Anais - Engenharia de Redes de ComunicaÃ§Ã£o - UnB

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seja empregada. A chave criptográfica comum utilizada no WPA2 é a GEK (Group encryption Key) que faz parte da chave hieráquica GTK (Group Temporal Key). A GEK é a chave usada para a criptografia de tráfego destinado a múltiplos nós da rede. A GTK é distribuída durante o processo de 4-Way Handshake e renovada periodicamente usando o protocolo GKH (Group Key Handshake). Adicionalmente aos critérios de renovação da GTK definidos pelo WPA2, o uso do mecanismo proposto requer a renovação dessa chave para evitar que um nó utilize um mesmo número de sequência com uma mesma GTK. Assim, o nó que esgotar seus números de sequência deve solicitar a renovação da GTK da rede através do uso do protocolo GKH (Group Key Handshake). Ao receber um quadro de controle do mecanismo proposto, o nó da rede sem fio deve recalcular o MAC e comparar o valor obtido com aquele informado no campo MAC. Para isso, ela precisará da chave K e do IV . A chave K é conhecida por todas as estações da rede. O IV possui duas partes: uma parte com valor fixo e pré-definido (Flag, Priority Octet e l(m)), o qual é conhecido pelas estações e uma parte com valor variável composta pelo NS e pelo endereço do transmissor. O NS que é transportado em claro pelo quadro. O endereço do transmissor está presente em todos os quadros de controle, exceto nos quadros CTS e ACK. Para os quadros CTS e ACK, o padrão IEEE 802.11 prevê que o receptor obtenha o endereço do transmissor a partir dos respectivos RTS ou dos respectivos quadros sendo confirmados de acordo com o caso. Ao recalcular o MAC, caso o valor obtido seja diferente daquele informado no campo MAC, a mensagem foi alterada e deve ser desconsiderada. Caso o valor do MAC recalculado seja igual ao informado no campo MAC do quadro recebido, o nó deve verificar se não é um quadro repetido usando como base o número de sequência esperado. Caso o quadro não seja uma repetição, o nó receptor deverá considerar a mensagem e a origem da mesma autenticadas. 4.3. Segurança A segurança do mecanismo proposto está intimamente ligada à segurança do WPA2. Em redes IEEE 802.11 protegidas pelo WPA2, é possível encontrar a chave GTK através de um ataque de dicionário quando a rede usa o método de autenticação pessoal em conjunto com uma passphrase. Contudo, esse ataque só é praticável se a passphrase possuir menos de 20 caracteres [Fogie 2005]. Essa vulnerabilidade é considerada do usuário/administrador e não do protocolo de segurança. Em [Rogaway 2011], é apresentado um estudo que mostra que o CCM apresenta propriedades de segurança suficientemente adequadas. O estudo também mostra que as principais críticas ao CCM estão ligadas à sua eficiência de execução. Em relação à segurança do AES, o ataque mais rápido de recuperação de chave contra sua versão completa de 128 bits possui complexidade de tempo O(2 126,1 ) enquanto a complexidade de tempo de um ataque de força bruta é O(2 128 ) [Bogdanov et al. 2011]. 4.4. Resumo Comparativo A Tabela 2 apresenta um resumo da proteção oferecida pelo mecanismo proposto e pelos trabalhos relacionados para cada tipo de quadro de controle. A existência de proteção contra forja e manipulação do quadro é indicada por X. A existência de proteção contra ataques de replay é indicada por 0. 24
RTS CTS ACK BA BAR PS- Poll CF- End CF-End + CF-Ack [Bellardo and Savage 2003] X X X [Qureshi et al. 2007] X [Ray and Starobinski 2007] X [Khan and Hasan 2008] X X X X X X X X [Rachedi and Benslimane 2009] X X X [Myneni and Huang 2010] X/0 X/0 X/0 X/0 X/0 X/0 X/0 X/0 Proposta neste artigo X/0 X/0 X/0 X/0 X/0 X/0 X/0 X/0 Tabela 2. Comparativo da proteção oferecida pelas diversas propostas. 5. Estudo de Caso Esta seção estuda o impacto do mecanismo proposto neste artigo e em [Myneni and Huang 2010] no tráfego global de uma rede sem fio. Para esse estudo, foram capturados quadros ao longo de 1 hora na rede sem fio do Centro de Informática da UFPE, gerando um arquivo trace com aproximadamente 1.500.000 quadros. Todos os quadros capturados eram provenientes de um único AP escolhido ou direcionados a ele. A Figura 3(a) apresenta a quantidade capturada dos 3 tipos de quadros. Note que há uma predominância dos quadros de controle. A Figura 3(b) detalha os tipos de quadros de controle capturados. Em particular, observa-se que foram capturados quadros de controle de todos os tipos, exceto o quadro CF-End+CF-Ack. Quantidade 1e+07 1e+06 100000 10000 1000 100 Gereciamento Controle Dados Quantidade 1e+07 1e+06 100000 10000 1000 100 Gereciamento Dados Ack CTS RTS PS-Poll CF-End BA BAR 10 10 1 1 0.1 Quadros 0.1 Quadros (a) (b) Figura 3. Distribuição da frequência dos quadros. A partir do trace obtido, foram acrescentados aos quadros de controle o overhead do mecanismo proposto e da proposta em [Myneni and Huang 2010] para fins de comparação. A ideia é simular o mesmo tráfego de quadros sob esses dois mecanismos de segurança. A Figura 4(a) apresenta o número cumulativo de bytes transferidos em função da quantidade de quadros. Note que o mecanismo proposto possui um menor overhead cumulativo do que a proposta em [Myneni and Huang 2010]. A Figura 4(b) apresenta o overhead normalizado do tráfego considerando as duas propostas avaliadas. Note que até aproximadamente os 300.000 primeiros quadros capturados, o mecanismo proposto têm um impacto de próximo de 57% enquanto a proposta do Myneni tem um impacto de quase 143%. A medida que o volume de quadros aumenta, 25
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