预先定义的客户端网络适配器地址。该方法通常称作媒体访问控制 (MAC) 地址筛选;MAC 层是指网络适配器的低级固件。

访问控制的网络适配器地址筛选本身存在以下问题:

管理性非常差。仅仅维护少量客户端的硬件地址列表都非常困难。而且,将该列表发布到所有 AP 并使其在所有 AP 上同步是个难度很大的挑战。

可伸缩性很差。AP 具有筛选器表大小限制,从而限制了可支持的客户端数。

没有可使 MAC 地址与用户名相关联的方法,您只能通过计算机身份而非用户身份进行身份验证。

入侵者通过哄骗可能得到许可的 MAC 地址。如果发现合法 MAC 地址,入侵者很容易使用此地址,而不是适配器上的预定义地址。

由于跨多个位置管理密钥更新非常困难,因此预共享密钥解决方案只适用于少数用户和 AP。WEP 的加密缺陷意味着,即使在很小的环境中,WEP 的可用性仍非常令人怀疑。

然而,WPA 的预共享密钥模式确实为小型组织提供了出色的安全性,而且所需的基础结构的开销很低。很多硬件都支持 WPA PSK,而且 WLAN 客户端可以进行手动配置。这应被当作 SOHO 环境的配置选项。

备用 3 — 虚拟专用网络

VPN 可能是最流行的网络加密形式;许多人依赖于经过测试且可以信赖的 VPN 技术来保护通过 Internet 发送的数据的机密性。发现静态 WEP 的漏洞后,VPN 很快被当作为一种确保 WLAN 传输数据的安全的方式。该方法受到分析师(例如,Gartner Group)的认可,并得到 VPN 解决方案供应商的广泛推广。

VPN 是一种用于确保安全地通过危险网络(例如,Internet)的卓越解决方案(尽管 VPN 实施的质量有所不同)。但它并不是用于确保内部 WLAN 安全的最佳解决方案。对于此类应用程序,VPN 提供的安全性较之 802.1X 解决方案略高一点或基本持平,而复杂性和成本却显著增加,同时使用性降低,并导致重要的功能部分不起作用。

注意:这不同于使用 VPN 确保公共无线 LAN 热点流量的安全。保护通过危险远程网络进行连接的用户的网络数据是 VPN 的合法使用。在这种类型的方案中,用户期望安全连接在入侵性方面比 LAN 连接高,而在功能性方面比 LAN 连接低;但在其公司的内部网络中却不期望看到这种情况。

下面列出了使用 VPN 保护 WLAN 的优点:

多数组织已部署了 VPN 解决方案,因此用户和 IT 人员对该解决方案比较熟悉。

VPN 数据保护通常使用软件加密,而软件加密的算法较之基于硬件的加密更容易更改和更新。

您可以使用价格相对较低的硬件,这是因为 VPN 保护与 WLAN 硬件无关(尽管支持 802.1X 的网络硬件的价格费用已逐渐消失。)

使用 VPN 代替原 WLAN 安全性的缺点包括:

VPN 缺乏用户透明性。VPN 客户端通常要求用户手动初始化与 VPN 服务器的连接;因而,该连接将永远不会像有线 LAN 连接一样透明。除了标准网络或域登录之外,非 Microsoft VPN 客户端可能还会在连接时要求提供登录凭据。如果因 WLAN 信号较弱或因用户在 AP 之间漫游导致 VPN 断开,则用户必须重新连接。

由于 VPN 连接只由用户进行初始化,因此空闲、注销的计算机将无法连接到 VPN(因而也不会连接到企业 LAN)。因此,除非用户已登录,否则将无法远程管理或监视计算机。某些计算机组策略对象 (GPO) 设置(例如,启动脚本和计算机指定的软件)将永远不会应用。

漫游配置文件、登录脚本以及使用 GPO 部署给用户的软件可能不会按预期方式工作。除非用户选择从 Windows 登录提示下使用 VPN 连接进行登录,否则该计算机在用户登录并初始化 VPN 连接前,将不会连接到企业 LAN。在此之前进行的安全网络访问尝试将失败。使用非 Microsoft VPN 客户端可能无法通过 VPN 连接进行完整的域登录。

从待机或休眠状态恢复并不会自动重新建立 VPN 连接;用户必须手动建立连接。

尽管 VPN 隧道中的数据已被保护,但 VPN 并未向 WLAN 自身提供保护。入侵者仍可以连接到 WLAN,并可以尝试探测或攻击任何连接到该 WLAN 的设备。

VPN 服务器将成为瓶颈。所有访问企业 LAN 的 WLAN 客户端都以此 VPN 服务器为通道。VPN 设备通常为大量速度相对较低的远程客户端提供服务;因此,大多数 VPN 网关将无法处理以 LAN 全速运行的数十个或数百个客户端。

VPN 设备的附加硬件和持续管理成本很可能比原 WLAN 解决方案高很多。除 WLAN AP 以外,每个站点通常还需要其自身的 VPN 服务器。

当客户端在 AP 之间漫游时,VPN 会话更容易断开。尽管应用程序通常会容忍切换无线 AP 时造成的瞬间断开,但 VPN 会话通常会断开并需要用户手动重新连接。

VPN 服务器和客户端软件许可证的成本以及部署该解决方案的成本,可能是非 Microsoft VPN 解决方案面临的问题。您可能还关心 VPN 客户端软件的兼容性,因为非 Microsoft 客户端通常替换核心的 Windows 功能。

许多分析师和供应商私下认为 VPN 安全性始终优于 WLAN 安全性。尽管这一点对于静态 WEP 可能是正确的,但却并不适用于基于 802.1X EAP 的解决方案(如本文档所述)。尤其是,VPN 身份验证方法的安全性通常要差很多,因此不可能更强大。例如,Microsoft 支持的 WLAN 解决方案使用与 VPN 解决方案完全一样的 EAP 身份验证方法(EAP-TLS 和 MS-CHAP v2)。许多 VPN 实施,尤其是那些基于 IPsec 隧道模式的实施,使用预共享密钥身份验证(组密码)。该身份验证已受到广泛的质疑并且具有严重的安全漏洞,具有讽刺意义的是,它竟然具有静态 WEP 的某些安全漏洞。

VPN 未提供任何机制来确保 WLAN 自身的安全。尽管 VPN 隧道内部的数据是安全的,但任何人仍可以连接到 WLAN 并可以尝试攻击 WLAN 上的合法无线客户端和其他设备。

VPN 比较适用于确保通过危险网络的流量的安全,无论用户是通过家庭宽带连接还是从无线热点进行连接。然而,VPN 在设计上并不能确保内部网络上网络流量的安全。对于多数组织,处于该角色的 VPN 效率太低,功能上对用户存在限制,并且对于 IT 部门进行维护而言,成本太高、复杂程度太大。

在需要特定连接或流量类型具有更高安全性的例外情况下,除了原 WLAN 保护之外,这可由 VPN 隧道或 IPsec 传输模式提供。这种对网络资源的使用更明智。

备用 4 — IP 安全性

IPsec 使两个对等网络能够安全地进行相互身份验证,并对单个网络数据包进行身份验证或加密。IPsec 可用于安全地通过一个网络在另一个网络中建立隧道,或仅用于保护在两个公司之间传输的 IP 数据包。

IPsec 隧道通常用于客户端访问或用于站点到站点的 VPN 连接。IPsec 隧道模式是 VPN 的一种形式,它通过将整个 IP 数据包封装到受保护 IPsec 数据包中进行工作。与其他 VPN 解决方案一样,这增加了通信的开销,而这实际上对于同一网络中的系统之间的通信是不需要的。IPsec 隧道模式的优点和缺点已在上一部分的 VPN 讨论中介绍过。

IPsec 也可以通过使用 IPsec 传输模式,来确保两台计算机之间的端对端流量(无须隧道)的安全。尽管 IPsec 不能代替在硬件层实施的本地 WLAN 保护(将在本部分中进行说明),但它与 VPN 一样在很多情况下是极佳的解决方案。

IPsec 传输模式保护的某些优点如下:

它对用户而言是透明的。与 VPN 不一样,它不需要特殊的登录过程。

IPsec 保护与 WLAN 硬件无关。它只需要一个开放的、未经身份验证的 WLAN。与 VPN 不一样,不需要其他服务器或设备,因为安全性直接在位于通信两端的计算机之间进行协商。

加密算法的使用不会受到 WLAN 硬件的限制。

使用 IPsec 替代本地 WLAN 安全性的缺点包括:

IPsec 仅使用计算机级身份验证;无法同时执行基于用户的身份验证方案。对于许多组织而言,这不是一个问题,但它确实使未经授权的用户可以连接到网络上的其他 IPsec 保护计算机,如果这些用户成功地登录到已授权的计算机上。

注意:非 Windows 平台上的某些 IPSec 实施仅使用用户身份验证。然而,与 VPN 解决方案一样,计算机在用户未登录的情况下将不会连接到网络,这样便阻止了某些管理操作并禁用了用户设置功能。

对于大型组织而言,管理 IPSec 策略可能会很复杂。尝试执行常规的 IP 流量保护可能会干扰 IPsec 的专门用途(这里需要端对端保护)。

完全的安全性要求对所有端对端流量进行加密,但有些设备不支持 IPSec。这将强制与这些设备的流量在未加密的情况下传输。IPsec 将不为这些设备提供任何保护,从而导致其暴露给连接到 WLAN 的任何人。

由于 IPsec 保护在网络层而非 MAC 层发生,因此对网络设备(例如,防火墙)而言并非完全透明。某些 IPsec 实施将不会通过网络地址转换 (NAT) 设备工作。

由于端到端 IPsec 依靠双方相互进行身份验证并交换密钥,因此 IPsec 无法保护广播或多播流量。

尽管 IPsec 数据包内部的数据已被保护,但是 WLAN 本身没有受到保护。入侵者仍可以连接到 WLAN,并可以尝试探测或攻击任何连接到该 WLAN 的设备或侦听任何不受 IPsec 保护的流量。

IPsec 网络流量加密和解密增加了计算机的 CPU 负载。这会导致使用的服务器严重过载。尽管可以将该处理负载转移到专用的网卡,但在默认情况下通常并不安装网卡。

与 VPN 一样,IPsec 对于许多安全方案而言是一个极佳的解决方案,但是未解决 WLAN 安全性以及原 WLAN 保护问题。

选择正确的 WLAN 选项

从前面的介绍中,我们可以看到 802.1X WLAN 解决方案是最佳的可用解决方案。但是,正如“了解 WLAN 安全性”部分中所介绍的,一旦您决定使用 802.1X 解决方案,就必须从许多选项中进行选择,以组成该解决方案。

两个主要选项是:

是使用密码还是使用证书对用户和计算机进行身份验证。

是使用动态 WEP 还是 WPA WLAN 数据保护。

这两项相互独立。

正如本文档前面所介绍的,Microsoft 具有两个 WLAN 安全解决方案指南;一个使用密码身份验证,另一个使用证书身份验证。这两个解决方案既可以和动态 WEP 一起工作,也可以与 WPA 一起工作。

选择正确的 WLAN 安全解决方案

下面的流程图归纳了两个 WLAN 安全解决方案之间的选择。

图 2:用于 WLAN 安全解决方案的决策树。

图 2:用于 WLAN 安全解决方案的决策树。
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该决策树的效果取决于组织的规模和特定安全要求。多数组织无须修改即可使用 Microsoft WLAN 解决方案中的一个。例如,大多数中小型组织将选择更简单的基于密码的身份验证解决方案(如“使用 PEAP 和密码确保 WLAN 的安全”解决方案指南中所述)。大型组织更可能倾向于使用数字的、基于证书的“确保无线 LAN 安全 — Windows Server 2003 证书服务”解决方案。

尽管每个解决方案是针对其目标受众编写的,但每个解决方案的使用范围很广。“使用 PEAP 和密码确保无线 LAN 的安全”可由具有几十个用户的组织到具有几千个用户的组织进行部署。“确保无线 LAN 的安全 — Windows Server 2003 证书服务”解决方案适用于具有几百个用户的组织,也适用于具有成千上万个用户的组织(用户少于五百的组织通常不具有足够的 IT 资源来部署和维护证书颁发机构)。

这两个指南都未直接涉及的常见情况是,大型组织部署基于密码的 WLAN 解决方案。尽管“使用 PEAP 和密码确保无线 LAN 的安全”中的技术细节同样适用于大型和小型企业,但为了简单起见,大型组织所需的多数设计、规划和运行细节已被省略。幸运的是,这两个解决方案中使用的体系结构和技术组件非常类似,使您可以相对容易地混合并匹配两个解决方案。“使用 PEAP 和密码确保无线 LAN 的安全”解决方案包含一个附录,其中提供了有关每个解决方案中相关部分的指导。

在动态 WEP 和 WPA 之间进行选择

如果 WEP 数据保护与 802.1X 和 EAP 提供的强大身份验证和动态密钥更新相结合,则所提供的安全级别将高于多数组织所需的安全级别。但是,WPA 标准在此基础上进行了改进,并提供了更佳的安全级别。

在任何一个解决方案中使用 WPA 和动态 WEP 的区别非常小,并且从动态 WEP 环境迁移到 WPA 环境非常简单。从动态 WEP 移动到 WPA 后的主要更改包括:

如果网络硬件(无线 AP 和无线网络适配器)当前并不支持 WPA,则必须为这些硬件获取并部署固件更新。无线网络适配器的固件更新通常包括在网络驱动程序更新中。

必须在无线 AP 上启用 WPA。

必须更改 WLAN 客户端配置以协商 WPA,而不是 WEP 安全性。

应增大 IAS(Internet 验证服务)远程访问策略上的会话超时(用于强迫 WEP 密钥刷新)以降低 IAS 服务器上的负载。

注意:IAS 是 Microsoft RADIUS 服务器实施,它包括在 Windows Server 2003 中,但在默认情况下并不安装。

WPA 应为您的首选(如果可以获取它)。但是,您应考虑以下问题是否会影响到 WPA 的使用:

网络硬件可能不支持 WPA(新设备不可能存在这种情况,您可能安装了一些 WPA 之前的硬件)。

只有 Windows Server 2003 的 SP1(预期在 2004 年 H2 发布)支持 GPO 控制的设置;以前的版本并未提供该支持,并且在 Windows XP 客户端上必须手动配置 WPA 设置。

并非所有客户端都支持 WPA;例如,Windows 2000 和早期版本以及 Pocket PC 当前未提供对 WPA 的内置支持。

如果决定不部署 WPA,则应部署动态 WEP 解决方案并在条件允许的情况下迁移到 WPA。

小结

本文档为您提供了制定无线 LAN 的安全策略所需的信息。本文档的第一部分介绍了无线网络的企业优势,以及保护性较差的 WLAN 的安全威胁。中间一部分介绍了基于 802.1X、EAP 和强数据保护的无线 LAN 安全性如何抵御这些安全威胁。此外,还介绍了备用选项(例如,VPN、Ipsec 和静态 WEP 安全性)的优缺点。最后一部分包含有关要选择的 WLAN 安全选项以及最适用于您的组织的 Microsoft WLAN 安全解决方案的指导。

参考

本部分提供了对与本文档相关的重要补充信息或其他背景材料的参考。

“Securing Wireless LANs with PEAP and Passwords”Microsoft 解决方案可在以下 URL 获取:

http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=23459(英文)

“Securing Wireless LANs—A Windows Server 2003 Certificate Services Solution”Microsoft 解决方案可在以下 URL 获取:

http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=14843(英文)

有关 IEEE 802.11 以及相关技术的详细技术信息,请参阅“Windows Server 2003 Technical Reference”中的“802.11 Wireless”部分,其 URL 为:

http://www.microsoft.com/technet/prodtechnol/windowsserver2003/
proddocs/techref/w2k3tr_wir_intro.mspx
(英文)

有关 802.11 的详细信息,请参阅 IEEE 802.11 网页,其 URL 为:

http://www.ieee802.org/11/(英文)

有关 802.1X 的详细信息,请参阅 IEEE 802.1X 网页,其 URL 为:

http://www.ieee802.org/1/pages/802.1x.html(英文)

有关 EAP 标准的详细信息,请参阅 RFC 2284,其 URL 为:

http://www.ietf.org/rfc/rfc2284.txt?number=2284(英文)

有关 Wi-Fi 联盟 WPA 标准的概述,请访问以下 URL:

http://www.wi-fialliance.org/OpenSection/pdf/
Wi-Fi_Protected_Access_Overview.pdf
(英文)

有关无线网络的详细信息,请参阅 Microsoft 无线网络站点,其 URL 为:

http://www.microsoft.com/wifi(英文)

有关 PEAP 的详细讨论以及它如何与 LEAP(以及 EAP-TLS 和 EAP-MD5)进行比较的详细信息,请参阅“The Advantages of Protected Extensible Authentication Protocol (PEAP): A Standard Approach to User Authentication for IEEE 802.11 Wireless Network”一文,其 URL 为:

http://www.microsoft.com/windowsserver2003/techinfo/
overview/peap.mspx
(英文)

META Group 撰写的文章“How Do I Limit My Exposure Against the Wireless LAN Security Threat?The New Realities of Protecting Corporate Information”,其 URL 为:

http://www.metagroup.com/cgi-bin/inetcgi/jsp/
displayArticle.do?oid=35725
(英文)


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