WLAN - Wi-Fi standard IEEE 802.11 e sicurezza | Anno 5 Modulo 4 Lezione 3

Anno 5 • Modulo 4 • Lezione 3

Prof. Giagnotti • Sistemi e Reti • Networking Avanzato

WLAN - Wi-Fi standard IEEE 802.11 e sicurezza

Dall'etere vulnerabile di 802.11b alla cifratura a prova di futuro di WPA3: evoluzione degli standard, anatomia del 4-Way Handshake, KRACK e PMKID, e perché SAE ha riscritto le regole della sicurezza wireless.

📶 IEEE 802.11 🔐 WPA2 / WPA3 ⚡ Wi-Fi 6 / 6E 🛡️ Sicurezza WLAN

📋 Obiettivi di apprendimento

✓Descrivere l'evoluzione degli standard IEEE 802.11 da 802.11b a Wi-Fi 6E indicando frequenze, velocità teoriche e tecniche chiave

✓Spiegare perché WEP è insicuro, come TKIP ha migliorato WPA e perché AES-CCMP in WPA2 ha rappresentato il salto qualitativo decisivo

✓Descrivere il 4-Way Handshake WPA2 spiegando come vengono generate PTK e GTK e dove agiscono gli attacchi KRACK e PMKID

✓Confrontare WPA3 Personal (SAE) con WPA2-PSK spiegando forward secrecy, resistenza al brute force offline e OWE per reti aperte

// Indice della lezione

1. Wi-Fi — vulnerabilità per progetto 2. Evoluzione IEEE 802.11 3. Standard, banda e configurazione radio 4. Wi-Fi 6 — OFDMA e BSS Coloring 5. Storia della sicurezza Wi-Fi 6. WEP: RC4 e IV 24 bit 7. WPA e TKIP 8. WPA2 e 4-Way Handshake 9. Attacchi: dictionary, PMKID, KRACK, WPS 10. WPA3 — SAE, FS e OWE 11. Sicurezza oltre la password 12. Checklist operativa 13. Verifica / Esercizio 14. Riepilogo

1. Le reti Wi-Fi — vulnerabilità per progetto

📌 Definizione da ricordare

WLAN IEEE 802.11: rete locale che usa onde radio in banda ISM 2,4 / 5 / 6 GHz. Mezzo condiviso e non confinabile — chi è nel raggio è potenzialmente nel dominio di broadcast.

Le reti Wi-Fi sono la forma più diffusa di rete locale senza fili. La loro forza — trasmettere attraverso l'aria — è anche vulnerabilità strutturale: il segnale si propaga oltre i muri, oltre i confini aziendali. In Ethernet serve accesso fisico; in Wi-Fi basta essere nel raggio, dal parcheggio o dall'appartamento accanto.

01 · PASSIVO

👁️ Sniffing passivo

Cattura frame non cifrati senza trasmettere — invisibile. Con WEP / open legacy ogni byte leggibile.

02 · IMPERSONAZIONE

🎭 Evil Twin / Rogue AP

AP falso con SSID identico per intercettare traffico. Base captive portal malevoli.

03 · OFFLINE

🔨 Attacco a dizionario

Cattura handshake WPA2 → brute offline GPU / hashcat.

04 · DENIAL

🔄 Deauth flood

Management frame non protetti pre-802.11w → forza riconnessione per catturare handshake.

05 · PROTOCOLLO

🔓 KRACK / PMKID

KRACK forza reinstallazione chiavi, PMKID estrae hash senza client.

06 · BACKDOOR

🔧 WPS PIN bruteforce

PIN 8 cifre verificato in due metà → 11.000 tentativi non 100M. Reaver rompe in ore.

💬 Tip del docente

All'interrogazione: "non confinabile fisicamente — il mezzo trasmissivo è l'aria condivisa". Vale 10.

2. Evoluzione degli standard IEEE 802.11

Dal 1999 a oggi la velocità teorica è cresciuta ~900× grazie a OFDM, MIMO, MU-MIMO, OFDMA. La tabella riassume tutti i passaggi fondamentali.

Standard	Nome	Anno	Banda	Velocità	Tecniche
802.11b	—	1999	2,4 GHz	11 Mbps	DSSS primo consumer
802.11a	—	1999	5 GHz	54 Mbps	OFDM prima volta 5 GHz
802.11g	—	2003	2,4 GHz	54 Mbps	OFDM compatibile b
802.11n	Wi-Fi 4	2009	2,4 /5 GHz	600 Mbps	MIMO 4×4, 40 MHz
802.11ac	Wi-Fi 5	2013	5 GHz	3,5 Gbps	MU-MIMO, 80/160 MHz, 256-QAM
802.11ax	Wi-Fi 6	2019	2,4/5 GHz	9,6 Gbps	OFDMA, BSS Coloring, TWT, 1024-QAM
802.11ax	Wi-Fi 6E	2021	2,4/5/6 GHz	9,6+ Gbps	6 GHz 1200 MHz extra

3. Non confondere standard Wi-Fi e banda di frequenza

📌 Definizione

Standard = tecnologia IEEE (es. 802.11ac). Banda = spettro radio (2,4/5/6 GHz). Configurazione = parametri reali negoziati (larghezza canale, MCS, stream).

STANDARD

📘 Standard

Tecnologia e modulazioni definite da IEEE.

BANDA

📡 Banda

2,4 GHz 3 canali non sovrapposti, 5 GHz 25, 6 GHz 59 (EU 6E).

CONFIG

⚙️ Configurazione

Dipende da AP+client+MCS+stream.

💡 Esempio

Dire "5 GHz" descrive banda, non standard né velocità. Può essere 802.11a 54 Mbps o 802.11ax 1,2 Gbps sullo stesso 5 GHz.

4. Wi-Fi 6 — OFDMA e BSS Coloring

OFDMA

OFDM → un client alla volta. OFDMA → canale diviso in Resource Unit (RU) per client diversi simultaneamente. Meno latenza alta densità (stadi, aule).

BSS Coloring

Assegna "colore" a ogni rete. Client ignorano TX con colore diverso → capacità aumenta in condomini/open space.

5. L'evoluzione della sicurezza Wi-Fi

6. WEP — Wired Equivalent Privacy (1999)

❌ WEP — Mai usare

RC4 40/104 bit + IV 24 bit = 16M combinazioni. In rete trafficata IV ripetuti in ore. FMS 2001 ricostruisce chiave con 50k-100k pacchetti. CRC-32 invertibile → bit-flipping. Deprecato 2004.

WEP · Attacco FMS

WEP = IV(24b chiaro) || RC4(key+IV) XOR (DATA||CRC32)
# Cattura e crack storico:
aircrack-ng -b 00:11:22:33:44:55 capture.cap
# CRC32 invertibile → IV reuse = keystream recovery

7. WPA — Wi-Fi Protected Access (2003)

📘 TKIP

Chiave per-pacchetto risolve IV reuse, MIC Michael migliore di CRC32. Ma ancora RC4 → Beck-Tews 2008 rompe con chopchop+injection. Emergenza, non soluzione finale.

PRO

✅ Per-packet key

Elimina IV duplicati.

PRO

✅ MIC

Integrità migliorata.

CONS

❌ RC4 + TKIP rotto

2008 attacco.

8. WPA2 — Lo standard di riferimento (2004)

📌 AES-CCMP

Abbandona RC4 per AES-128 CCMP AEAD. Due modalità: Personal PSK, Enterprise 802.1X+RADIUS. Chiavi sessione uniche per client.

💬 PMK

PMK = PBKDF2(HMAC-SHA1, password, SSID, 4096, 256). 4096 iterazioni lente → rende costoso brute offline. SSID fa da salt.

WPA2 · Derivazione

PMK = PBKDF2(HMAC-SHA1, pwd, SSID, 4096, 256)
PTK = PRF(PMK + ANonce + SNonce + MAC_AP + MAC_Client) #512b
  KCK 128b → MIC
  KEK 128b → cifra GTK
  TK  128b → dati unicast
GTK → broadcast/multicast

9. Attacchi al 4-Way Handshake

CLASSICO WPA2 CRACK

Deauth forza reconnect
Cattura ANonce,SNonce,MIC
Per ogni pwd candidata PBKDF2→PMK→PTK→verifica MIC

LAB AUTORIZZATO

sudo airodump-ng wlan0mon --bssid 00:11:22:33:44:55 -c 6 -w capture
sudo aireplay-ng --deauth 5 -a 00:11:22:33:44:55 wlan0mon
hcxpcapngtool -o hash.hc22000 capture-01.cap
hashcat -m 22000 hash.hc22000 rockyou.txt
# GPU: centinaia k H/s → 8 cifre in ore, pwd lunga random = impraticabile

PMKID (2018)

⚠️ PMKID — Steube

PMKID = HMAC-SHA1-128(PMK, "PMK Name"+MAC_AP+MAC_Cl). Singola assoc request → risposta AP contiene PMKID → brute offline senza client. Colpisce 802.11r roaming.

KRACK (2017)

⚠️ KRACK — Vanhoef

Non attacca AES ma protocollo: ritrasmissione MSG3 + ritardo MSG4 → reinstallazione chiave → azzera nonce counters → riuso nonce stessa chiave → decifra/inietta. Fix software.

WPS

🔓 WPS PIN

PIN 8 cifre in 2 metà 4 cifre → 11k tentativi. Reaver brute ore. Push Button ok, PIN disabilita sempre.

10. WPA3 — Il riferimento attuale (2018)

WPA2-PSK

Static PMK

PMK statico pwd→ brute offline.

❌ Handshake = oracolo

WPA3-SAE

Zero-knowledge

Dragonfly commit/confirm DH+pwd, PMK effimero per sessione.

✅ Solo online

PFS

Perfect Forward Secrecy

DH effimero → passato non decifrabile anche trovando pwd dopo.

OWE

📌 OWE

Opportunistic Wireless Encryption: anche open senza password traffico cifrato end-to-end via DH trasparente. Prima open = chiaro sniffabile.

Aspetto	WPA2	WPA3
Auth Personal	PSK	SAE Dragonfly
Brute offline	❌ Possibile	✅ Impossibile
Forward Secrecy	❌ No	✅ Obbligatoria
Reti aperte	❌ Chiaro	✅ OWE
KRACK	❌ Vulnerabile	✅ Non applicabile
Cifratura Ent.	AES-128 CCMP	AES-256 GCMP-256 192-bit suite
Compatibilità	✅ Universale	⚠️ HW 2018+

11. Una password non è tutta la sicurezza

PROTOCOLLO

🔐 Protocollo

WPA3 > WPA2-AES > WPA > WEP.

IDENTITÀ

👤 Auth

802.1X+RADIUS prossima lezione.

LIFECYCLE

🔄 Update

Patch KRACK software.

VLAN

🧩 Segmentazione

Guest/IoT/corp separate.

WIDS

📡 Monitor

Rogue AP, Evil Twin, Deauth flood.

SCUOLA

🏫 Scenario

Docenti WPA3-Ent, studenti rate-limit, ospiti OWE, IoT isolato.

Idea fondamentale

Sicurezza WLAN = misure coordinate: auth, update, controllo accessi, segmentazione. Password solo uno degli elementi.

12. Checklist operativa

✅WPA3 Personal se supportato, altrimenti WPA2-PSK AES.

✅Password ≥20 casuali.

❌Disabilita WPS PIN.

❌No WPA/WEP.

✅Firmware aggiornato.

✅VLAN + 802.11w PMF.

13. Verifica / Esercizio

🔬 Attività

Studio con AP 2016 802.11n WPA2-PSK "Studio2020" 2,4 GHz, WPS attivo, unico SSID.

4 vulnerabilità
Handshake + brute: tool, frame, perché pwd debole?
WPA3-SAE perché no offline + FS?
Piano 5 punti

✅ Soluzione ragionata

1) 802.11n solo 2,4 GHz congestionato; PSK corta predicibile; WPS 11k; unico SSID no VLAN; HW 2016 non patch KRACK.

2) airmon→airodump BSSID canale X; aireplay deauth; capture ANonce SNonce MIC; PBKDF2 per ogni parola rockyou → PTK → MIC verify; "Studio2020" pattern anno maiuscola → crack secondi GPU. PMKID singola assoc senza client.

3) Dragonfly PAKE zero-knowledge, PMK effimero diverso sessione, no MIC offline, solo online rate-limit anti-clogging. PFS DH effimero non memorizzato → passato sicuro anche trovando pwd dopo.

4) ① AP Wi-Fi6 WPA3+PMF ② pwd 24 CSPRNG ③ disabilita WPS/UPnP ④ 3 SSID VLAN 10 corp WPA3, 20 IoT isolation no L3 LAN, 30 guest OWE captive ⑤ auto-update, WIDS Kismet, backup cifrato.

14. Riepilogo e concetti chiave

✓802.11b→Wi-Fi6 11 Mbps→9,6 Gbps OFDM MIMO OFDMA. 6E +6 GHz 1200 MHz liberi.

✓WEP IV 24b→RC4 minuto. WPA TKIP fix IV ma RC4 vulnérab. WPA2 AES-CCMP salto vero.

✓4-Way no pwd in chiaro nonce→PTK. Dictionary handshake offline. PMKID 2018 senza handshake.

✓KRACK 2017 reinstallazione chiavi azzera nonce → decifra/inietta motivò WPA3.

✓WPA3-SAE no brute offline FS obbligatoria OWE open cifrate GCMP-256 192-bit Ent.

✓Sicurezza WLAN ≠ solo pwd: protocollo 802.1X update VLAN PMF WIDS.

📚 Prossimo passo — WLAN Enterprise: WPA2/3 Enterprise 802.1X RADIUS e WLC

Personal → Enterprise: EAP-TLS/PEAP RADIUS WLC 50+ AP. Porta SAE PTK.

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