• 如何理解MIC？

    1. References

    1.1 引用笔记

    2. 引入话题

    众所周知，在Wi-Fi的使用过程中，为了确保数据的安全性，我们会对其数据进行加密。为了达到加密的目的，就需要加密密钥，对于Wi-Fi来说，最主要的两个加密密钥是PTK（成对临时密钥）和GTK（组临时密钥），其PTK用于加密单播数据，而GTK用于加密广播和多播数据。其PTK和GTK的生成，就不得不提Wi-Fi的四步握手了。本篇我们不过多的介绍四步握手，而是对四步握手的EAPOL帧中的MIC字段进行一个详细的理解。

    3. MIC详解

    消息完整性码（Message Integrity Code，MIC）是用于确保数据完整性和真实性的安全机制。在Wi-Fi通信中，MIC的主要作用是检测和防止数据在传输过程中被篡改。

    如上是Wi-Fi的4-way handshake过程，我们可以清晰的看到M2/M3/M4都包含了MIC，以确保数据的准确性。接下来我们详细的讲解下MIC的生成过程。

    3.1 EAPOL帧

    EAPOL（Extensible Authentication Protocol over LAN）是用于在局域网（LAN）中传输EAP消息的协议。EAPOL帧在IEEE 802.1X认证过程中起着关键作用，特别是在Wi-Fi网络中用于WPA、WPA2和WPA3的四次握手协议。EAPOL帧的格式具体如下所示：

    EAPOL帧的字段详解如下所示：

    • Descriptor Type: 这个字段的值定义在IEEE 802.1X-2010中，具体如下所示：

    • Key Information: 这个字段描述了密钥的特性，具体如下所示：

      • Key Descriptor Version (bits 0–2): 应在所有的EAPOL-Key帧上设置为0，表明EAPOL-Key帧是根据下表所述的AKM构建和处理的，除以下情况外：
        • 当协商的AKM是00-0F-AC:1或00-0F-AC:2且“the pairwise cipher”密码是TKIP或“Use group cipher suite”时，此值应该为1，且应用于所有发送到STA的EAPOL-Key帧。在这种情况下，使用下表中的“Deprecated”行。
        • 当协商的AKM是00-0F-AC:1或00-0F-AC:2且“the pairwise or the group cipher”密码是除TKIP之外的增强数据加密机制时，此值应该为2， 且应用于所有发送到STA的EAPOL-Key帧。在这种情况下，使用下表中相应的行。
        • 当协商的AKM是00-0F-AC:3、00-0F-AC:4、00-0F-AC:5或00-0F-AC:6时，此值应该为3，且应用于所有发送到STA的EAPOL-Key帧。在这种情况下，使用下表中相应的行。

          • AKM的组合如下图所示：

      • Key Type (bit 3): 指定此EAPOL-Key帧是否属于生成PTK的四步握手的一部分。
        • 0（Group）表示该消息不属于PTK派生的一部分。
        • 1（Pairwise）表示该消息属于PTK派生的一部分。
      • Reserved (bits 4–5).
      • Install (bit 6).
        • 如果"Key Type"的值为1，则Install如下：
          • 1表示IEEE 802.1X组件应将从该消息派生的临时密钥配置到其IEEE 802.11 MAC中。
          • 0表示IEEE 802.1X组件不应将临时密钥配置到IEEE 802.11 MAC中。
        • 如果"Key Type"的值为0，那么此位保留。

    3.2 MIC的生成

    MIC的计算方式如下所示，根据AKM的不同，MIC的生成算法和长度也不一样。

    3.2.1 hostapd/wpa_supplicant code

    1. /**
    2.  * wpa_eapol_key_mic - Calculate EAPOL-Key MIC
    3.  * @key: EAPOL-Key Key Confirmation Key (KCK)
    4.  * @key_len: KCK length in octets
    5.  * @akmp: WPA_KEY_MGMT_* used in key derivation
    6.  * @ver: Key descriptor version (WPA_KEY_INFO_TYPE_*)
    7.  * @buf: Pointer to the beginning of the EAPOL header (version field)
    8.  * @len: Length of the EAPOL frame (from EAPOL header to the end of the frame)
    9.  * @mic: Pointer to the buffer to which the EAPOL-Key MIC is written
    10.  * Returns: 0 on success, -1 on failure
    11.  *
    12.  * Calculate EAPOL-Key MIC for an EAPOL-Key packet. The EAPOL-Key MIC field has
    13.  * to be cleared (all zeroes) when calling this function.
    14.  *
    15.  * Note: 'IEEE Std 802.11i-2004 - 8.5.2 EAPOL-Key frames' has an error in the
    16.  * description of the Key MIC calculation. It includes packet data from the
    17.  * beginning of the EAPOL-Key header, not EAPOL header. This incorrect change
    18.  * happened during final editing of the standard and the correct behavior is
    19.  * defined in the last draft (IEEE 802.11i/D10).
    20.  */
    21. int wpa_eapol_key_mic(const u8 *key, size_t key_len, int akmp, int ver,
    22.               const u8 *buf, size_t len, u8 *mic)
    23. {
    24.     u8 hash[SHA512_MAC_LEN];
    25.  
    26.     if (key_len == 0) {
    27.         wpa_printf(MSG_DEBUG,
    28.                "WPA: KCK not set - cannot calculate MIC");
    29.         return -1;
    30.     }
    31.  
    32.     switch (ver) {
    33. #ifndef CONFIG_FIPS
    34.     case WPA_KEY_INFO_TYPE_HMAC_MD5_RC4:
    35.         wpa_printf(MSG_DEBUG, "WPA: EAPOL-Key MIC using HMAC-MD5");
    36.         return hmac_md5(key, key_len, buf, len, mic);
    37. #endif /* CONFIG_FIPS */
    38.     case WPA_KEY_INFO_TYPE_HMAC_SHA1_AES:
    39.         wpa_printf(MSG_DEBUG, "WPA: EAPOL-Key MIC using HMAC-SHA1");
    40.         if (hmac_sha1(key, key_len, buf, len, hash))
    41.             return -1;
    42.         os_memcpy(mic, hash, MD5_MAC_LEN);
    43.         break;
    44.     case WPA_KEY_INFO_TYPE_AES_128_CMAC:
    45.         wpa_printf(MSG_DEBUG, "WPA: EAPOL-Key MIC using AES-CMAC");
    46.         return omac1_aes_128(key, buf, len, mic);
    47.     case WPA_KEY_INFO_TYPE_AKM_DEFINED:
    48.         switch (akmp) {
    49. #ifdef CONFIG_SAE
    50.         case WPA_KEY_MGMT_SAE:
    51.         case WPA_KEY_MGMT_FT_SAE:
    52.             wpa_printf(MSG_DEBUG,
    53.                    "WPA: EAPOL-Key MIC using AES-CMAC (AKM-defined - SAE)");
    54.             return omac1_aes_128(key, buf, len, mic);
    55.         case WPA_KEY_MGMT_SAE_EXT_KEY:
    56.         case WPA_KEY_MGMT_FT_SAE_EXT_KEY:
    57.             wpa_printf(MSG_DEBUG,
    58.                    "WPA: EAPOL-Key MIC using HMAC-SHA%u (AKM-defined - SAE-EXT-KEY)",
    59.                    (unsigned int) key_len * 8 * 2);
    60.             if (key_len == 128 / 8) {
    61.                 if (hmac_sha256(key, key_len, buf, len, hash))
    62.                     return -1;
    63. #ifdef CONFIG_SHA384
    64.             } else if (key_len == 192 / 8) {
    65.                 if (hmac_sha384(key, key_len, buf, len, hash))
    66.                     return -1;
    67. #endif /* CONFIG_SHA384 */
    68. #ifdef CONFIG_SHA512
    69.             } else if (key_len == 256 / 8) {
    70.                 if (hmac_sha512(key, key_len, buf, len, hash))
    71.                     return -1;
    72. #endif /* CONFIG_SHA512 */
    73.             } else {
    74.                 wpa_printf(MSG_INFO,
    75.                        "SAE: Unsupported KCK length: %u",
    76.                        (unsigned int) key_len);
    77.                 return -1;
    78.             }
    79.             os_memcpy(mic, hash, key_len);
    80.             break;
    81. #endif /* CONFIG_SAE */
    82. #ifdef CONFIG_HS20
    83.         case WPA_KEY_MGMT_OSEN:
    84.             wpa_printf(MSG_DEBUG,
    85.                    "WPA: EAPOL-Key MIC using AES-CMAC (AKM-defined - OSEN)");
    86.             return omac1_aes_128(key, buf, len, mic);
    87. #endif /* CONFIG_HS20 */
    88. #ifdef CONFIG_SUITEB
    89.         case WPA_KEY_MGMT_IEEE8021X_SUITE_B:
    90.             wpa_printf(MSG_DEBUG,
    91.                    "WPA: EAPOL-Key MIC using HMAC-SHA256 (AKM-defined - Suite B)");
    92.             if (hmac_sha256(key, key_len, buf, len, hash))
    93.                 return -1;
    94.             os_memcpy(mic, hash, MD5_MAC_LEN);
    95.             break;
    96. #endif /* CONFIG_SUITEB */
    97. #ifdef CONFIG_SUITEB192
    98.         case WPA_KEY_MGMT_IEEE8021X_SUITE_B_192:
    99.             wpa_printf(MSG_DEBUG,
    100.                    "WPA: EAPOL-Key MIC using HMAC-SHA384 (AKM-defined - Suite B 192-bit)");
    101.             if (hmac_sha384(key, key_len, buf, len, hash))
    102.                 return -1;
    103.             os_memcpy(mic, hash, 24);
    104.             break;
    105. #endif /* CONFIG_SUITEB192 */
    106. #ifdef CONFIG_OWE
    107.         case WPA_KEY_MGMT_OWE:
    108.             wpa_printf(MSG_DEBUG,
    109.                    "WPA: EAPOL-Key MIC using HMAC-SHA%u (AKM-defined - OWE)",
    110.                    (unsigned int) key_len * 8 * 2);
    111.             if (key_len == 128 / 8) {
    112.                 if (hmac_sha256(key, key_len, buf, len, hash))
    113.                     return -1;
    114.             } else if (key_len == 192 / 8) {
    115.                 if (hmac_sha384(key, key_len, buf, len, hash))
    116.                     return -1;
    117.             } else if (key_len == 256 / 8) {
    118.                 if (hmac_sha512(key, key_len, buf, len, hash))
    119.                     return -1;
    120.             } else {
    121.                 wpa_printf(MSG_INFO,
    122.                        "OWE: Unsupported KCK length: %u",
    123.                        (unsigned int) key_len);
    124.                 return -1;
    125.             }
    126.             os_memcpy(mic, hash, key_len);
    127.             break;
    128. #endif /* CONFIG_OWE */
    129. #ifdef CONFIG_DPP
    130.         case WPA_KEY_MGMT_DPP:
    131.             wpa_printf(MSG_DEBUG,
    132.                    "WPA: EAPOL-Key MIC using HMAC-SHA%u (AKM-defined - DPP)",
    133.                    (unsigned int) key_len * 8 * 2);
    134.             if (key_len == 128 / 8) {
    135.                 if (hmac_sha256(key, key_len, buf, len, hash))
    136.                     return -1;
    137.             } else if (key_len == 192 / 8) {
    138.                 if (hmac_sha384(key, key_len, buf, len, hash))
    139.                     return -1;
    140.             } else if (key_len == 256 / 8) {
    141.                 if (hmac_sha512(key, key_len, buf, len, hash))
    142.                     return -1;
    143.             } else {
    144.                 wpa_printf(MSG_INFO,
    145.                        "DPP: Unsupported KCK length: %u",
    146.                        (unsigned int) key_len);
    147.                 return -1;
    148.             }
    149.             os_memcpy(mic, hash, key_len);
    150.             break;
    151. #endif /* CONFIG_DPP */
    152. #ifdef CONFIG_SHA384
    153.         case WPA_KEY_MGMT_IEEE8021X_SHA384:
    154. #ifdef CONFIG_IEEE80211R
    155.         case WPA_KEY_MGMT_FT_IEEE8021X_SHA384:
    156. #endif /* CONFIG_IEEE80211R */
    157.             wpa_printf(MSG_DEBUG,
    158.                    "WPA: EAPOL-Key MIC using HMAC-SHA384 (AKM-defined - 802.1X SHA384)");
    159.             if (hmac_sha384(key, key_len, buf, len, hash))
    160.                 return -1;
    161.             os_memcpy(mic, hash, 24);
    162.             break;
    163. #endif /* CONFIG_SHA384 */
    164.         default:
    165.             wpa_printf(MSG_DEBUG,
    166.                    "WPA: EAPOL-Key MIC algorithm not known (AKM-defined - akmp=0x%x)",
    167.                    akmp);
    168.             return -1;
    169.         }
    170.         break;
    171.     default:
    172.         wpa_printf(MSG_DEBUG,
    173.                "WPA: EAPOL-Key MIC algorithm not known (ver=%d)",
    174.                ver);
    175.         return -1;
    176.     }
    177.  
    178.     return 0;
    179. }
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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_47877869/article/details/140464873