Wi-Fi WPA2 「Kr00k」漏洞分析與復現

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在今年2月份的RSA大會上，ESET的研究人員公開披露Wi-Fi晶片存在嚴重安全漏洞CVE-2019-15126，並將其命名為「Kr00k」。攻擊者可以利用「Kr00k」解密無線網絡流量，獲取傳輸過程中的敏感數據。

Kr00k漏洞影響部分安裝Broadcom和Cypress Wi-Fi晶片的設備，這兩家晶片產品被廣泛應用於手機、平板電腦及IOT設備中。保守估計，全球總計超過10億的設備受該漏洞的影響。

2.1 漏洞原理

在介紹Kr00k漏洞之前，先簡單了解下WPA2協議。目前基於AES-CCMP的WPA2協議是Wi-Fi網絡中最普遍的標準。下圖是客戶端（Station, STA）連接接入點（Access Point, AP）的消息交互過程。

STA和AP在四次握手中，協商會話密鑰PTK（Pairwise Transient Key），PTK是由PMK和PKE計算生成，而PMK由ANonce、SNonce和雙方MAC地址等計算生成。PTK分為KCK、KEK和TK三部分，其中，KCK用於MIC校驗，KEK用於加密GTK，TK為數據加密密鑰。四次握手完成後，傳輸數據使用TK進行加密。

在WPA2協議中，解除關聯操作可以由未經身份驗證和未加密的管理幀觸發，Kr00k漏洞與解除關聯操作密切相關。在下圖所示中，當站點的連接會話解除關聯後，保存在Wi-Fi晶片中的會話密鑰(TK)被置零，如果使用已置零的TK密鑰對晶片緩存中的數據進行加密並傳輸，將導致漏洞產生。

攻擊者利用無線網卡即可完成入侵，通過不斷觸發解除關聯、重新關聯，然後使用全零TK對捕獲的數據幀進行解密，從而獲取敏感信息。本文選取Nexus5中的BCM4339晶片固件進行分析。首先，定位固件中計算ptk的位置，如下圖所示。

然後，對其上層函數wlc_wpa_sup_eapol進行分析。

wlc_wpa_sup_eapol調用wpa_pmk_to_ptk時，傳入的參數分別為mac1、mac2、Nonce1、Nonce2、pmk、pmk_len、ptk、ptk_len。ptk計算結果被保存在wpa_ptk結構體偏移0x8c位置中。

wlc_sup_attach函數用於處理STA的初始化連接，該函數對wpa_ptk結構體進行內存分配和初始化，wpa_ptk結構體大小為0x13C。

當初始化失敗、連接超時或解除連接的時候，則會調用wlc_sup_detach函數對wpa_ptk結構體進行置零操作。

3.1 測試環境

設備名稱

數量

受影響的設備

Nexus5

1

iphone6s手機

1

Attacker

NETGEAR網卡

2

3.2 測試步驟

（1）對wireshark解密數據包的相關功能進行patch，使其能夠成功解密全零TK加密的數據。

（2）使用patch後的wireshark監聽目標設備和AP通信的數據包。

（3）使用目標設備連接AP並任意訪問網頁。

（4）對AP和測試目標發送Disassocation包。

（5）重複執行步驟（3）和（4），觀察wireshark中數據包是否解密。

3.3 測試結果

可以看出，Nexus 5和iphone 6s部分數據被成功解密。Apple iPhone 6, 6S, 8, XRApple MacBook Air Retina 13-inch 2018Samsung Galaxy S4 GT-I9505

Huawei E5577Cs-321

•https://support.apple.com/en-us/HT210721

•https://support.apple.com/en-us/HT210722

•https://support.apple.com/en-us/HT210788

•https://www.arubanetworks.com/assets/alert/ARUBA-PSA-2020-003.txt

•https://tools.cisco.com/security/center/content/CiscoSecurityAdvisory/cisco-sa-20200226-wi-fi-info-disclosure

•https://www.huawei.com/en/psirt/security-notices/huawei-sn-20200228-01-kr00k-en

•https://www.microchip.com/design-centers/wireless-connectivity/embedded-wi-fi/kr00k-vulnerability

•https://www.mist.com/documentation/mist-security-advisory-kr00k-attack-faq/

•https://www.zebra.com/us/en/support-downloads/lifeguard-security/kr00k-vulnerability.html

ADLab成立於1999年，是中國安全行業最早成立的攻防技術研究實驗室之一，微軟MAPP計劃核心成員，「黑雀攻擊」概念首推者。截止目前，ADLab已通過CVE累計發布安全漏洞1000餘個，通過 CNVD/CNNVD累計發布安全漏洞600餘個，持續保持國際網絡安全領域一流水準。實驗室研究方向涵蓋作業系統與應用系統安全研究、移動智能終端安全研究、物聯網智能設備安全研究、Web安全研究、工控系統安全研究、雲安全研究。研究成果應用於產品核心技術研究、國家重點科技項目攻關、專業安全服務等。