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Explicação do ataque ao WPA2-PSK com clientes conectados à rede

Nesse tipo de conexão, é necessário compartilhar uma chave antes da autenticação no Wi-Fi, a chave PSK (Pre-Shared Key).

Defindo PSK, PMK e PTK

Para segurança, a senha do Wi-Fi não é transmitida em texto claro durante a autenticação. Em vez disso, ocorre um processo de derivação da chave PSK para gerar outra chave, denominada PMK (Pairwise Master Key).

Processo de derivação da PSK

Podemos utilizar o binário wpa_passphrase para gerar a chave PSK a partir de uma senha e SSID: $ wpa_passphrase [ssid] [passphrase]

Para gerarmos a chave PSK, usamos as informações abaixo: PSK = PBKDF2(HMAC-SHA1, passphrase, SSID, 4096, 256) Onde:

  • HMAC-SHA1: Algoritmo de hash usado para derivar a chave.
  • passphrase: Senha fornecida pelo usuário.
  • SSID: Nome da rede Wi-Fi.
  • 4096: Número de iterações do algoritmo para aumentar a segurança.
  • 256: Tamanho da chave resultante em bits.

Por exemplo, para o Wi-Fi com SSID wifi_GR1S e senha grisgris, o comando seria:

$ wpa_passphrase wifi_GR1S grisgris
network={
	ssid="wifi_GR1S"
	#psk="grisgris"
	psk=9c0798375fc724c678e1f65b5755cbae8635c5918db6f6ae1f1cedb4ca7a8c9b
}

Processo de derivação da PMK A PMK é derivada da PSK usando a função PBKDF2 (Password-Based Key Derivation Function 2) com o algoritmo HMAC-SHA1: PMK = PBKDF2(HMAC-SHA1, PSK, SSID, 4096, 256) onde:

  • HMAC-SHA1: é o algoritmo de hash
  • SSID: nome da rede Wi-Fi
  • 4096: quantidade de iterações do algoritmo
  • 256: tamanho em bits da chave, equivalente a 32 bytes

O cliente envia um pacote de associação (Association Request) para o access point, dando início ao 4-way handshake, explicado abaixo.

Processo de Autenticação (4-Way Handshake)

Passo 1: O Access Point (AP) envia um nonce (ANonce) para o STA (Station). Um nonce é um número aleatório utilizado uma única vez.

Passo 2: O STA gera seu próprio nonce (SNonce) e usa a PSK, o ANonce, e o SNonce para derivar a Pairwise Transient Key (PTK). O STA envia o SNonce de volta ao AP junto com uma chave de verificação de integridade de mensagem (MIC - Message Integrity Check).

Passo 3: O AP, já conhecendo a PSK e o ANonce, e recebendo o SNonce do STA, também calcula a PTK. O AP verifica o MIC recebido para garantir que o STA possui a PSK correta. Se tudo estiver correto, o AP envia outro pacote com o MIC para o STA.

Passo 4: O STA verifica o MIC do AP, confirmando que ambos compartilham a mesma chave. Se o MIC for válido, o STA envia uma mensagem final ao AP, estabelecendo uma comunicação segura.

Processo de derivação da PTK

A chave PTK (Pairwise Transient Key) é uma chave temporária, uma chave de transição, utilizada para validar o processo de autenticação. 

PTK = PRF(PMK || ANonce || SNonce || AMAC || SMAC)

onde:

  • || é o operador de concatenação.
  • AMAC é o endereço MAC do Access Point (Autenticador).
  • SMAC é o endereço MAC do STA (Suplicante), que deseja se conectar à rede Wi-Fi.
  • PRF é uma função Pseudo-aleatória (PRF). Para WPA, o PRF é baseado em SHA1, e para WPA2, é baseado em SHA256.

Bruteforce

Dentre todas as informações utilizadas no processo de autenticação (4-way handshake), a única informação que não possuímos é a senha do wifi, as outras informações ou são informações públicas ou podem ser obtidas a partir do monitoramento da rede alvo. Por conta disso, basta realizarmos um ataque de tentativa e erro na senha, e verificarmos se com a senha utilizada obtemos a mesma PTK do Access Point.

PoC WPA2-PSK com cliente conectado à rede

O ataque consiste em capturar o handshake e fazer bruteforce das possíveis senhas.

Colocar a placa no modo de monitoramento

comando `airmon-ng start wlan0` coloca a placa em modo de monitoramento

obs: Após esse comando, é possível que a interface (placa) tenha mudado de nome.

Para verificar se o nome do dispositivo mudou, basta executar o comando iwconfig. Após executarmos esse comando, percebemos que a placa manteve o mesmo nome “wlan0”, mas em alguns casos há adição de um mon(monitor) ao final do nome, resultando em wlan0mon

Monitorar as redes para selecionar o alvo

O comando airodump-ng wlan0 monitora as redes Wi-Fi

informações do alvo: essid = “baby yoda comunista” bssid = “40:EE:DD:39:C7:E8”

Trocar o canal da placa para o mesmo canal da rede alvo

  1. ifconfig wlan0 down  - derruba a placa para fazermos as modificações
  2. iwconfig wlan0 channel 6 - troca o canal da placa para a mesma da rede alvo
  3. ifconfig wlan0 up - sobe a placa após fazermos as modificações
  4. iwlist wlan0 channel - mostra todos os canais da placa e o canal atual da placa

No github dessa apresentação tem um script em python para automatizar os passos acima https://github.com/jhaysonj/projeto-NM/blob/main/wifi.sh

Monitorar a rede alvo 

o comando airodump-ng wlan0 --bssid 40:EE:DD:39:C7:E8 --channel 8 -w wpa_baby_yoda monitora a rede e salva as informações monitoradas em arquivos de nome “wpa_baby_yoda”

Todos os endereços macs das “STATION” são dispositivos conectados à rede

Arquivos gerados

Captura de handshake

O handshake é feito toda vez que um dispositivo se conecta à rede, podemos simplesmente esperar um dispositivo se conectar.

Para facilitar o processo de captura de handshake, utilizaremos um ataque chamado ataque de desautenticação, onde forçamos a desconexão do dispositivo, para que o alvo se reconecte e assim capturamos o handshake.

O comando aireplay-ng -0 10 -a 40:EE:DD:39:C7:E8 wlan0 -c 64:A2:00:0D:04:0E envia pacotes que desautenticam o dispositivo.

Capturamos o handshake

Realizar a quebra da senha

O comando aircrack-ng -a 2 -b 40:EE:DD:39:C7:E8 -w ./Documents/wordlist_numerica.txt ./Desktop/wpa_baby_yoda-02.cap faz um bruteforce para realizar a quebra da senha

Poc WPA2-psk PMKid (sem clientes conectados à rede)

Explicação do ataque ao WPA2-PSK sem clientes conectados à rede

O PMKID é um identificador que é derivado da chave mestra (PMK) e pode ser usado para autenticar clientes em redes Wi-Fi. Ele é parte do processo de autenticação no protocolo WPA/WPA2, especificamente quando o protocolo Fast BSS Transition (também conhecido como 802.11r) ou algumas outras implementações do WPA2 estão em uso.

  • O PMKID é gerado pela seguinte fórmula: PMKID = HMAC-SHA1-128(PMK, "PMK Name" || BSSID || StaMac) onde:
  • PMK (Pairwise Master Key) é derivada da senha PSK (Pre-Shared Key) e do SSID.
  • "PMK Name" é uma string constante.
  • BSSID é o endereço MAC do ponto de acesso.
  • StaMac/SMac é o endereço MAC do cliente (Station/Supplicant).

Ponto de vulnerabilidade Algumas implementações do WPA/WPA2 enviam o PMKID no primeiro pacote de autenticação (Association Response) sem que o cliente tenha que responder com qualquer dado. Isso significa que o atacante pode solicitar a autenticação de um ponto de acesso sem precisar realizar um handshake completo, e o ponto de acesso responde com um pacote que contém o PMKID.

Etapas do Ataque ao PMKID

  • 1. Captura do PMKID:
    • O atacante envia uma solicitação de autenticação (Association Request) ao ponto de acesso (AP).
    • O AP responde com um pacote contendo o PMKID.
  • 2. Brute-Force da PSK:
    • Com o PMKID capturado, o atacante pode tentar realizar um ataque de força bruta para derivar a PSK original.
    • O processo envolve gerar PMKs a partir de diferentes combinações de possíveis senhas e o SSID conhecido da rede e calcular o PMKID correspondente usando o mesmo método que o AP utilizou.
    • Quando o PMKID calculado corresponde ao PMKID capturado, o atacante sabe que a senha PSK correta foi encontrada.

Vantagens do Ataque ao PMKID:

  • Não é Necessário Desautenticar Clientes: Ao contrário dos ataques de captura de handshake tradicionais, este ataque não requer a desautenticação de um cliente para capturar o handshake, o que torna o ataque mais discreto e rápido.
  • Facilidade na Captura: Como o PMKID é enviado no primeiro pacote de autenticação, ele pode ser capturado diretamente, sem a necessidade de esperar por um cliente ativo se conectar à rede.

Proteção Contra o Ataque:

  • Atualização de Firmware: Os fabricantes de roteadores podem corrigir essa vulnerabilidade em suas implementações do WPA2 através de atualizações de firmware que evitam o envio do PMKID de forma desnecessária.
  • Uso de WPA3: O WPA3, a próxima geração de segurança Wi-Fi, mitiga este tipo de ataque com a introdução de um processo de autenticação mais robusto que não é vulnerável a ataques baseados no PMKID.
  • Senhas Fortes: Usar uma PSK complexa e difícil de adivinhar reduz significativamente a viabilidade de ataques de força bruta.