Wireshark抓包分析WLAN连接过程

一个完整的WLAN连接过程：

一：WLAN扫描

主动扫描：
两种方式：
（1）向各个信道发出Probe Request帧并制定某个SSID，只有能够提供指定SSID相匹配的WLAN服务的AP接受到这个帧后才会答复Probe Response帧（隐藏AP的连接）
（2）STA定期向所有STA支持的信道广播Probe Request帧，所有收到请求的AP都会回应Probe Response帧以表明自己在这里
被动扫描：
AP会每隔一段时间向周围广播Beacon帧，如同心跳，表明自己alive的状态，STA就会收到这个帧，从而知道AP的一些信息
Beacon包含了什么：BSSID、SSID、Channel、RSSI、Beacon interval、Country、Vendor Specific(供应商)。。。
如图：使用wlan.fc.type_subtype == 0x08筛选，把所有Beacon帧过滤出来，Source列就可以找到我们的路由器



从封包可以看到be:76:07:c2:34:a4这个设备发出了广播 Probe Request，然后各个周围的各个AP有给他答复了Probe Response

以上提到的，是指搜索到了这个AP，要连接这个AP，还要制定这个SSID去扫描一次，确保这个AP存在：

二：WLAN认证（Authentication）

需要说下两种认证方式，注意：要区别与认证跟加密，两者是不同的概念
认证：就是确认凭证、检查身份，比如你是警察，你要确认对方是不是警察，那就的确认对方的身份、凭证等
加密：就是通过有规律的把原始数据打乱或重组等方式再呈现出新的数据。比如你是警察，对方是卧底，你们就需要通过暗号进行交流，避免暴露

认证包含2种方式
开发系统（Open System）：

就是很简单的发送身份声明跟认证请求，也就是通过Mac地址为身份证明，而MAC地址又是独一无二的，所以AP在这种方式中就直接按802.11最原始的方式，有身份证且唯一就OK，然后AP侧只有成功或者失败，没有更多的交流，AP也不Care其他，只有Yes or No！

注：除非MAC地址重复，staff频繁断线重连的问题还记得吗。。。。

共享密钥（Share Key）：
必须使用WEP的加密方式，通信双方要使用相同的密钥去对一个“code”进行加密和解密

1.STA发一个认证请求给到AP
2.AP利用随机密钥（Random key）和初始向量生成一个Challenge Text ，我们就叫“Code1.0”给回STA
3.STA用STA端已知密钥加密得到“Code2.0”，发给AP（就是我们输入的密码的过程）
4.AP使用AP端已知的密钥去解密“Code2.0”，然后比较“Code1.0”是否一致
5.比对完成，AP发送认证答复，成功/失败

这里要注意两点：
1.WPA、WPA2的认证过程仍旧是Open System（规范就是如此，By design）
2.Share Key 区别与WPA-PSK、WPA2-PSK中的PSK（PreShare Key 预共享密钥），

三：WLAN关联（Association）

如图可以看到，一来一回的交流，到了最后关联的阶段，如果通过认证，STA就会向AP端发一个Association Request帧去请求关联


AP收到了Association Request，是怎么处理的呢？
这里就要注意到Association Request里面包含的Listen Interval，意思就是STA会定期聆听beacons帧，为什么要定期，因为要省电节能，STA可以暂时关闭802.11 网络介面的天线，这个Listen interval间隔就是STA的休眠时间（这里指的是WLAN，而不是我们说的待机休眠），是通过AP送来的Beacons Interval计算出来的，也就是说，STA不需要一直监听每个beacons，只需要间隔多个beacons周期后聆听一次，达到省电目的；
802.11规范AP端因为要为STA暂存一些帧，当STA处于休眠阶段，AP将这些帧暂存起来等待STA苏醒，然后发送出去，这就涉及到AP的容量了，当好多个STA连接后，能不能继续给新的STA分配资源去暂存就是AP要考虑的事情了，如果做不到，那可能就会在Association Response返回失败了

Listen interval可以说是STA开给AP的一个价格，AP有足够的空间给STA暂存帧，则交易成功，如果没有那交易失败

四：关联之后呢

WPA/WPA2的四次握手：上面除了WEP共享密钥的认证方式，看到有我们输入密码的过程，我们输入的密码又是在哪里用到呢？WPA的四次握手！
首先，我们输入的密码并不是用来连接上AP的，而是用来作为跟AP沟通时加密数据的，通过使用四次握手的方式来产生所需要的密钥

首选要引入一些概念：
PMK：Pairwise Master Key, 成对主密钥，认证者用来生成组临时密钥（GTK）的密钥
PTK：Pairwise Transient Key, 成对临时密钥，最终用于加密单播数据流的加密密钥
Nonce：一个随机生成的值，只使用一次
MIC：Message Integrity Code，消息完整性校验码，针对一组需要保护的数据计算出的散列值，用来防止数据遭篡改
GTK：Group Temporal Key, 组临时密钥，最终用于加密广播和组播数据流的加密密钥。

使用抓包工具抓包可以看到4次握手过程：


在4次握手前，双方都已知的条件是PMK，SSID、SSID lenth、各自的MAC。。

Round One：首先AP会发一个随机码（A_Nonce），将A_Nonce、A_MAC 发给STA；

Round Two：STA收到A-Nonce后，它就的到的所有的参数，可以通过算法（如图）获得PTK，然后得到PTK后相继的也就算出来MIC。
此时STA也生成一个随机码（S_Nonce）,然后S_Nonce、MIC、S_MAC发给AP；


Round Three：AP收到后，也的得到的所有可生成PTK的参数，然后就可以生成PTK，继而算出自己的MIC，这样就AP端就有了来两个可以对比的MIC，也就是校验完整性
如果OK，那AP端算是搞定了。AP端派生出GTK，然后将GTK、MIC发给STA，告诉STA你可以使用PTK加密数据了


Round Four：AP端收到MIC后，也会进行完整性校验，这个过程跟AP端校验的的过程是一样的，大家都确认好拥有同样的MIC，然后发ACK给AP，确认收到OK了，大家可以使用使用PTK(单播数据流)、MIC(组播&广播数据流)加密数据了

标签：WLAN,STA,MIC,认证,AP,密钥,加密,抓包,Wireshark
来源： https://blog.csdn.net/random_run/article/details/115223124