Wdrażanie i bezpieczeństwo sieci bezprzewodowych

Wdrażanie i bezpieczeństwo sieci bezprzewodowych Instytut Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej Ul. Stefanowskiego 18/22, 90-924 Łódź, Tel.: 042 631 2750, fax: 042 631 2755, e-mail: katedra@kis.p.lodz.pl

Transmisja bezprzewodowa https://www.wi-fi.org/ dr inż. Łukasz Sturgulewski, luk@kis.p.lodz.pl, http://luk.kis.p.lodz.pl/ Sieci bezprzewodowe 2

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

Technologie bezprzewodowe transmisji danych (L2 OSI) IrDA IEEE 802.15.1 (WPAN / Bluetooth) IEEE 802.11 (WLAN (wydajność, bezpieczeństwo, QoS, współdziałanie), Wi-Fi (zgodność)) IEEE 802.16 (WiMAX) IEEE 802.20 (MBWA) GSM: GPRS, EDGE, HSDPA, HSUPA, HSPA, LTE zalety / wady Sieci bezprzewodowe 4

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

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

Bezprzewodowe urządzenia sieciowe Punkty dostępowe (Access points) Mosty (Bridges) http://www.arubanetworks.com/products/networking/ wewnętrzne / zewnętrzne anteny wbudowane / zewnętrzne Sieci bezprzewodowe 7

Bezprzewodowe urządzenia sieciowe Anteny http://www.wifizone.org/category/articles/ Przyłączenie do sieci kablowej Sieci bezprzewodowe 8

Sieci bezprzewodowe Zalety: mobilność niskie koszty uruchomienia łatwe wdrożenia Zastosowanie dla IoT (Internet of Things): powszechność łatwość przyłączenia https://www.indiegogo.com/projects/omega2-5-linux-computer-with-wi-fi-made-for-iot#/ Sieci bezprzewodowe 9

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

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

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

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

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

Coverage (and interference) na papierze rozmieszczenie AP: Aplikacje wspomagające: AirMagnet Planner Ekahau Site Survey VisiWave Site Survey i wiele, wiele innych http://www.ekahau.com/wifidesign/ekahau-site-survey Sieci bezprzewodowe 15

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 30 11 Okno Szkło 2xszyba + 1cm przerwy 4,5 Drzwi Drewno 4 2,5 Sieci bezprzewodowe 16

Coverage (and interference) Weryfikacja rozmieszczenia AP (aktywna): https://gcatewifi.wordpress.com/tag/active-site-survey/ Sieci bezprzewodowe 17

Coverage (and interference) Widmo fal elektromagnetcznych http://fizyka.maszyna.pl/wstep_widmo.php Sieci bezprzewodowe 18

Coverage (and interference) Częstotliwości wykorzystywane w Wi-Fi: 2,4GHz lub 5 GHz 2,4 GHz 5 GHz 802.11b/g/n 802.11a/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

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

Przepełnienie pasma 2,4GHz Sieci bezprzewodowe 21

Przepełnienie pasma 5GHz Sieci bezprzewodowe 22

Coverage (and interference) Minimalne parametry sygnału http://www.metageek.com/training/resources/understanding-rssi.html Sieci bezprzewodowe 23

Sieci bezprzewodowe 24

Capacity Kanały dla 2,4GHz https://mrncciew.com/2014/10/15/cwap-2-4ghz-vs-5ghz/ Sieci bezprzewodowe 25

Capacity Kanały dla 5GHz https://mrncciew.com/2014/10/15/cwap-2-4ghz-vs-5ghz/ Sieci bezprzewodowe 26

Capacity Szerokość kanału na 2,4GHz (802.11n): standardowo: 20MHz 40MHz (tylko 1!) http://www.connect802.com/80211n_channels.htm Sieci bezprzewodowe 27

Capacity Szerokość kanału na 5GHz (802.11ac): standardowo: 20MHz 40MHz 80MHz 160MHz http://www.revolutionwifi.net/revolutionwifi/2013/03/80211ac-channel-planning.html Sieci bezprzewodowe 28

Capacity Ile to jest Mb/s (data rate)??? http://electronicdesign.com/communications/understanding-ieee-80211ac-vht-wireless Sieci bezprzewodowe 29

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

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

Capacity Utylizacja pasma 80-90% (w zależności od jakości interfejsu radiowego). Przykład dla 802.11n (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

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

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

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

Capacity Utylizacja pasma 80-90% (w zależności od jakości interfejsu radiowego). Przykład dla 802.11n (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

Sieci bezprzewodowe 37

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

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

Function Wymagania dla przykładowych aplikacji: Sieci bezprzewodowe 40

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

Sieci bezprzewodowe 42

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

Scale Rozmieszczenie AP w paśmie 2,4GHz: http://www.metageek.com/training/resources/design-dual-band-wifi.html Sieci bezprzewodowe 44

Scale Rozmieszczenie AP w paśmie 5GHz: http://www.metageek.com/training/resources/design-dual-band-wifi.html Sieci bezprzewodowe 45

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

Sieci bezprzewodowe 47

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

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

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

Sieci bezprzewodowe 51

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

Zarządzanie / Architektura Fat APs (1993-2003) Central Controller Thin APs (2003-2013) Company Distributed Control Cloud Managed (2013-current) Company Company Xirrus Solution Overview.pptx 53

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

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

Anteny WLAN http://www.computerworld.pl/news/340310_1/anteny.w.sieciach.wlan.cz.1.html 57

Anteny WLAN dookólne działające w zakresie od ok. 360 stopni poziomo i ok. 15 stopni w pionie (kąt połowy mocy). http://pw.odt.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=3946:e1 3-1-04-3-e13-1-5-anteny-wifi1&catid=187:e13-02-05-02&Itemid=366 58

Anteny WLAN kierunkowe (Yagi) działające w zakresie od ok. 40 stopni poziomo i ok. 40 stopni w pionie (kąt połowy mocy). http://pw.odt.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=3946:e1 3-1-04-3-e13-1-5-anteny-wifi1&catid=187:e13-02-05-02&Itemid=366 59

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

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

62

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

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

Sieci bezprzewodowe 65

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

WEP (Wired Equivalent Privacy) Sieci bezprzewodowe 67

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 0123456789! #$%&'()*+,-./:;?@[\]^_`{ }~ Ile różnych haseł (o dł. 13 znaków) można utworzyć? 92 13 33 825 307 664 249 000 000 000 000 Sieci bezprzewodowe 68

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

WPA2 http://etutorials.org/networking/wireless+lan+security/chapter+8.+wlan+encryption+and+data+integrity+protocols/key+management/ Sieci bezprzewodowe 70

Sprawdzenie dostępnych kart Sieci bezprzewodowe 71

Włączenie trybu mon na karcie Sieci bezprzewodowe 72

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

Przechwytywanie ruchu z wybranej sieci Sieci bezprzewodowe 74

Przechwycenie WPA handshake Sieci bezprzewodowe 75

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

Sieci bezprzewodowe 77

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

Sieci bezprzewodowe 79

Transmisja bezprzewodowa KONIEC Sieci bezprzewodowe 80