RSN（Robust Security Network，强健安全网络）

TKIP 和 CCMP只能解决数据完整和机密性问题；为解决认证问题，IEEE 802.11借鉴了802.1X，引入RSNA（Robust Secure Network Association），包括密钥派生、缓存等内容。
RSNA是 IEEE 802.11i 定义的保护无线网络安全的过程，主要定义了密钥的产生与传递方式。

WPA 认证

WPA Enterprise （WPA - 企业）：采用802.1x认证 (EAP-TLS, EAP-TTLS)，企业用户采用。
WPA Personal（WPA - 个人）：采用PSK（预共享密钥），普通用户采用。

认证协议	构成
WPA - 企业	802.1X + EAP + TKIP
WPA2 -　企业	802.1X + EAP + TKIP / CCMP
WPA - 个人	PSK + TKIP
WPA2 - 个人	PSK + TKIP / CCMP

PSK（Pre-Share Key），预先共享用密钥模式。

PSK 是设计给家庭/办公室网络用的，每个使用者必须输入密码来取用网络。
PSK表示预设的密码，即无线路由器中设置的密码，可以是 8 到 63 个 ASCII 字符、或是 64 个16进位数字。

EAP（Extensible Authentication Protocol），可扩展的身份认证协议

EAP 是一种认证协议框架，允许协议设计人员打造自己的EAP 认证方式（EAP method）。
EAP 包括认证的客户请求和服务器对认证的处理，其数据包类型如下
（1）EAPOL 报文 —— 用于穿越局域网传送 EAP 报文的容器。
（2）EAPOL 开始 —— 被客户端用以通知网络的认证者。
（3）EAPOL 注销 —— 通知认证者客户端正在离开网络。
（4）EAPOL 密钥 —— 802.1x 中用于密钥分发的。

IEEE 802.11i 密钥阶层体系

在WEP中，所有STA都使用同一个WEP Key进行数据加密，安全性较差。
在RSN中，STA和AP关联后，不同的STA使用不同的Key进行数据加密，这就是Pairwise Key的来历。

IEEE 802.11i 链路层加密协议使用了两种密钥。
成对密钥（pairwise keys）：用来保护STA与AP 间单播数据。
群组密钥（group keys）：用来保护AP与所有STA间的广播 / 组播数据。
通过密钥分级（key hierarchy）来衍生用来保护数据传输的临时密钥。

PMK（Pairwise Master Key) 成对的主密钥

PMK：主钥，扮演着根密钥（root secret）的角色，所有配钥素材均衍生于主钥，长度为256位。
在个人网络环境（WPA Personal）中，PMK来源于预共享密钥 PSK，即无线路由器中设置的密码，无须专门的验证服务器。
WPA-Personal模式不需要RADIUS服务器参与，AP和STA双方的Key属于PSK，事先就配置好了的。
在企业级环境（WPA Enterprise）中，PMK和Authenticator Server（如RADIUS服务器）有关，需要通过EAPOL消息和后台AS经过多次交互来获取。
WPA-Enterprise模式下，STA、AP和RAIDUS的PMK通过多次EAPOL消息来获取，获取的方法和具体的EAP Method有关。
因此，WPA-Enterprise模式式更加安全，但其耗费的时间也较长。

PTK（Pairwise Transient Key) 成对的临时密钥

STA和AP得到PMK后，将进行密匙展开以得到PTK，PTK被设置到硬件中，用于数据的加解密。
STA每次关联都需要重新展开这些Key，所以称为PTK（成对的临时密钥）。
TKIP 与CCMP使用准随机函式(Pseudo Random Function），展开PMK，得到临时密钥PTK。
输入
PMK：主密钥
Supplicant MAC：请求认证者MAC地址
Authenticator MAC：认证者MAC地址
ANonce / SNonce：四次握手中的随机Nonce值
输出
Data Encr / Data MIC: TKIP和CCMP中的临时密钥TK（Temporal key），确保数据完整性.。
EAPOL Encr：对应四次握手中的KEK（EAPOL Key Encryption Key），密钥加密密钥，用来加密密钥生成消息。
EAPOL MIC：对应四次握手中的KCK（EAPOL Key Confirmation Key），密钥确认密钥，用来计算密钥生成消息的完整性校验值。

加密方式为TKIP时，PTK为512位，其中KCK（128位），KEK（128位），TK（128位），MIC key（128位）。
加密方式为CCMP时，PTK为384位，其中KCK（128位），KEK（128位），TK（128位），因为CCMP只使用一把128 位密钥来进行认证与加密。

GTK（Group Transient Key）全局加密密钥

认证者（Authenticator ）拥有群组主钥（Group Master Key，GMK），以作为临时密钥的基础。
通过准随机函式，群组主钥会被展开成全局加密密钥GTK。
当有STA离开网络后，网络系统可以更新群组密钥。此过程并未产生密钥加密（KEK）或密钥确认（KCK）密钥，因为密钥交换是通过Pairwise EAPOL Keys 来传递密钥。
当加密方式是TKIP时，GTK为256位，Group temporal Key作为构造全局报的基础密钥，Group MIC Key 作为计算和检验WPA数据报文的MIC的密钥。
当加密方式是CCMP时，PTK为128位，因为CCMP只使用一把128 位元密钥来进行认证与加密。

RSN网络的连接过程

RSNA网络发现阶段
1. AP通过Beacons、Probe Response帧广播AP的信息，MAC帧中包含了RSNE信息元素，如加密算法和安全配置等信息。
2. STA扫描时，检查Beacon或Probe Response中是否有RSNE信息元素。
3. STA选择合适的AP，并请求加入该网络。
认证阶段
1. 支持WPA的AP工作在开放系统认证方式（Open System Authentication）
2. STA发出的Association Request 和 Re-Association Request 帧中包括了选择的安全配置信息。
3. STA完成Authentication和Association，与AP建立关联。
4. 如果网络中有RADIUS服务器作为认证服务器，STA就使用802.1x方式进行认证；如果网络中没有RADIUS，STA与AP就会采用预共享密钥方式进行认证。
5. STA通过了802.1x身份验证后，AP会得到一个与STA相同的Session Key， AP与STA将该Session Key作为PMK（对于使用预共享密钥的方式来说，PSK就是PMK）。
RSNA通过 4-Way Handshake 和 Group Key Handshake 完成RSNA中的密钥管理工作
4-Way Handshake阶段
1. AP和STA均持有一把共享的成对主钥 PMK，需要确认对方是否持有与自己一致的PMK，如不一致，四次握手过程就告失败。
2. 在四次握手的过程中，AP与STA通过PMK计算出一个512位的PTK。
3. PTK分解出来的密钥是AP与该STA之间使用的密钥（用户密钥，用于AP与STA之间的单播报文的加密），这些密钥永远也不会以任何形式出现在无线网络上。
4. 在确认双方所持的PMK一致后， AP会根据自身是否支持用户密钥的能力来指示STA是否安装并使用这个用户密钥。IEEE 802.11协议规定AP可以不采用PTK方式，而是利用GTK作为AP向STA发送单播报文时的密钥。
5. 如果AP通知STA安装并使用PTK，那么STA在向AP发送一个EAPOL-KEY相应报文后，再把相应的密钥安装到无线网卡中。
6. 为了保证传输的完整性，在握手过程中使用了 MIC（Message Integrity Code）的检验码。
7. AP与STA只有通过四次握手协商产生临时密钥，并且确认双方均已准备就绪后，才可以开始进行加密传输。
Group Key Handshake阶段
1. 四次握手成功后，AP会生成一个256位的GTK（Group Transient Key）
2. GTK是一组全局加密密钥，所有与该AP建立关联的STA均使用相同的GTK，AP通过GTK来加密所有关联的STA的报文，STA使用GTK来解密由AP发送的报文并检验其MIC。
3. AP通过EAPOL-KEY加密密钥将GTK加密并发送给STA，并指明该GTK是否允许STA用作发送报文所使用。
4. STA成功接收到该报文，将GTK解密后，向AP发送应答报文，并根据AP所指示的Key Index将其安装无线网卡的相应位置。
5. 如果AP使用GTK作为向某一STA单播传输的密钥，则该STA也需要使用GTK作为向AP发送单播报文的密钥。
数据传输阶段
1. 传输数据时，TKIP并不直接使用由PTK/GTK分解出来的密钥作为加密报文的密钥。
2. TKIP将PTK和GTK作为基础密钥（Base Key），经过两个阶段的密钥混合过程，为每帧生成不一样的密钥来加密数据，通过这种方式来增强WLAN的安全性。

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WPA 认证

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