无线加密协议

**有線等效加密**（英語：**W**ired **E**quivalent **P**rivacy，縮寫：**WEP**），又稱**無線加密協定**（英語：**W**ireless **E**ncryption **P**rotocol，縮寫：**WEP**），是個保護無線網路資料安全的體制，於 1997 年，由 IEEE802.11 制定與發佈。

WEP 採用 64bit 或 128bit 的金鑰加密 (其中 24bit 用來給初始向量 (Initialization Vector, IV))，故 64bit 可用的密碼 (Secret Key) 是 64-24=40bit (WEP-40)；也就是 10 個 16 進制數字。而 128bit 可用的密碼是 128-24=104bit (WEP-104)；也就是 26 個 16 進制數字。這種用法曾經被廣泛使用，也是當時路由器給使用者的預設組態。

因為無線網路是用無線電把訊息傳播出去，它特別容易被竊聽。WEP 的設計是要提供和傳統有線的區域網路相當的機密性，而依此命名的。不過密碼分析學家已經找出有線等效加密幾個弱點，因此在 2003 年被 Wi-Fi Protected Access (WPA) 取代，隨著 2004 年發佈完整 IEEE 802.11i 標準，其中所制定的 WPA2 淘汰了 WEP-40 與 WEP-104。

最初 WEP 僅適用於 802.11a 與 802.11b，而其後的第一代 WPA 適用於 802.11g。但隨著部份廠商升級自家 802.11b 產品的韌體，亦能採用 WPA 加密。

## 細節

WEP 是 1999 年 9 月通過的 IEEE 802.11 標準的一部分，使用 RC4 串流加密技術達到機密性，並使用 CRC-32 驗和達到資料正確性。其後於 2004 年正式由 IEEE 802.11i 明文淘汰 WEP 標準。

標準的 64 位元 WEP 使用 40 位元的鑰匙接上 24 位元的初向量（initialization vector，IV）成為 RC4 用的鑰匙。在起草原始的 WEP 標準的時候，美國政府在加密技術的輸出限制中限制了鑰匙的長度，其後這個限制放寬之後，眾多的主要業者都用 104 位元的鑰匙實作了 128 位元的 WEP 延伸協定。使用者輸入 128 位元的 WEP 鑰匙的方法一般都是用含有 26 個十六進位數（0-9 和 A-F）的字串來表示，每個字元代表鑰匙中的 4 個位元，4 \* 26 = 104 位元，再加上 24 位元的 IV 就成了所謂的 "128 位元 WEP 鑰匙"。有些廠商還提供 256 位元的 WEP 系統，就像上面講的，24 位元是 IV，實際上剩下 232 位元作為保護之用，典型的作法是用 58 個十六進位數來輸入，（58 \* 4 = 232 位元）+ 24 個 IV 位元 = 256 個 WEP 位元。

鑰匙長度不是 WEP 安全性的主要因素，破解較長的鑰匙需要攔截較多的封包，但是有某些主動式的攻擊可以激發所需的流量。WEP 還有其他的弱點，包括 IV 雷同的可能性和變造的封包，這些用長一點的鑰匙根本沒有用，見 stream cipher attack 一頁。

## 身分驗證 (Authentication)

WPA 支援開放系統認證（Open System authentication）與分享密鑰認證（Shared Key authentication）。

## 瑕疵

因為 RC4 是流加密的一種，同一個鑰匙絕不能使用二次，所以使用（雖然是用明文傳送的）IV 的目的就是要避免重複；然而 24 位元的 IV 並沒有長到足以擔保在忙碌的網路上不會重複，而且 IV 的使用方式也使其可能遭受到關連式鑰匙攻擊。

許多 WEP 系統要求鑰匙得用十六進位格式指定，有些使用者會選擇在有限的 0-9 A-F 的十六進位字元集中可以拼成英文詞的鑰匙，如 _C0DE C0DE C0DE C0DE_，這種鑰匙很容易被猜出來。

在 2001 年 8 月，Fluhrer et al. 發表了針對 WEP 的密碼分析，利用 RC4 加解密和 IV 的使用方式的特性，結果在網路上偷聽幾個小時之後，就可以把 RC4 的鑰匙破解出來。這個攻擊方式很快就實作出來了，而自動化的工具也釋出了，只要用個人電腦、現成的硬體和免費可得的軟體（例：aircrack-ng）就能進行這種攻擊。

Cam-Winget et al.（2003）審查了 WEP 的各種短處，他們寫下「_在實際場所實驗的結果顯示，只要有合適的儀器，就可以在一英里之外或更遠的地方偷聽由 WEP 保護的網路。_」他們也報告了兩個一般的弱點：

* WEP 不是強制使用的，使得許多設施根本就沒有啟動 WEP
* WEP 並不包含 key management protocol (金鑰管理)，郤依賴在使用者間共享一個秘密鑰匙。

在 2005 年，美國聯邦調查局的一組人展示了用公開可得的工具可以在三分鐘內破解一個用 WEP 保護的網路。

再者，若 802.11 網路有連上網際網路，攻擊方可以在 802.11 訊框 (fragmentation) 上編造新的 IP 標頭 (Header)，做出重送竊聽封包。而該 AP 會解密這些封包然後重送給在網際網路另一端正常情況下的收方 (Client)，如此攻擊方可以即時解密 WEP 使用的金鑰。

## 亡羊補牢

對 WEP 安全問題最廣為推薦的解法是換到 WPA 或 WPA2，不論哪個都比 WEP 安全。有些古老的 WiFi 存取點可能需要汰換或是把它們記憶體中的作業系統升級才行，不過替換費用相對而言並不貴。另一種方案是用某種穿隧協定，如 IPsec。

## 參考

* Nikita Borisov, Ian Goldberg，David Wagner，"Intercepting mobile communications: the insecurity of 802.11." MOBICOM 2001, pp180–189.
* Nancy Cam-Winget, Russell Housley, David Wagner, Jesse Walker: Security flaws in 802.11 data link protocols. Communications of the ACM 46(5): 35-39（2003）
* Scott R. Fluhrer, Itsik Mantin, Adi Shamir，"Weaknesses in the Key Scheduling Algorithm of RC4". Selected Areas in Cryptography 2001: pp1–24.

## 外部連結

* Break WEP Faster with Statistical Analysis （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Rafik Chaabouni, June 2006.
* (In) Security of the WEP algorithm （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Weaknesses in the Key Scheduling Algorithm of RC4
* List of security problems with WEP （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* WEP: Dead Again, Part 1 (Dec. 14, 2004)
* WEP: Dead Again, Part 2 (Mar. 8, 2005)
* The Feds can own your WLAN too : TomsNetworking
* WEP Cracking as Demonstrated by the FBI
* Humphrey Cheung, How to crack WEP, part one，part two，part three May/June 2005.
* Several software tools are available to compute and recover WEP keys by passively monitoring transmissions.
  * aircrack
  * AirSnort （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  * WEPCrack （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  * Weplab （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  * KisMAC （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）