El pasado fin de semana estuve dando un paseo portátil en mano por la ciudad de valencia obteniendo resultados aterradores. Las capturas de datos en el escenario de pruebas ofrecieron la posibilidad de establecer una categorización del uso de los métodos de cifrado inalambrico por parte de la población consultada, permitiendo medir el nivel de seguridad de las redes Wireless en la capital del Turia.

Se obtuvieron como resultado cuatro grandes grupos: redes abiertas “OPN”, Access Points (AP) con seguridad WEP, redes que hacen uso de WPA, y puntos de acceso con WPA2. Los datos recabados reflejan el grado de seguridad de las conexiones inalámbricas que utilizan el estándar IEEE802.11, estimando de esta forma la exposición de riesgo de la población que hace uso de este tipo de tecnología. El gráfico de la izquierda establece el porcentaje de uso de cada protocolo obtenido de una muestra de 2658 puntos de acceso tomada en el escenario de pruebas, con la siguiente distribución:

» 538 puntos de acceso sin cifrado de datos.
» 1514 con seguridad WEP.
» 513 redes con el protocolo de seguridad WPA activado.
» 93 AP’s que usan WPA2.

Como se puede observar, el 20% de los puntos de acceso no contempla ningún tipo de cifrado de datos o control de acceso. El 57% utiliza seguridad WEP, mientras que el 19% hace uso de WPA en su punto de acceso inalámbrico. En último lugar aparece WPA2 con un escaso 3% de uso.

Teniendo en cuenta estos datos, podemos casi asumir con certeza que el 99% de los puntos de acceso con WEP son explotables de forma exitosa. Me aventuraré aún más y diré que el 15% de los puntos de acceso con WPA pueden ser atacados con resultados positivos. De la misma forma, el 15% de los AP’s con WPA2 lo son también, debido a que los métodos de ataque son los mismos: diccionario y Rainbow tables (precomputación del SHA-1 (guardado en forma de listado hash) de WPA y WPA2 para acelerar el proceso de crackeo; véase este enlace). Si a ello le sumamos el porcentaje de las redes abiertas obtenemos el siguiente resultado:

Podemos decir por tanto que sí, el 80% de las redes inalámbricas en la ciudad de Valencia son potencialmente vulnerables.

Si recuerdan, y no se nos han perdido por el camino, en la entrada de ayer nos quedamos con el cálculo de SA+3[A+3] (es decir, elemento A+3 del array S en la iteración A+3) mediante el algoritmo PRGA. No obstante, como les decíamos, no parece muy factible asumir que los valores de S[0], S[1] y S[A+3] permanecerán quietos tras el barajado de KSA. Y aquí es donde entra en juego la estadística; FMS calcularon mediante la fórmula

En este punto recordemos una de las dos premisas que presentamos al comienzo del análisis: conocemos el texto plano del primer byte del paquete, ya que corresponde con el valor 0xAA. Realizando un XOR de ese byte con el primer byte encriptado podemos conocer un 5% de las veces el valor de SA+3[A+3]. Retrocediendo aun mas con este valor podemos calcular el jA+3 y con ello determinar el valor de Clave[A+3]. Una vez determinado el byte A, podremos ir incrementando el valor del índice (A+1) para buscar el siguiente byte de la clave [A+3+1, 255, X], y vuelta a empezar. Poco a poco incrementaremos el valor de A averiguando por completo el total del vector Clave[].

Existen posteriores mejoras del algoritmo FMS que identifican un mayor numero de IVs débiles y que producen como resultado una determinación de la clave con un menor número de paquetes. Personas como KoReK introdujeron nuevas capacidades al algoritmo permitiendo la recuperación de una clave de 128 bits con 800000 IVs y de una de 65 bits con 200000 IVs.

Se ha seguido trabajando en la mejora de este algoritmo, y la universidad de Darmstadt (véase este enlace) ha conseguido rebajar el número de paquetes considerablemente mediante la creación de la herramienta PTW. Haciendo uso de su aplicación es posible conseguir la clave de cifrado (128 bits) con tan solo 50000 IVs. Y con este, queda finalizada la serie de tres “capítulos” sobre porqué no es nada recomendable utilizar WEP (teniendo en cuenta además que WPA suele estar disponible en la mayoría de dispositivos) y porqué su mala fama sí es justificada; pueden obtener más información de este completo artículo de Linux Magazine [PDF] y de innumerables sitios en Internet.

Tras la introducción de ayer y la descripción de la relación que existe entre la clave de cifrado maestra y los IVs de la cadena que conforma la entrada al algoritmo KSA, hoy continuaremos con el análisis del algoritmo KSA. El código de éste se puede observar a continuación.

     KSA

     for i = 0 to 255
          S[i] := i
     j := 0
     for i = 0 to 255
          j := (j + S[i] + Clave[i mod “tamañodelaclave"]) mod 256
          Intercambia(S[i], S[j])

Vemos que principalmente esta compuesto por dos bucles; un primer bucle que inicializa un vector de enteros S, muy importate como posteriormente veremos, y una segunda iteración que tiene como objetivo desordenar el vector anterior en función de la clave maestra. En este caso el valor de la variable “tamañodelaclave“ será 5 para 64 bits y 16 para 128 bits. Realicemos una pequeña traza de las tres primeras iteraciones que nos ayudaran a comprender su funcionamiento. En el estado inicial, tras la inicialización del vector S, el valor de las variables es el siguiente:

     Clave[] = (A+3, 255, X, Clave[3], …, Clave[A+3], …)
     S[] = (0, 1, 2, …, A+3, …, 255)

Partiendo de este estado vamos a aplicar las tres primeras iteraciones para observar el comportamiento del algoritmo.

     Iteración 0
     
     i = 0
     j = 0 + 0 + Clave[0] = A+3
     S[] = (A+3, 1, 2, ..., 0, ...) 

     Iteración 1

     i = 1
     j = (A+3) + 1 + 255 = A+3                  [Ya que se aplica “j mod 256"]
     S[] = (A+3, 0, 2, ..., 1, ...)

     Iteración 2

     i = 2
     j = (A+3) + 2 + X
     S[] = (A+3, 0, S[j], ..., 1, ...)

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Es de sobra conocido que el algoritmo de seguridad inalámbrica WEP presenta numerosas vulnerabilidades que hacen que su despliegue en redes 802.11 represente una puerta abierta a cualquier atacante. Una de ellas y quizás la mas significativa es la que utiliza técnicas estadísticas y de fuerza bruta para recuperar completamente la clave de cifrado. A continuación, y en sucesivas entradas, trataremos de determinar los entresijos de estas técnicas.

La vulnerabilidad descubierta por Scott Fluhrer, Itsik Mantin y Adi Shamir, y a la que a partir de ahora nos referiremos como FMS, trata de explotar diversas carencias en el algoritmo RC4 que permiten la obtención de la clave de cifrado utilizando para ello ataques estadísticos. Con la diferencia de que este ataque supone una vulnerabilidad total del sistema de cifrado WEP, ya que no sólo es posible desencriptar un paquete de datos, sino que es posible obtener la clave permitiendo el acceso total a la red inalámbrica y a los datos que por ella circulan. Son muchos los estudios posteriores que se han realizado a partir de la investigación de Fluhrer, Mantin y Shamir (FMS, en adelante), y que mejoran su trabajo reduciendo el tiempo de recuperación de la clave. Básicamente esta vulnerabilidad se centra en el modo de operación de RC4 y sus dos módulos KSA y PNRG ya comentados en secciones anteriores. El estudio demuestra matemáticamente la existencia de un vulnerabilidad en la fase KSA del algoritmo RC4. Trataremos de evitar —dentro de lo posible— la complejidad matemática asumiendo algunos hechos que pueden ser consultados y analizados mas a fondo en el artículo de FMS.

Pasemos a definir qué es lo que hace tan vulnerable a este algoritmo de cifrado, estableciendo dos premisas claves. En primera instancia como ya sabemos, todo texto plano a trasmitir lleva como prefijo 3 bytes del vector de inicialización IV y que hacen única a la trama. Por otra parte FMS observaron mediante el estudio del tráfico de una red 802.11, que los tres primeros bytes de la trama en texto plano generalmente son los mismos: “0xAA:0xAA:0x03”. Dichos bytes son los pertenecientes a la cabecera SNAP (Subnetwort Access Protocol. Véase B. Schneier. Applied Cryptography. Protocols, Algorithms, and Source Code in C. John Wiley & Sons, Inc. 1994.) e identifican al protocolo. Dadas estas dos premisas analizaron la relación que existía entre los IVs de la cadena que conforma la entrada al algoritmo KSA y la clave maestra de cifrado, observando que ciertos IVs reflejaban información acerca de dicha clave. A estos vectores de inicialización los llamaron WeakIV o IVs débiles. Pudieron llegar a la conclusión, y esto se reserva como consulta a su articulo, de que los IVs débiles tenían la forma

donde “A” es el índice del primer byte de la clave maestra y “X” es un valor cualquiera. Así pues, para un valor de “A = 0″ estaríamos haciendo referencia al primer byte de la contraseña. Como ya comentamos anteriormente, estos 3 bytes de forma característica, son concatenados a la clave maestra formando la cadena de entrada al algoritmo KSA, por lo que una encriptación WEP de 64 bits tendría como vector de entrada la siguiente cadena:

donde los signos “?” representan la clave que tanto la estación como el Acess Point conocen. Cabe destacar que para una encriptación de 128 bits los caracteres “?” se extenderían hasta 13. Y con esto lo dejamos por hoy. Mañana entraremos a analizar el algoritmo KSA, para rematar el viernes con el último capítulo de la serie.