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1、概述
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各種網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題也是層出不窮。無(wú)線局域網(wǎng)雖然具有易于擴(kuò)展、使用靈活、經(jīng)濟(jì)節(jié)約等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其采用射頻工作方式，使得 WLAN在安全方面顯得尤為脆弱。基于 IEEE802.1l的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應(yīng)用，但也成為極有吸引力的攻擊目標(biāo)。由于IEEE802.11的WEP加密機(jī)制和認(rèn)證協(xié)議存在嚴(yán)重的缺陷，經(jīng)過(guò)大量的研究，產(chǎn)生了一系列的擴(kuò)展協(xié)議，以加強(qiáng) 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)控制和機(jī)密性。但無(wú)線網(wǎng)絡(luò)由于其開放特性，還是很容易受到攻擊，其中，分布式拒絕服務(wù)攻擊是最難檢測(cè)和控制的。無(wú)線局域網(wǎng)的各個(gè)層面都有可能受到DDoS的攻擊。
2、物理層的DDoS攻擊
IEEE802.1l協(xié)議定義了兩種媒體訪問(wèn)控制協(xié)議用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線信道的訪問(wèn)控制。一種采用基于分布式協(xié)調(diào)功能 (DCF：DistributedCoordinationFunction)的競(jìng)爭(zhēng)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)異步通信方式;另一 種采用基于點(diǎn)協(xié)調(diào)功能(PCF：PointCo-ordinationFunction)的非競(jìng)爭(zhēng)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)同步通信方式。目前的802.1l無(wú)線設(shè)備基本上都是采用DCF方式進(jìn)行通信。
在DCF中802.11采用載波偵聽/沖突避免(CSMA/CA：Car- rierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)機(jī)制進(jìn)行無(wú)線介質(zhì)共享，它的基本思想是讓發(fā)送方激發(fā)接收方發(fā)出一個(gè)短幀，使得 接收方附近的站點(diǎn)可以監(jiān)聽到將要進(jìn)行的傳輸，從而避免它們?cè)谶@個(gè)期間內(nèi)向接收站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。而這一機(jī)制的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)物理層的空閑信道評(píng)估 (CCA：ClearChannelAssessment)程序來(lái)完成 的。它通過(guò)接收信號(hào)能量的強(qiáng)弱來(lái)確定信道是否空閑，每當(dāng)信道由空閑轉(zhuǎn)為忙或由忙轉(zhuǎn)為空閑時(shí)，物理層的子層 PLCP(PhysicalLayerConvergenceProcedure)都產(chǎn)生一種基元：PHY-CCA。 Indicate(STATE)，
STATE為狀態(tài)變量，當(dāng)PLCP檢測(cè)到信道忙時(shí)，其值為BUSY，反之，為IDLE。該攻擊方法簡(jiǎn)單但效率很高，不需要特殊的設(shè)備與技術(shù)。另外，所使用的攻擊設(shè)備無(wú)需高的發(fā)射功率，要發(fā)現(xiàn)并定位攻擊者相當(dāng)困難。澳大利亞電腦危機(jī)緊急響應(yīng)小組就宣布了一種DDoS攻擊，這種攻擊就是利用CCA工作機(jī)理和802.1l物理層管理實(shí)體(PLME：PhysicalLayerManagementEntity)提供的一種測(cè)試模式 (PLMEDSSSTESMODE)來(lái)實(shí)施的。它攻擊的對(duì)象是物理層采用直接序列擴(kuò)頻 (DSSS：DirectSequenceSpreadSpectnlm)工作方式的無(wú)線設(shè)備，包括采用IEEE802.1l、802.1lb和低速(低于 20Mbps)802.11g標(biāo)準(zhǔn)的DSSS無(wú)線設(shè)備。
3、MAC的DDoS攻擊
在802.1l網(wǎng)絡(luò)中，為了解決站點(diǎn)隱藏及報(bào)文碰撞等問(wèn)題，采用了RTS/CTS等通訊控制機(jī)制。在WPA中采用消息完整性校驗(yàn)(MIC：MessageIntegrityCode)機(jī)制來(lái)防范偽造報(bào)文，這些機(jī)制在提高 網(wǎng)絡(luò)性能的同時(shí)，也帶來(lái)了新的安全隱患。
802.1l協(xié)議中，使用CSMA/CA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)多路訪問(wèn)。
為了避免一個(gè)節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間占用信道從而導(dǎo)致其他的節(jié)點(diǎn)無(wú)法傳送數(shù)據(jù)，要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送完一個(gè)MAC層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (MPDU：MACProtocolDataUnit)之后都必須等待一個(gè)SIFS(SIFS： ShortInterFrameSpace)時(shí)間。基于MAC的拒絕服務(wù)攻擊其核心思想就是通過(guò)修改攻擊設(shè)備上的通信模塊程序，將它的SIFS設(shè)得更短，那么在同等發(fā)包速率的情況下，攻擊者將以很高的概率占有 信道，從而使合法節(jié)點(diǎn)的通信推遲進(jìn)行。
CSMA/CA為了解決隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題引入了RST/CTS控制機(jī)制，它能夠?yàn)橐粋€(gè)節(jié)點(diǎn)保留一定時(shí)間的信道。想要發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)首先必須向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)RTS幀，這個(gè)RTS幀中包含該節(jié)點(diǎn)的ID以及 一個(gè)Duration域。Duration域用于告知需要為該節(jié)點(diǎn)保留隨后數(shù)據(jù)傳輸所需要的時(shí)間，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上都使用 NAV(NAV：NetworkAllocationvector)來(lái)度量保留時(shí)間值，它的最大值為215-1。只有當(dāng) NAV=0時(shí)該節(jié)點(diǎn)才可以發(fā)送數(shù)據(jù)，而這個(gè)值的更新是通過(guò)Duration值進(jìn)行的。目的節(jié)點(diǎn)一旦收到某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的RTS幀，就立即響應(yīng)一個(gè)CTS幀，其中也包含ID、Duration域。在信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)通過(guò)CTS幀來(lái)更新NAV值，這樣可以解決由于隱藏節(jié)點(diǎn)造成的沖突問(wèn)題。這種 RST/CTS策略很容易引發(fā)拒絕服務(wù)攻擊。如果攻擊者不斷發(fā)送包含較大Duration值的RTS幀，那么，根據(jù)CSMA/CA，收到RTS幀的合法節(jié)點(diǎn)會(huì)以CTS幀進(jìn)行響應(yīng)，響應(yīng)后很快就會(huì)放棄對(duì)信道的控制。又因?yàn)楹戏ü?jié)點(diǎn)要等待一個(gè)SIFS甚至一個(gè)DIFS后才能再次發(fā)送數(shù)據(jù)幀，而攻擊者又不斷發(fā) 送RTS，這樣合法節(jié)點(diǎn)就很難搶到時(shí)隙，再加上這些節(jié)點(diǎn)對(duì)CTS的傳播帶來(lái)的影響，整個(gè)信道基本上將只會(huì)被攻擊者占用。因此這種攻擊會(huì)嚴(yán)重降低被攻擊 WLAN內(nèi)節(jié)點(diǎn)的通信效率。另外，802.11 中的完整性校驗(yàn)值(ICV)的目的是為了保證數(shù)據(jù)在傳輸途中不會(huì)因?yàn)樵肼暤任锢硪蛩貙?dǎo)致報(bào)文出錯(cuò)，因此采用了相對(duì)簡(jiǎn)單高效的CRC算法。但是攻擊者可以通過(guò)修改ICV來(lái)使之和被篡改過(guò)的報(bào)文 相吻合，可以說(shuō)沒有任何安全功能。而WPA中的MIC則是為了防止攻擊者的篡改而定制的，它利用Michael密鑰并通過(guò)Michael算法求出一個(gè)8字節(jié)的消息完整性校驗(yàn)值(MIC)，加在每個(gè)數(shù)據(jù)分組后面。當(dāng)一個(gè)無(wú)線客戶或AP在一秒鐘內(nèi)收到兩個(gè)或兩個(gè)以上的MIC值有誤的數(shù)據(jù)包，WPA認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)正在受到攻擊，隨后將采取一系列保護(hù)措施，包括中斷通信一分鐘，更換密鑰等，從而給拒絕服 務(wù)攻擊帶來(lái)機(jī)會(huì)。因?yàn)椋粽咧恍枰棵胂蚰康墓?jié)點(diǎn)發(fā)送至少兩個(gè)這種MIC值有誤的報(bào)文，就會(huì)使該節(jié)點(diǎn)觸發(fā)MIC錯(cuò)誤保護(hù)措施，中斷通信一分鐘。只要網(wǎng)絡(luò)一恢復(fù)正常，攻擊者就重復(fù)這樣的 攻擊過(guò)程，最終將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)陷入癱瘓。
4、網(wǎng)絡(luò)層的DDoS攻擊
針對(duì)網(wǎng)絡(luò)層的攻擊也是一種很有威脅的攻擊手段，下面列出幾種常見的攻擊方法：
(1)非法節(jié)點(diǎn)成為路由節(jié)點(diǎn)。它們丟失一定數(shù)量的數(shù)據(jù)包，使得連接質(zhì)量下降。如果在傳輸層采用TCP協(xié)議將產(chǎn)生更大的影響。例如：黑洞攻擊(偷偷地將所有到達(dá)信息全部丟棄);灰洞攻擊(有 選擇地丟棄其中一部分信息，如轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議包而丟失數(shù)據(jù)包)。針對(duì)這兩種攻擊，斯坦福大學(xué)的Mani等人提出了一種看門狗和選路人算法。看門狗是指數(shù)據(jù)包的發(fā)送者將數(shù)據(jù)包發(fā)出去之后還 要監(jiān)視他的下一跳節(jié)點(diǎn)，如果下一跳節(jié)點(diǎn)沒有對(duì)包進(jìn)行了轉(zhuǎn)發(fā)，這說(shuō)明那個(gè)節(jié)點(diǎn)可能存在問(wèn)題。而選路人作為一種響應(yīng)辦法，它評(píng)定每一條路的信任等級(jí)，使數(shù)據(jù)包盡量避免經(jīng)過(guò)那些可能存在 非法節(jié)點(diǎn)的路徑。結(jié)合看門狗和選路人算法能夠很好地避免非法節(jié)點(diǎn)成為路由節(jié)點(diǎn)。此外，為了鼓勵(lì)空閑的正常節(jié)點(diǎn)多轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，Buttyan和Hubaux 將經(jīng)濟(jì)學(xué)中的思想引入了無(wú)線局域網(wǎng)中， 他們提出了虛擬貨幣的概念，并把它作為轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的報(bào)酬。
(2)非法節(jié)點(diǎn)傳輸虛假的路由信息或者重播過(guò)時(shí)的路由信息，這樣將導(dǎo)致路由失敗從而影響傳輸?shù)男阅堋Ｏx洞攻擊(WormholeAttack)和回路攻擊是這種類型攻擊的典型代表。蟲洞攻擊的原理是 在無(wú)線局域網(wǎng)中通過(guò)有線或者長(zhǎng)距離的無(wú)線手段建立一條不正常的鏈路。通過(guò)鏈路的建立來(lái)欺騙路由協(xié)議，從而造成虛假的路由信息。
(3)通過(guò)IP欺騙來(lái)隱藏攻擊者的真實(shí)位置以及利用節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)性使攻擊源迅速轉(zhuǎn)移，從而使得攻擊源的追蹤變得異常困難。對(duì)于在無(wú)線局域網(wǎng)中的 DDoS攻擊源追蹤的研究在一定的程度上可以借 鑒有線網(wǎng)絡(luò)的DDoS攻擊源追蹤技術(shù),但是兩者之間還是有很多的區(qū)別。我們可以將有線網(wǎng)絡(luò)中的攻擊源追蹤技術(shù)PPM(采樣標(biāo)記法)、 ITrace(ICMP報(bào)文定位法)移植到無(wú)線局域網(wǎng)中，并且已經(jīng)有人 通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明攻擊源追蹤技術(shù)的使用效果與攻擊源追蹤技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議以及無(wú)線局域網(wǎng)的規(guī)模都有一定的聯(lián)系。
5、傳輸層、應(yīng)用層等上層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的DDoS攻擊
在無(wú)線局域網(wǎng)中的傳輸層、應(yīng)用層等上層結(jié)構(gòu)與有線網(wǎng)絡(luò)同等網(wǎng)絡(luò)層次具有相同的特征，因此在無(wú)線局域中針對(duì)上層網(wǎng)絡(luò)的DDoS攻擊與有線網(wǎng)絡(luò)中的 DDoS攻擊基本上一樣。其中，TCPSYN洪泛、 TCPRST洪泛攻擊就是典型的針對(duì)上層網(wǎng)絡(luò)攻擊。此外，有線網(wǎng)絡(luò)中抵御DDoS攻擊的防御方法同樣適用于無(wú)線局域網(wǎng)。研究表明，在有線網(wǎng)絡(luò)中DDoS攻擊的攻擊對(duì)象主要集中在網(wǎng)絡(luò)層以及傳輸層 等上層協(xié)議。但是無(wú)線局域網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層等上層網(wǎng)絡(luò)都成為DDoS攻擊的攻擊對(duì)象。因此，針對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)中DDoS攻擊的防御顯得尤為重要。
6、不完善的認(rèn)證機(jī)制引發(fā)的DDoS攻擊
IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)提供兩種類型的認(rèn)證：開放系統(tǒng)認(rèn)證和共享密鑰認(rèn)證。開放系統(tǒng)認(rèn)證就本質(zhì)而言是一個(gè)空的認(rèn)證過(guò)程，共享密鑰認(rèn)證給予一個(gè)預(yù)先共享的密鑰，用WEP協(xié)議對(duì)客戶進(jìn)行認(rèn)證：AP 發(fā)送一個(gè)質(zhì)問(wèn)串，并要求客戶對(duì)其進(jìn)行加密后返回，如果客戶的響應(yīng)被驗(yàn)證成功，則該客戶通過(guò)驗(yàn)證。這一認(rèn)證協(xié)議有著諸多公開化的缺陷，攻擊者可以利用這些缺陷對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施攻擊。
三、結(jié)束語(yǔ)
本文主要介紹了DDoS在無(wú)線局域網(wǎng)中各層的攻擊方式，對(duì)各種攻擊方式的原理和攻擊方法均做了較為詳細(xì)的描述。DDoS攻擊對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)比有線網(wǎng)絡(luò)更難防御，所以對(duì)各種無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)DDoS攻擊手段的研究是很有意義的。
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