خصوصية مكافئة للشبكات السلكية

بروتوكول WEP ( الخصوصية المكافئة للشبكات السلكية ) هو خوارزمية أمان قديمة لشبكات 802.11 اللاسلكية . تم تقديمه كجزء من معيار IEEE 802.11 الأصلي الذي تم اعتماده عام 1997. وكان الهدف منه توفير مستوى من الأمان والخصوصية يُضاهي مستوى الشبكات السلكية التقليدية . ^{[ 1 ]} كان بروتوكول WEP، الذي يُمكن تمييزه من خلال مفتاحه المكون من 10 أو 26 رقمًا سداسيًا عشريًا (40 أو 104 بت)، شائع الاستخدام في وقت من الأوقات، وغالبًا ما كان الخيار الأمني ​​الأول الذي تُقدمه أدوات تهيئة أجهزة التوجيه للمستخدمين. ^{[ 2 ] [ 3 ]} بعد الكشف عن خلل تصميمي خطير في الخوارزمية عام 2001، ^{[ 4 ]} لم يعد يُعتبر بروتوكول WEP طريقة آمنة للاتصال اللاسلكي؛ ومع ذلك، في الغالبية العظمى من الحالات، لم يكن من الممكن ترقية أجهزة Wi-Fi التي تعتمد على أمان WEP إلى التشغيل الآمن. تمت معالجة بعض عيوب تصميم بروتوكول WEP في بروتوكول WEP2، ولكنه أثبت أيضاً أنه غير آمن، ولم يشهد اعتماداً واسع النطاق أو توحيداً قياسياً. ^{[ 5 ]}

في عام 2003، أعلن تحالف Wi-Fi أن بروتوكولي WEP وWEP2 قد تم استبدالهما ببروتوكول الوصول المحمي لشبكات Wi-Fi (WPA). وفي عام 2004، مع اعتماد معيار 802.11i الكامل (أي WPA2)، أعلن معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) أن بروتوكولي WEP-40 وWEP-104 قد تم إيقاف دعمهما. ^{[ 6 ]} احتفظ بروتوكول WPA ببعض خصائص تصميم WEP التي ظلت تُشكّل إشكالية.

كان بروتوكول WEP هو بروتوكول التشفير الوحيد المتاح لأجهزة 802.11a و 802.11b المصنعة قبل معيار WPA، الذي كان متاحًا لأجهزة 802.11g . مع ذلك، تم تزويد بعض أجهزة 802.11b لاحقًا بتحديثات للبرامج الثابتة أو البرامج لتمكين WPA، كما تم تضمينه في الأجهزة الأحدث. ^{[ 7 ]}

تم اعتماد بروتوكول WEP كمعيار أمان لشبكات الواي فاي في 17 سبتمبر 1999. لم تكن الإصدارات الأولى من WEP قوية بشكل خاص، حتى في وقت إصدارها، بسبب القيود الأمريكية المفروضة على تصدير تقنيات التشفير المختلفة. أدت هذه القيود إلى اقتصار أجهزتهم على تشفير 64 بت فقط. وعندما رُفعت هذه القيود، زاد التشفير إلى 128 بت. وعلى الرغم من طرح WEP 256 بت، لا يزال تشفير 128 بت أحد أكثر التطبيقات شيوعًا. ^{[ 8 ]}

أُدرج بروتوكول WEP كمكون للخصوصية في معيار IEEE 802.11 الأصلي ^{[ 9 ]} الذي تم اعتماده عام 1997. ^{[ 10 ] [ 11 ]} يستخدم WEP خوارزمية التشفير المتدفق RC4 لضمان السرية ، ^{[ 12 ]} ومجموع التحقق CRC-32 لضمان سلامة البيانات . ^{[ 13 ]} تم إيقاف استخدامه عام 2004، وهو موثق في المعيار الحالي. ^{[ 14 ]}

يستخدم معيار WEP ذو 64 بت مفتاحًا بطول 40 بت (يُعرف أيضًا باسم WEP-40)، والذي يُدمج مع متجه تهيئة (IV) بطول 24 بت لتكوين مفتاح RC4. عند صياغة معيار WEP الأصلي، حدّت قيود التصدير التي فرضتها الحكومة الأمريكية على تقنية التشفير من حجم المفتاح . بعد رفع هذه القيود، طبّق مصنّعو نقاط الوصول بروتوكول WEP ممتدًا بطول 128 بت باستخدام مفتاح بطول 104 بت (WEP-104).

عادةً ما يُدخل مفتاح WEP ذو 64 بت كسلسلة من 10 أحرف سداسية عشرية (الأساس 16) (من 0 إلى 9 ومن A إلى F). يُمثل كل حرف 4 بتات، أي أن 10 أرقام من 4 بتات لكل منها تُعطي 40 بتًا؛ وبإضافة متجه التهيئة (IV) ذي 24 بت، نحصل على مفتاح WEP الكامل ذي 64 بت (4 بتات × 10 + متجه التهيئة IV ذو 24 بت = مفتاح WEP ذو 64 بت). تسمح معظم الأجهزة أيضًا للمستخدم بإدخال المفتاح كـ 5 أحرف ASCII (من 0 إلى 9، ومن a إلى z، ومن A إلى Z)، حيث يُحوّل كل حرف إلى 8 بتات باستخدام قيمة البايت الخاصة به في ASCII (8 بتات × 5 + متجه التهيئة IV ذو 24 بت = مفتاح WEP ذو 64 بت)؛ ومع ذلك، فإن هذا يُقيد كل بايت ليكون حرف ASCII قابلًا للطباعة، وهو ما يُمثل جزءًا صغيرًا فقط من قيم البايت الممكنة، مما يُقلل بشكل كبير من عدد المفاتيح الممكنة.

يُدخل مفتاح WEP ذو 128 بت عادةً كسلسلة من 26 حرفًا سداسيًا عشريًا. 26 رقمًا، كل منها 4 بتات، تُعطي 104 بتات؛ وبإضافة متجه التهيئة (IV) ذي 24 بتًا، نحصل على مفتاح WEP الكامل ذي 128 بتًا (4 بتات × 26 + 24 بت IV = مفتاح WEP ذو 128 بتًا). كما تسمح معظم الأجهزة للمستخدم بإدخاله كـ 13 حرفًا من أحرف ASCII (8 بتات × 13 + 24 بت IV = مفتاح WEP ذو 128 بتًا).

تتوفر أنظمة WEP ذات 152 بت و256 بت لدى بعض الموردين. وكما هو الحال مع أنواع WEP الأخرى، يُخصص 24 بت منها لرمز التهيئة (IV)، تاركًا 128 أو 232 بت للحماية الفعلية. تُدخل هذه البتات عادةً على شكل 32 أو 58 حرفًا سداسيًا عشريًا (4 بت × 32 + 24 بت رمز التهيئة = مفتاح WEP ذو 152 بت، 4 بت × 58 + 24 بت رمز التهيئة = مفتاح WEP ذو 256 بت). كما تسمح معظم الأجهزة للمستخدم بإدخالها على شكل 16 أو 29 حرفًا من ASCII (8 بت × 16 + 24 بت رمز التهيئة = مفتاح WEP ذو 152 بت، 8 بت × 29 + 24 بت رمز التهيئة = مفتاح WEP ذو 256 بت).

يمكن استخدام طريقتين للمصادقة مع WEP: مصادقة النظام المفتوح ومصادقة المفتاح المشترك.

في نظام المصادقة المفتوح، لا يُقدّم عميل الشبكة اللاسلكية بيانات اعتماده إلى نقطة الوصول أثناء المصادقة. يمكن لأي عميل المصادقة مع نقطة الوصول ثم محاولة الاتصال. في الواقع، لا تتم أي مصادقة. بعد ذلك، يمكن استخدام مفاتيح WEP لتشفير حزم البيانات. عند هذه المرحلة، يجب أن يمتلك العميل المفاتيح الصحيحة.

في مصادقة المفتاح المشترك، يُستخدم مفتاح WEP للمصادقة في عملية مصافحة من أربع خطوات تتضمن التحدي والاستجابة :

1. يرسل العميل طلب مصادقة إلى نقطة الوصول.
2. ترد نقطة الوصول برسالة نصية واضحة .
3. يقوم العميل بتشفير نص التحدي باستخدام مفتاح WEP المُكوّن ويرسله مرة أخرى في طلب مصادقة آخر.
4. يقوم جهاز الوصول بفك تشفير الاستجابة. إذا تطابقت هذه الاستجابة مع نص التحدي، يرسل جهاز الوصول ردًا إيجابيًا.

بعد المصادقة والربط، يتم أيضًا استخدام مفتاح WEP المشترك مسبقًا لتشفير إطارات البيانات باستخدام RC4.

للوهلة الأولى، قد يبدو أن مصادقة المفتاح المشترك أكثر أمانًا من مصادقة النظام المفتوح، نظرًا لأن الأخيرة لا توفر مصادقة حقيقية. إلا أن الحقيقة هي عكس ذلك تمامًا. فمن الممكن استخلاص سلسلة المفاتيح المستخدمة في المصافحة من خلال التقاط إطارات التحدي في مصادقة المفتاح المشترك. ^{[ 15 ]} وبالتالي، يُمكن اعتراض البيانات وفك تشفيرها بسهولة أكبر باستخدام مصادقة المفتاح المشترك مقارنةً بمصادقة النظام المفتوح. إذا كانت الخصوصية هي الأولوية القصوى، يُنصح باستخدام مصادقة النظام المفتوح لمصادقة WEP بدلًا من مصادقة المفتاح المشترك؛ مع ذلك، هذا يعني أيضًا أن أي عميل شبكة لاسلكية يمكنه الاتصال بنقطة الوصول. (كلا آليتي المصادقة ضعيفتان؛ وقد تم إيقاف استخدام مصادقة المفتاح المشترك لـ WEP لصالح WPA/WPA2).

نظرًا لأن RC4 عبارة عن تشفير متدفق ، فلا يجوز استخدام مفتاح المرور نفسه مرتين. الغرض من متجه التهيئة (IV)، الذي يُرسل كنص عادي، هو منع أي تكرار، لكن متجه التهيئة ذو 24 بت ليس طويلًا بما يكفي لضمان ذلك على شبكة مزدحمة. كما أن طريقة استخدام متجه التهيئة هذه جعلت بروتوكول WEP عرضة لهجوم المفتاح المرتبط . بالنسبة لمتجه تهيئة ذي 24 بت، هناك احتمال بنسبة 50% لتكرار متجه التهيئة نفسه بعد 5000 حزمة.

في أغسطس 2001، نشر سكوت فلوهر ، وإيتسيك مانتين ، وآدي شامير تحليلًا تشفيريًا لبروتوكول WEP ^{[ 4 ]} يستغل طريقة استخدام خوارزميات التشفير RC4 ومتجه التهيئة (IV) فيه، مما يُتيح هجومًا سلبيًا يُمكن من استعادة مفتاح RC4 بعد التنصت على الشبكة. اعتمادًا على حجم حركة مرور الشبكة، وبالتالي عدد الحزم المتاحة للفحص، قد تستغرق عملية استعادة المفتاح بنجاح دقيقة واحدة فقط. في حال عدم كفاية عدد الحزم المُرسلة، توجد طرقٌ للمهاجم لإرسال حزم على الشبكة، وبالتالي تحفيز حزم الرد، والتي يُمكن فحصها لاحقًا للعثور على المفتاح. سُرعان ما تم تنفيذ الهجوم، ومنذ ذلك الحين تم إصدار أدوات آلية. يُمكن تنفيذ الهجوم باستخدام حاسوب شخصي، وأجهزة متوفرة تجاريًا، وبرامج مجانية مثل aircrack-ng لفك تشفير أي مفتاح WEP في دقائق.

استعرض كام-وينجيت وآخرون ^{[ 16 ]} مجموعة متنوعة من أوجه القصور في بروتوكول WEP. وكتبوا: " تُظهر التجارب الميدانية أنه باستخدام المعدات المناسبة، من العملي التنصت على الشبكات المحمية ببروتوكول WEP من مسافات تصل إلى ميل أو أكثر من الهدف ". كما أشاروا إلى نقطتي ضعف عامتين:

• كان استخدام بروتوكول WEP اختياريًا، مما أدى إلى عدم تفعيله مطلقًا في العديد من عمليات التثبيت، و
• بشكل افتراضي، يعتمد بروتوكول WEP على مفتاح مشترك واحد بين المستخدمين، مما يؤدي إلى مشاكل عملية في التعامل مع الاختراقات، الأمر الذي يؤدي في كثير من الأحيان إلى تجاهل هذه الاختراقات.

في عام ٢٠٠٥، قدم فريق من مكتب التحقيقات الفيدرالي الأمريكي عرضًا توضيحيًا تمكنوا فيه من اختراق شبكة محمية ببروتوكول WEP في ثلاث دقائق باستخدام أدوات متاحة للعموم. ^{[ ١٧ ]} وقدّم أندرياس كلاين تحليلًا آخر لخوارزمية التشفير RC4. وأظهر كلاين وجود ارتباطات أكثر بين سلسلة مفاتيح RC4 والمفتاح نفسه مقارنةً بتلك التي وجدها فلوهر ومانتين وشامير، والتي يمكن استخدامها أيضًا لكسر تشفير WEP في أوضاع استخدام مشابهة له.

في عام 2006، أظهر بيتاو وهاندلي ولاكي ^{[ 2 ]} إمكانية استخدام بروتوكول 802.11 نفسه ضد بروتوكول WEP لتمكين هجمات سابقة كانت تُعتبر غير عملية. فبعد التنصت على حزمة بيانات واحدة، يستطيع المهاجم البدء بسرعة في إرسال بيانات عشوائية. ثم يُفك تشفير الحزمة المُنصت عليها بايتًا بايتًا (عن طريق إرسال حوالي 128 حزمة لكل بايت لفك التشفير) لاكتشاف عناوين IP للشبكة المحلية. وأخيرًا، إذا كانت شبكة 802.11 متصلة بالإنترنت، يستطيع المهاجم استخدام تجزئة 802.11 لإعادة إرسال الحزم المُنصت عليها مع إضافة رأس IP جديد إليها. بعد ذلك، يمكن استخدام نقطة الوصول لفك تشفير هذه الحزم وإعادة توجيهها إلى شخص آخر على الإنترنت، مما يسمح بفك تشفير حركة مرور WEP في الوقت الفعلي في غضون دقيقة من التنصت على الحزمة الأولى.

في عام 2007، تمكن إريك تيوز، وأندريه بيشكين، ورالف-فيليب واينمان من تطوير هجوم كلاين لعام 2005 وتحسينه لاستخدامه ضد بروتوكول WEP. باستخدام الهجوم الجديد ^{[ 18 ]،} يُمكن استعادة مفتاح WEP بطول 104 بت باحتمالية 50% باستخدام 40,000 حزمة بيانات مُلتقطة فقط. أما مع 60,000 حزمة بيانات، فتصل احتمالية النجاح إلى حوالي 80%، ومع 85,000 حزمة بيانات، تصل إلى حوالي 95%. باستخدام تقنيات فعّالة مثل هجمات قطع اتصال Wi-Fi وإعادة حقن ARP ، يُمكن التقاط 40,000 حزمة بيانات في أقل من دقيقة واحدة في ظل ظروف جيدة. تستغرق العملية الحسابية الفعلية حوالي 3 ثوانٍ و3  ميجابايت من الذاكرة الرئيسية على معالج Pentium-M بسرعة 1.7  جيجاهرتز، ويمكن تحسينها أيضًا للأجهزة ذات المعالجات الأبطأ. يمكن استخدام نفس الهجوم مع مفاتيح 40 بت باحتمالية نجاح أعلى.

في عام 2008، قام مجلس معايير أمن صناعة بطاقات الدفع (PCI SSC) بتحديث معيار أمن البيانات (DSS) لحظر استخدام بروتوكول WEP كجزء من أي عملية معالجة لبطاقات الائتمان بعد 30 يونيو 2010، وحظر تثبيت أي نظام جديد يستخدم بروتوكول WEP بعد 31 مارس 2009. وقد ساهم استخدام بروتوكول WEP في اختراق شبكة الشركة الأم لـ TJ Maxx . ^{[ 19 ]}

يمكن استخدام بروتوكولات التشفير النفقية (مثل IPsec و Secure Shell ) لتوفير نقل بيانات آمن عبر شبكة غير آمنة. ومع ذلك، فقد طُوّرت بدائل لبروتوكول WEP بهدف استعادة أمان الشبكة اللاسلكية نفسها.

• هجمات تشفير التدفق
• أمان لاسلكي
• الوصول المحمي عبر شبكة Wi-Fi

• تطور أمن الشبكات اللاسلكية 802.11، بقلم كيفن بنتون، 18 أبريل 2010. مؤرشف في 2 مارس 2016 على موقع Wayback Machine.