Configurar e verificar a segurança da camada 2 da WLAN do Wi-Fi 6E

Introdução

Este documento descreve como configurar a segurança da camada 2 da WLAN Wi-Fi 6E e o que esperar em clientes diferentes.

Pré-requisitos

Requisitos

A Cisco recomenda que você tenha conhecimento destes tópicos:

• Controladores de LAN sem fio (WLC) 9800 da Cisco
• Pontos de acesso (APs) da Cisco que suportam Wi-Fi 6E. 
• Padrão IEEE 802.11ax.
• Ferramentas: Wireshark v4.0.6

Componentes Utilizados

As informações neste documento são baseadas nestas versões de software e hardware:

• WLC 9800-CL com IOS® XE 17.9.3.
• APs C9136, CW9162, CW9164 e CW9166.
• Clientes Wi-Fi 6E:
  • Lenovo X1 Carbon Gen11 com adaptador Intel AX211 Wi-Fi 6 e 6E com driver versão 22.200.2(1).
  • Adaptador Netgear A8000 Wi-Fi 6 e 6E com driver v1(0.0.108);
  • Celular Pixel 6a com Android 13;
  • Celular Samsung S23 com Android 13.

As informações neste documento foram criadas a partir de dispositivos em um ambiente de laboratório específico. Todos os dispositivos utilizados neste documento foram iniciados com uma configuração (padrão) inicial. Se a rede estiver ativa, certifique-se de que você entenda o impacto potencial de qualquer comando.

Informações de Apoio

O principal é saber que o Wi-Fi 6E não é um padrão totalmente novo, mas uma extensão. Em sua base, o Wi-Fi 6E é uma extensão do padrão sem fio Wi-Fi 6 (802.11ax) na banda de radiofreqüência de 6 GHz.

O Wi-Fi 6E baseia-se no Wi-Fi 6, que é a última geração do padrão Wi-Fi, mas apenas dispositivos e aplicativos Wi-Fi 6E podem operar na banda de 6 GHz.

Segurança Wi-Fi 6E

O Wi-Fi 6E aumenta a segurança com Wi-Fi Protected Access 3 (WPA3) e Opportunistic Wireless Encryption (OWE) e não há compatibilidade com versões anteriores da segurança Open e WPA2.

A WPA3 e a Segurança Aberta Avançada são agora obrigatórias para a certificação Wi-Fi 6E, e o Wi-Fi 6E também exige Quadro de Gerenciamento Protegido (PMF - Protected Management Frame) em AP e Clientes.

Ao configurar um SSID de 6 GHz, há certos requisitos de segurança que devem ser atendidos:

• Segurança WPA3 L2 com OWE, SAE ou 802.1x-SHA256
• Quadro De Gerenciamento Protegido Ativado;
• Nenhum outro método de segurança de L2 é permitido, isto é, nenhum modo misto é possível.

WPA3

A WPA3 foi projetada para melhorar a segurança Wi-Fi, permitindo uma melhor autenticação pela WPA2, fornecendo uma força criptográfica expandida e aumentando a resiliência de redes críticas.

Os principais recursos da WPA3 incluem:

• O Protected Management Frame (PMF) protege quadros de gerenciamento unicast e broadcast e criptografa quadros de gerenciamento unicast. Isso significa que a detecção de intrusão sem fio e o sistema de prevenção de intrusão sem fio têm menos maneiras de aplicar as políticas do cliente.
• A Autenticação Simultânea de Iguais (SAE - Simultaneous Authentication of Equals) permite a autenticação baseada em senha e um mecanismo de acordo de chave. Isso protege contra ataques de força bruta.
• O modo de transição é um modo misto que permite o uso de WPA2 para conectar clientes que não suportam WPA3.

A WPA3 trata do desenvolvimento e da conformidade de segurança contínuos, bem como da interoperabilidade.
Não há nenhum elemento de informação que designe WPA3 (o mesmo que WPA2). A WPA3 é definida pelas combinações AKM/Cipher Suite/PMF.

Na configuração da WLAN 9800, você tem 4 algoritmos de criptografia WPA3 diferentes que podem ser usados.

Eles se baseiam no Galois/Counter Mode Protocol (GCMP) e no Counter Mode com Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol (CCMP): AES (CCMP128), CCMP256, GCMP128 e GCMP256: 

Opções de criptografia WPA2/3

PMF

O PMF é ativado em uma WLAN quando você habilita o PMF.

Por padrão, os quadros de gerenciamento 802.11 não são autenticados e, portanto, não são protegidos contra falsificação. A Estrutura de proteção de gerenciamento de infraestrutura (MFP) e as estruturas de gerenciamento protegidas (PMF) 802.11w fornecem proteção contra tais ataques.

Opções de PMF

Gerenciamento de chave de autenticação

Estas são as opções do AKM disponíveis na versão 17.9.x:

Opções do AKM

DEVER

O Opportunistic Wireless Encryption (OWE) é uma extensão do IEEE 802.11 que fornece criptografia do meio sem fio (IETF RFC 8110). A finalidade da autenticação baseada em OWE é evitar a conectividade sem fio aberta e não segura entre o AP e os clientes. O OWE usa os algoritmos Diffie-Hellman baseados em criptografia para configurar a criptografia sem fio. Com o OWE, o cliente e o AP executam uma troca de chave Diffie-Hellman durante o procedimento de acesso e usam o segredo resultante da chave mestra em pares (PMK) com o handshake de 4 vias. O uso do OWE melhora a segurança da rede sem fio para implantações em que redes abertas ou compartilhadas baseadas em PSK são implantadas.

Troca de quadros OWE

SAE

A WPA3 usa um novo mecanismo de gerenciamento de autenticação e chave chamado Autenticação Simultânea de Iguais. Esse mecanismo é aprimorado ainda mais com o uso do SAE Hash-to-Element (H2E).

O SAE com H2E é obrigatório para WPA3 e Wi-Fi 6E.

O SAE emprega uma criptografia de logaritmo discreto para realizar uma troca eficiente de forma que execute a autenticação mútua usando uma senha que provavelmente seja resistente a um ataque de dicionário off-line.

Um ataque de dicionário offline é quando um adversário tenta determinar uma senha de rede tentando senhas possíveis sem interação de rede adicional.

Quando o cliente se conecta ao access point, ele executa uma troca SAE. Se obtiverem êxito, eles criam uma chave criptograficamente forte, da qual a chave de sessão é derivada. Basicamente, um cliente e um ponto de acesso entram em fases de confirmação e depois confirmam.

Quando houver um compromisso, o cliente e o ponto de acesso poderão entrar nos estados de confirmação cada vez que houver uma chave de sessão a ser gerada. O método usa sigilo de encaminhamento, onde um invasor pode quebrar uma única chave, mas não todas as outras chaves.

intercâmbio de quadros SAE

Hash para elemento (H2E)

Hash-to-Element (H2E) é um novo método SAE Password Element (PWE). Nesse método, o PWE secreto usado no protocolo SAE é gerado a partir de uma senha.

Quando uma estação (STA) que suporta H2E inicia o SAE com um AP, ele verifica se o AP suporta H2E. Se sim, o AP usa o H2E para derivar o PWE usando um valor de código de status recém-definido na mensagem SAE Commit.

Se a STA usar Hunting-and-Pecking (HnP), toda a troca SAE permanecerá inalterada.

Ao usar o H2E, a derivação PWE é dividida nestes componentes:

• Derivação de um elemento intermediário secreto (PT) da senha. Isso pode ser feito off-line quando a senha é inicialmente configurada no dispositivo para cada grupo suportado.

• Derivação do PWE do PT armazenado. Isso depende do grupo negociado e dos endereços MAC dos peers. Isso é realizado em tempo real durante a troca de SAE.

WPA-Enterprise também conhecido como 802.1x

A WPA3-Enterprise é a versão mais segura da WPA3 e usa uma combinação de nome de usuário e senha com 802.1X para autenticação de usuário com um servidor RADIUS. Por padrão, a WPA3 usa a criptografia de 128 bits, mas também introduz uma criptografia de nível criptográfico de 192 bits configurável opcionalmente, que fornece proteção adicional a qualquer rede que transmita dados confidenciais.

Fluxo do diagrama empresarial WPA3

Nível definido: Modos WPA3

• WPA3-Pessoal
  • Modo somente WPA3-Personal
    • PMF obrigatório
  • Modo de transição WPA3-Personal
    • Regras de configuração: em um AP, sempre que a WPA2-Personal for habilitada, o modo de transição WPA3-Personal também deverá ser habilitado por padrão, a menos que seja substituído explicitamente pelo administrador para operar no modo somente WPA2-Personal

• WPA3-Empresa
  • Modo somente WPA3-Empresa
    • O PMF deve ser negociado para todas as conexões WPA3
  • Modo de transição WPA3-Enterprise
    • O PMF deve ser negociado para uma conexão WPA3
    • PMF opcional para uma conexão WPA2
  • Modo "192 bits" do WPA3-Enterprise Suite-B alinhado com o Commercial National Security Algorithm (CNSA)
    • Mais do que apenas para o governo federal
    • Conjuntos de cifras criptográficas consistentes para evitar erros de configuração
    • Adição de GCMP e ECCP para funções de criptografia e hash melhores (SHA384)
    • PMF obrigatório

    • A segurança WPA3 de 192 bits será exclusiva para EAP-TLS, que exigirá certificados tanto no solicitante quanto no servidor RADIUS.

    • Para usar WPA3 de 192 bits corporativo, os servidores RADIUS devem usar uma das cifras EAP permitidas:

      TLS_ECDHE_ECDSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
      TLS_ECDHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384
      TLS_DHE_RSA_WITH_AES_256_GCM_SHA384

Para saber mais sobre informações detalhadas sobre a implementação de WPA3 em WLANs da Cisco, incluindo a matriz de compatibilidade de segurança do cliente, consulte o Guia de Implantação de WPA3.

APs Cisco Catalyst Wi-Fi 6E

Pontos de acesso Wi-Fi 6E

Configurações de Segurança de Clientes com Suporte

Você pode descobrir qual suporte de produto WPA3-Enterprise está usando o localizador de produtos da página da WiFi Alliance.

Em dispositivos Windows, você pode verificar quais são as configurações de segurança suportadas pelo adaptador, usando o comando "netsh wlan show drivers". 

Aqui você pode ver a saída do Intel AX211:

Saída do Windows de _netsh wlan show driver_ para o cliente AX211

Netgear A8000:

Saída do Windows de _netsh wlan show driver_ para Netgear A8000s cliente

Pixel 6a para Android:

Configurações de segurança suportadas no Android Pixel6a

Samsung S23:

Configurações de segurança suportadas no Android S23

Com base nas saídas anteriores, podemos concluir esta tabela:

Protocolos de segurança suportados por cada cliente

Configurar

Nesta seção, é mostrada a configuração básica da WLAN. O perfil de política usado é sempre o mesmo usando a Central Association/Authentication/DHCP/Switching.

Mais adiante no documento, é mostrado como configurar cada combinação de segurança de camada 2 do Wi-Fi 6E e como verificar a configuração e o comportamento esperado.

Diagrama de Rede

Diagrama de Rede

Configurações

Lembre-se de que o Wi-Fi 6E requer WPA3, e estas são as restrições para a Política de Rádio WLAN:

• A WLAN é enviada para todos os rádios somente se uma das combinações de configuração for usada:

  • WPA3 + codificação AES + 802.1x-SHA256 (FT) AKM

  • WPA3 + codificação AES + OWE AKM

  • WPA3 + codificação AES + SAE (FT) AKM

  • WPA3 + CCMP256 cifra + SUITEB192-1X AKM

  • WPA3 + codificação GCMP128 + SUITEB-1X AKM

  • WPA3 + codificação GCMP256 + SUITEB192-1X AKM

Configuração de base

A WLAN foi configurada com o método de descoberta UPR (Broadcast Probe Response) e Política de Rádio somente de 6 GHz:

Configuração básica de WLAN

Configuração do perfil de RF de 6 GHz

Verificar

Verificação de segurança

Nesta seção, é apresentada a configuração de segurança e a fase de associação do cliente usando estas combinações de protocolo WPA3:

• WPA3- AES(CCMP128) + OWE 
  • Modo de transição OWE

• WPA3-Pessoal
  • AES(CCMP128) + SAE

•  WPA3-Empresa
  • AES(CCMP128) + 802.1x-SHA256
  • AES(CCMP128) + 802.1x-SHA256 + FT
  • Cifra GCMP128 + SUITEB-1X
  • Cifra GCMP256 + SUITEB192-1X

 

WPA3 - AES(CCPM128) + OWE

Esta é a configuração de Segurança da WLAN:

Configurações de segurança OWE

Visualizar na GUI da WLC as configurações de segurança da WLAN:

Configurações de segurança da WLAN na GUI da WLC

Aqui podemos observar o processo de conexão de clientes Wi-Fi 6E:

AX211 Intel

Aqui mostramos o processo completo de conexão do cliente Intel AX211.

Descoberta de OWE

Aqui você pode ver os beacons OTA. O AP anuncia suporte para OWE usando o seletor de camarotes AKM para OWE sob o elemento de informação RSN.

Você pode ver o valor 18 do tipo de conjunto AKM (00-0F-AC:18) que indica suporte OWE. 

quadro de beacon OWE

Se você observar o campo de recursos RSN, poderá ver que o AP está anunciando os recursos de Proteção de Quadro de Gerenciamento (MFP - Management Frame Protection) e o bit necessário de MFP definido como 1.

Associação OWE

Você pode ver o UPR enviado no modo de broadcast e, em seguida, a própria associação.

O OWE começa com a solicitação e a resposta de autenticação OPEN:

Em seguida, um cliente que deseja fazer OWE deve indicar OWE AKM no IE RSN do quadro de solicitação de associação e incluir o elemento de parâmetro Diffie Helman (DH):

Resposta de associação OWE

Após a resposta da associação, podemos ver o handshake de 4 vias e o cliente passa para o estado conectado.

Aqui você pode ver os detalhes do cliente na GUI da WLC:

NetGear A8000

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Detalhes do cliente no WLC: 

Pixel 6a

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Detalhes do cliente no WLC: 

Samsung S23

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Detalhes do cliente no WLC: 

WPA3 - AES(CCPM128) + OWE com modo de transição

Configuração e solução de problemas detalhadas do Modo de transição OWE disponíveis neste documento: Configure Enhanced Open SSID with Transition Mode - OWE.

WPA3-Personal - AES(CCMP128) + SAE

Configuração de segurança da WLAN:

Configuração WPA3 SAE

Visualizar na GUI da WLC as configurações de segurança da WLAN:

Verificação das balizas OTA:

Beacons WPA3 SAE

Aqui podemos observar os clientes Wi-Fi 6E associando:

AX211 Intel

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Detalhes do cliente no WLC: 

NetGear A8000

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Detalhes do cliente no WLC: 

Pixel 6a

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Detalhes do cliente no WLC: 

Samsung S23

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Detalhes do cliente no WLC: 

WPA3-Personal - AES(CCMP128) + SAE + FT

Configuração de segurança da WLAN:

Visualizar na GUI da WLC as configurações de segurança da WLAN:

Verificação das balizas OTA:

Beacons WPA3 SAE + FT

Aqui podemos observar os clientes Wi-Fi 6E associando:

AX211 Intel

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Evento de roaming no qual você pode ver o PMKID:

Solicitação de reassociação WPA3 SAE + FT

Detalhes do cliente no WLC: 

NetGear A8000

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente. Conexão inicial:

ssss

Detalhes do cliente no WLC: 

Pixel 6a

O dispositivo não pôde fazer roaming quando o FT está habilitado.

Samsung S23

O dispositivo não pôde fazer roaming quando o FT está habilitado.

WPA3-Empresa + AES(CCMP128) + 802.1x-SHA256 + FT

Configuração de segurança da WLAN:

Configuração de segurança WPA3 Enterprise 802.1x-SHA256 + FTWLAN

Visualizar na GUI da WLC as configurações de segurança da WLAN:

Aqui podemos ver os logs do ISE Live mostrando as autenticações vindas de cada dispositivo:

Registros ativos do ISE

O OTA dos beacons tem esta aparência:

Beacon WPA3 Enterprise 802.1x +FT

Aqui podemos observar os clientes Wi-Fi 6E associando:

AX211 Intel

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente em um evento de roaming:

Evento de WPA3 Enterprise 802.1x + FT Roaming

Um comportamento interessante acontece se você excluir manualmente o cliente da WLAN (da GUI da WLC, por exemplo). O cliente recebe um quadro de desassociação, mas tenta se reconectar ao mesmo AP e usa um quadro de reassociação seguido por uma troca EAP completa, pois os detalhes do cliente foram excluídos do AP/WLC.

Esta é basicamente a mesma troca de quadros que em um novo processo de associação. Aqui você pode ver a troca de quadros:

Fluxo de conexão WPA3 Enterprise 802.1x + FT Ax211

Detalhes do cliente no WLC: 

Detalhes do cliente WPA3 Enterprise 802.1x + FT

Esse cliente também foi testado usando FT no DS e conseguiu fazer roaming usando 802.11r:

AX211 em roaming com FT sobre DS

Também podemos ver os eventos de roaming do FT:

WPA3 Enterprise com FT

E rastreamento de ra de cliente do wlc:

NetGear A8000

Não há suporte para WPA3-Enterprise neste cliente.

Pixel 6a

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Associação WPA3 Enterprise 802.1x + FT Pixel6a

Detalhes do cliente no WLC: 

Detalhes do cliente WPA3 Enterprise 802.1x + FT Pixel6a

Concentre-se no tipo de roam Over the Air, onde podemos ver o tipo de roam 802.11R:

Samsung S23

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Evento de roaming S23 FToTA

Detalhes do cliente no WLC: 

Propriedades do cliente S23

Concentre-se no tipo de roam Over the Air, onde podemos ver o tipo de roam 802.11R:

S23 Roaming tipo 802.11R

Esse cliente também foi testado usando FT no DS e conseguiu fazer roaming usando 802.11r:

S23 Pacotes FToDS em roaming

WPA3-Empresa + codificação GCMP128 + SUITEB-1X

Configuração de segurança da WLAN:

Configuração de segurança do WPA3 Enterprise SuiteB-1X

Visualizar na GUI da WLC as configurações de segurança da WLAN:

Verificação das balizas OTA:

Beacon WPA3 Enterprise SuiteB-1X

Nenhum dos clientes testados conseguiu se conectar à WLAN usando o SuiteB-1X, confirmando que nenhum suporta esse método de segurança.

WPA3-Empresa + codificação GCMP256 + SUITEB192-1X

Configuração de segurança da WLAN:

Configurações de segurança WPA3 Enterprise SUITEB192-1x

WLAN na WLC GUI Lista de WLANs:

WLAN usada para testes

Verificação das balizas OTA:

WPA3 Enterprise SUITEB192-1x beacons

Aqui podemos observar os clientes Wi-Fi 6E associando:

AX211 Intel

OTA de conexão com foco nas informações de RSN do cliente:

Empresa WPA3 com associação EAP-TLS com cliente Intel AX211 e informações de RSN

E o intercâmbio EAP-TLS:

Empresa WPA3 com associação EAP-TLS com cliente Intel AX211 e foco EAP-TLS

Detalhes do cliente no WLC: 

WPA3 Enterprise com detalhes do cliente EAP-TLS

NetGear A8000

Não há suporte para WPA3-Enterprise neste cliente.

Pixel 6a

Na data em que este documento foi escrito, este cliente não conseguiu se conectar à WPA3 Enterprise usando EAP-TLS.

Trata-se de uma questão do lado do cliente que está a ser trabalhada e, assim que for resolvida, este documento será atualizado.

Samsung S23

Na data em que este documento foi escrito, este cliente não conseguiu se conectar à WPA3 Enterprise usando EAP-TLS.

Trata-se de uma questão do lado do cliente que está a ser trabalhada e, assim que for resolvida, este documento será atualizado.

Conclusões de segurança

Depois de todos os testes anteriores, as conclusões são as seguintes:

Protocolo	Criptografia	AKM	Cifra AKM	Método EAP	FT-OverTA	FT-OverDS	AX211 Intel	Samsung/Google Android	NetGear A8000
DEVER	AES-CCMP128	DEVER	NA.	NA.	NA	NA	Supported	Supported	Supported
SAE	AES-CCMP128	SAE (somente H2E)	SHA256	NA.	Supported	Supported	Suportado: apenas H2E e FT-oTA	Suportado: Apenas H2E. Falha de FT. Falha de FT-oDS.	Compatível: Apenas H2E e FT-oTA. Falha de FT-oDS.
Empresa	AES-CCMP128	802.1x-SHA256	SHA256	PEAP/FAST/TLS	Supported	Supported	Suportado: SHA256 e FT-oTA/oDS Sem suporte: EAP-FAST	Suportado: SHA256 e FT-oTA, FT-oDS (S23) Sem suporte: EAP-FAST, FT-oDS (Pixel6a)	Suportado: SHA256 e FT-oTA Sem suporte: EAP-FAST, FT-oDS.
Empresa	GCMP128	SuiteB-1x	SHA256-SuiteB	PEAP/FAST/TLS	Not Supported	Not Supported	Not Supported	Not Supported	Not Supported
Empresa	GCMP256	SuiteB-192	SHA384-SuiteB	TLS	Not Supported	Not Supported	NA/TBD	NA/TBD	Not Supported

Troubleshooting

A solução de problemas usada neste documento foi baseada no documento on-line:

Solucionar problemas de APs COS

A diretriz geral para a solução de problemas é coletar o rastreamento de RA no modo de depuração da WLC usando o endereço MAC do cliente, certificando-se de que o cliente esteja se conectando usando o mac do dispositivo e não um endereço MAC aleatório.

Para a solução de problemas Over the Air, a recomendação é usar o AP no modo farejador, capturando o tráfego no canal do cliente que atende o AP.

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