Wdrażanie i bezpieczeństwo sieci bezprzewodowych

Transkrypt

1 Wdrażanie i bezpieczeństwo sieci bezprzewodowych Instytut Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej Ul. Stefanowskiego 18/22, Łódź, Tel.: , fax: , katedra@kis.p.lodz.pl

2 Transmisja bezprzewodowa dr inż. Łukasz Sturgulewski, Sieci bezprzewodowe 2

3 Media transmisyjne Miedziane: Skrętka UTP/FTP/STP Kable koncentryczne, DAC Światłowody Fale radiowe Sieci bezprzewodowe 3

4 Technologie bezprzewodowe transmisji danych (L2 OSI) IrDA IEEE (WPAN / Bluetooth) IEEE (WLAN (wydajność, bezpieczeństwo, QoS, współdziałanie), Wi-Fi (zgodność)) IEEE (WiMAX) IEEE (MBWA) GSM: GPRS, EDGE, HSDPA, HSUPA, HSPA, LTE zalety / wady Sieci bezprzewodowe 4

5 WLAN, Wi-Fi Co oznacza WLAN? Co oznacza Wi-Fi? Jak to się czyta? ;) Sieci bezprzewodowe 5

6 Bezprzewodowe urządzenia sieciowe Klienci i adaptery: stacje robocze komputery mobilne, tablety, smartfony (BYOD), IoT drukarki, skanery, kamery, wideotelefony, projektory Sieci bezprzewodowe 6

7 Bezprzewodowe urządzenia sieciowe Punkty dostępowe (Access points) Mosty (Bridges) wewnętrzne / zewnętrzne anteny wbudowane / zewnętrzne Sieci bezprzewodowe 7

8 Bezprzewodowe urządzenia sieciowe Anteny Przyłączenie do sieci kablowej Sieci bezprzewodowe 8

9 Sieci bezprzewodowe Zalety: mobilność niskie koszty uruchomienia łatwe wdrożenia Zastosowanie dla IoT (Internet of Things): powszechność łatwość przyłączenia Sieci bezprzewodowe 9

10 Główne kategorie sieci WLAN Bezprzewodowe lokalne sieci komputerowe w budynkach: Punkt dostępowy Access Point LAN Internet Punkt dostępowy Access Point Sieci bezprzewodowe 10

11 Główne kategorie sieci WLAN Bezprzewodowe mosty pomiędzy budynkami: Sieci bezprzewodowe 11

12 Wi-Fi Co jest ważne aby taka transmisja miała sens (była użyteczna): Coverage (and interference) Capacity Scale Function Sieci bezprzewodowe 12

13 Coverage (and interference) Pokrycie: Mam w domu sieć Wi-Fi i co mogę z niej skorzystać tu i teraz? Jakie trudności napotykają fale radiowe? rozpraszanie odbicie załamanie pochłanianie Sieci bezprzewodowe 13

14 Coverage (and interference) Planowanie pokrycia (site survey): na papierze rozmieszczenie AP, weryfikacja rozmieszczenia AP (pasywna, aktywna), korekta rozmieszczenie AP, budowa sieci (z wyborem technologii, typów i ostatecznej liczby urządzeń), dokumentacja (z wynikami weryfikacji sieci). Sieci bezprzewodowe 14

15 Coverage (and interference) na papierze rozmieszczenie AP: Aplikacje wspomagające: AirMagnet Planner Ekahau Site Survey VisiWave Site Survey i wiele, wiele innych Sieci bezprzewodowe 15

16 Coverage (and interference) Nazwa elementu Materiał Grubość [cm] Tłumienie [db] Ściana wewnętrzna Cegła 10 7 Ściana zewnętrzna Cegła 30 9 Ściana działowa Rigips i wełna szklana 7 2 Strop Beton Okno Szkło 2xszyba + 1cm przerwy 4,5 Drzwi Drewno 4 2,5 Sieci bezprzewodowe 16

17 Coverage (and interference) Weryfikacja rozmieszczenia AP (aktywna): Sieci bezprzewodowe 17

18 Coverage (and interference) Widmo fal elektromagnetcznych Sieci bezprzewodowe 18

19 Coverage (and interference) Częstotliwości wykorzystywane w Wi-Fi: 2,4GHz lub 5 GHz 2,4 GHz 5 GHz b/g/n a/n/ac Duży zasięg (około 90m) Mały zasięg (około 30m) Wysoka kompatybilność Niska kompatybilność tylko urządzenia a/n/ac 3 niezakłócające się kanały 24 niezakłócające się kanały Bardziej przepełniona Więcej zakłóceń (urządzenia analogowe) Mniej przepełniona Mniej zakłóceń Sieci bezprzewodowe 19

20 Coverage (and interference) Przepełnienie pasm: 2,4GHz vs 5GHz Sieci bezprzewodowe 20

21 Przepełnienie pasma 2,4GHz Sieci bezprzewodowe 21

22 Przepełnienie pasma 5GHz Sieci bezprzewodowe 22

23 Coverage (and interference) Minimalne parametry sygnału Sieci bezprzewodowe 23

24 Sieci bezprzewodowe 24

25 Capacity Kanały dla 2,4GHz Sieci bezprzewodowe 25

26 Capacity Kanały dla 5GHz Sieci bezprzewodowe 26

27 Capacity Szerokość kanału na 2,4GHz (802.11n): standardowo: 20MHz 40MHz (tylko 1!) Sieci bezprzewodowe 27

28 Capacity Szerokość kanału na 5GHz (802.11ac): standardowo: 20MHz 40MHz 80MHz 160MHz Sieci bezprzewodowe 28

29 Capacity Ile to jest Mb/s (data rate)??? Sieci bezprzewodowe 29

30 Modulacja OFDM OFDM (ang. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) ortogonalne zwielokrotnianie w dziedzinie częstotliwości (wykorzystanie wielu podnośnych do transmisji sygnału). Najczęściej stosowanymi modulacjami podnośnych w OFDM są: modulacje fazowe (PSK), amplitudowo-fazowe (QAM). Sieci bezprzewodowe 30

31 Capacity Ile to jest Mb/s danych użytkownika (throughput)? throughput data rate throughput 50% data rate Sieci bezprzewodowe 31

32 Capacity Utylizacja pasma 80-90% (w zależności od jakości interfejsu radiowego). Przykład dla n (4x4, 40MHz): 600Mb/s x 0,5 x 0,9 = 270Mb/s gdy 10 urządzeń jednocześnie jest podłączonych do danego interfejsu radiowego to 270Mb/s / 10 = 27Mb/s Sieci bezprzewodowe 32

33 Capacity A jak to jest w rzeczywistości? Jakie parametry mają urządzenia klientów? Sieci bezprzewodowe 33

34 Capacity A jak to jest w rzeczywistości? Jakie parametry mają smartfony? Sieci bezprzewodowe 34

35 Capacity Rozwój interfejsów radiowych na przykładzie Apple iphone: Sieci bezprzewodowe 35

36 Capacity Utylizacja pasma 80-90% (w zależności od jakości interfejsu radiowego). Przykład dla n (1x1, 20MHz): 75Mb/s x 0,5 x 0,9 = 34Mb/s gdy 10 urządzeń jednocześnie jest podłączonych do danego interfejsu radiowego to 34Mb/s / 10 = 3,4Mb/s Sieci bezprzewodowe 36

38 Function Funkcja (aplikacje!) Liczba i rodzaj aplikacji to jest dla użytkownika kluczowe, w końcu to decyduje o tym czy będzie sens korzystania z tej sieci bezprzewodowej. ALE, jak pokazano wcześniej: rodzaj interfejsów radiowych w urządzeniach klientów / użytkowników. 3x3 40MHz zdecydowanie szybciej prześle tę samą ilość danych niż urządzenie 1x1 20HMz. Sieci bezprzewodowe 38

39 Function Różne aplikacje mają różne wymagania. Przykłady aplikacji i urządzeń (download / upload): Komunikatory głosowe WWW Kamery IP Telefony IP Parametry transmisji: pasmo, opóźnienie, zmienność opóźnienia, stopa błędów. różne aplikacje, różnie reagują na zmiany powyższych parametrów. Sieci bezprzewodowe 39

40 Function Wymagania dla przykładowych aplikacji: Sieci bezprzewodowe 40

41 Function Przykład: Ile interfejsów radiowych potrzeba aby obsłużyć 30 użytkowników korzystających ze streamingu wideo na tabletach? Sieci bezprzewodowe 41

43 Scale Skalowanie (rozwój sieci): więcej użytkowników; więcej, bardziej wymagających aplikacji; większy teren do pokrycia i co damy radę?? Dwa różne interfejsy radiowe nie mogą pracować na tym samy kanele chyba, że się już nie widzą! (w paśmie 5GHz to łatwe, w 2.4GHz trudne) Sieci bezprzewodowe 43

44 Scale Rozmieszczenie AP w paśmie 2,4GHz: Sieci bezprzewodowe 44

45 Scale Rozmieszczenie AP w paśmie 5GHz: Sieci bezprzewodowe 45

46 Scale Regulowanie mocy interfejsu radiowego. Czy zawsze więcej mocy oznacza lepiej? zakłócanie się wzajemne interfejsów radiowych, dostępność sieci poza budynkiem. Sieci bezprzewodowe 46

48 Uwagi Sygnał wysokiej jakości = wysokie transfery użytkowników. RSSI: min. -67dBm SNR: 25dBm 2 int. radiowe, ten sam kanał: maks. -85dBm Sieci bezprzewodowe 48

49 Uwagi Nie przyjmować maks. mocy nadawania AP przy budowie sieci Wi-Fi. AP mogą mieć albo wbudowane anteny albo dołączone (możliwość wyboru typu i wzmocnienia). W 2,4GHz używać tylko 20MHz szerokości kanałów. W 5 GHz można stosować kanały 20MHz i 40MHz, w zależności od liczby interfejsów radiowych i zapotrzebowania na pasmo (obecnie nie wdraża się 80 i 160MHz kanałów, poza pokazami wydajności). Zachować odstęp min. jednego kanału w sąsiadujących AP. Sieci bezprzewodowe 49

50 Urządzenia / Producenci Acces Point: od prostych 1-2 radiowych do ~16 radiowych kolosów. Producenci: HPE (Aruba) Cisco Ruckus Xirrus i wielu innych Sieci bezprzewodowe 50

52 Zarządzanie / Architektura W dużych sieciach liczba AP może sięgać tysięcy sztuk! Sieci bezprzewodowe 52

53 Zarządzanie / Architektura Fat APs ( ) Central Controller Thin APs ( ) Company Distributed Control Cloud Managed (2013-current) Company Company Xirrus Solution Overview.pptx 53

54 Zarządzanie / Architektura Centralny kontroler Kontroler w chmurze Rozproszony kontroler Single point of failure Controller-limited performance Controller-limited scalability Single point of failure WAN-dependent performance Controller-limited scalability = Control Function No single point of failure Full performance Infinite scalability Xirrus Solution Overview.pptx 54

55 55

56 Anteny WLAN Parametry anten: charakterystyka promieniowania opisuje wartość natężenia pola dla różnych kierunków promieniowania anteny, określoną w tej samej odległości od anteny (dookólne / kierunkowe), zysk anteny ile razy moc promieniowana przez antenę jest większa od mocy promieniowanej przez antenę wzorcową. Typowo anteną wzorcową jest antena izotropowa (bezkierunkowa) albo dipol półfalowy, impedancja anteny obciążenie jakie wykazuje antena, polaryzacja płaszczyzna, w której zmienia się pole elektromagnetyczne (pionowa / pozioma / obie), pasmo obejmuje zakres częstotliwości (kanałów), w którym antena zachowuje nominalne parametry. 56

57 Anteny WLAN 57

58 Anteny WLAN dookólne działające w zakresie od ok. 360 stopni poziomo i ok. 15 stopni w pionie (kąt połowy mocy) e anteny-wifi1&catid=187:e &Itemid=366 58

59 Anteny WLAN kierunkowe (Yagi) działające w zakresie od ok. 40 stopni poziomo i ok. 40 stopni w pionie (kąt połowy mocy) e anteny-wifi1&catid=187:e &Itemid=366 59

60 Anteny WLAN Bazowe (dookólne) Klienckie (kierunkowe) do budowy mostów bezprzewodowych specjalistyczne 60

61 Anteny WLAN Typy anten: dookólne yagi panelowe offsetowe i paraboliczne sektorowe szczelinowe 61

62 62

63 Bezpieczeństwo OPEN WEP (Wired Equivalent Privacy) WPA (Wi-Fi Protected Access) WPA2 (wspólny klucz lub zewnętrzny serwer) Filtrowanie po adresach MAC. Ograniczanie zasięgu sieci. VPN i inne Sieci bezprzewodowe 63

64 Sieci otwarte KAŻDY kto jest w zasięgu: może się podłączyć (ale ja tam nic ważnego nie mam limitów na transfer także nie mam ) może przechwytywać i analizować ruch innych podłączonych do tej sieci klientów (ale ja tam nic takiego nie robię ) Sieci bezprzewodowe 64

66 Sieci zamknięte szyfrowane Ale coraz łatwiej być intruzem: Wyszukane / złożone narzędzia Wiedza techniczna lata 90'te XXw. współczesność Trzeba też pamiętać, że na niezamówione pentesty są paragrafy! Sieci bezprzewodowe 66

67 WEP (Wired Equivalent Privacy) Sieci bezprzewodowe 67

68 WPA/WPA2 Łamanie metodą brute-force czyli weryfikacja wszystkich możliwych wariacji z powtórzeniami określonych znaków np. typowo są to znaki takie jak (aż około 92 różnych!): abcdefghijklmnopqrstuvwxyz ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ! #$%&'()*+,-./:;?@[\]^_`{ }~ Ile różnych haseł (o dł. 13 znaków) można utworzyć? Sieci bezprzewodowe 68

69 WPA/WPA2 Problem haseł Zbyt krótkie (13 znaków jako minimum) Zbyt proste / słownikowe Już dostępne w bazach wykradzionych haseł np. rockyou.txt (około 10mln haseł o dł. min. 8 znaków) Jak przyśpieszyć proces łamania hasła: rosnąca moc CPU obliczenia wykonywane na GPU system rozproszony np. botnet (C&C + zombie) Sieci bezprzewodowe 69

70 WPA2 Sieci bezprzewodowe 70

71 Sprawdzenie dostępnych kart Sieci bezprzewodowe 71

72 Włączenie trybu mon na karcie Sieci bezprzewodowe 72

73 Sprawdzenie dostępnych sieci (punktów dostępowych) i ich BSSID Sieci bezprzewodowe 73

74 Przechwytywanie ruchu z wybranej sieci Sieci bezprzewodowe 74

75 Przechwycenie WPA handshake Sieci bezprzewodowe 75

76 aircrack-ng -w rockyou.txt wpa-02.ivs Sieci bezprzewodowe 76

78 Logika sieci SSID Kontrola użytkowników (AAA): Uwierzytelnianie Autoryzacja Rejestrowanie działań QoS (i pasmo) na SSID / użytkownika Captive Portal (głównie dla sieci gości) Roaming pomiędzy AP Sieci bezprzewodowe 78

80 Transmisja bezprzewodowa KONIEC Sieci bezprzewodowe 80