知其然，知其所以然。呵呵，有兴趣的人可以看下去，没兴趣的人跳过吧。前几天发过一个帖子，粗略讲了下WEP加密的破解原理。可能很多人看的云里雾里。最近几天因为忙着要准备考研，在复习线性代数和离散数学，学计算机的人都知道，这两门课是计算机的专业基础课，而很多密码学的知识都是建立的数学的基础上的，比如非常著名的非对称加密算法RSA就是建立在大素数分解难题上的。这个不是我们今天要讨论的主题，呵呵，我主要讲的WEP加密的原理和为什么我们抓包就能破解，尽量讲的通俗易懂点。
WEP是链路层的安全机制（关于7层模型，有疑问的，大家自己去百度google）。他的加密过程是这样的。
(1) 客户端计算原始数据包中明文数据（我们记做P）的32位CRC循环冗余校验码，实际上是计算整数检查向量(我们记做ICV)，（又一堆专业术语，大家不理解没关系），这两个，也就是P和ICV构成我们要传输的数据(P+ICV),这才是需要加密的真正的明文。
(2) 我们用40位的密钥和24位的初始向量(IV)构成种子密钥（假设我们采用64位加密）。输入到采用RC4算法的伪随机数发生器，生成与我们要传输的明文（P+ICV）等长的随机数，我喜欢把这个称作为真正的密钥（Real Key）。我们输入的种子不同，生成的随机数也是不同的。这个类似于现在很多软件都靠MD5散列来检验有没有被人篡改过。又扯远了。回到正题。
(3) 将我们得到的随机数和传输明文数据（P+ICV）按位进行异或操作（所谓异或操作，就是比较相同位上的数字，如果相同值为0，不同则为1），得到密文（我们记做C），然后将前面的24位初始向量和密文（C）组合在一起，得到要传输的密文（IV+C）。
解密的过程只是个简单的取反。就是AP收到数据后,将得到的(IV+C)，分解，提取IV，然后将自己所持有的密钥Key组合在一起，输入到采用RC4算法的伪随机数发生器，得到解密的随机数，实际上和加密的随机数是一样的。然后将解密的随机数和密文（C）做异或操作，就得到了明文（P+ICV）；
这么说也许大家看不懂，我觉得例子吧。
假设我们要传输的明文（P+ICV）= 0001101101
与之等长的随机数列（Real Key）= 0111011010
将这两个进行异或操作 得到密文C=0110110111
解密过程就是将密文C和随机数列（Real Key）进行异或操作。得到的就是明文（P+ICV）；
接下来就是最最关键的，就是为什么我们能够破解WEP。其实，产生Real Key的RC4算法本身就是有问题的，具体我就不讲了，涉及很复杂的数学知识，有兴趣的自己查资料。我这里要讲的就是我们现在所使用的，就是抓包很多包来破解。
我们来讨论下24位的初始向量，因为这个在密文（IV+C）中是明文传输的，我们可以很方便的得到。2的24次方是16777216。我们现在使用的网络一般是54Mb/s，我们假设传输分组的大小为2000字节，实际比这小，我们计算下 54(Mb/s) / (2000B/包 * 8bits/B) = 3375 包/秒，也就说大概经过16777216 /3375=4971秒，也就是差不多1.3个小时，初始向量就要被全部用光了，就会出现重复。呵呵，如果我们真的等一个多小时才抓到两个IV相同的包，那估计很多人会抓狂了，实际情况远比这个要好。我上面讲的是IV初始为0，然后随着数据包的个数的增加，逐渐按模2的24次方递增，到24位全部用完时，IV又返回为0这么一种情况。然后实际过程中，IV 是在[0，224-1]上随机取的值。
好吧，接下去就是概率的问题了（又是一门专业基础课概率论与数理统计），经过我的计算，在传输4823个数据包后，将会有50%的概率IV会相同，当发送12430个数据包时99%的概率会发生IV相同。也就是4秒钟左右，就会发生IV相同的情况。
假设我们抓到两个IV相同的包（IV+C1）和(IV+C2)，因为IV相同，40位的密钥也相同，所以他们产生的Real Key也相同。那么我们可以将密文C1和密文C2进行异或操作，这个值和他们的明文异或操作时相同的。这一点大家可以按照我上面的例子自己算下。这样，如果我们抓到足够的包，也就是随着IV相同的密文数的增多，完全就可以分析出密钥和明文。
关于WEP协议，它犯了密码学中的大忌，就是避免使用线性运算。这里CRC冗余算法和RC4都是线性运算。至于为什么这么说，下次再说吧。呵呵
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