2009年半ばに確定の見込み

無線LAN管理フレームの悪用を防ぐIEEE 802.11w

IEEE 802.11wは、無線VoIPなどのアプリケーションで十分な通話品質と可用性を実現しながら、無線セキュリティを保証するための無線暗号化規格だ。

公開 2008年12月03日 07時30分

更新 2012年09月04日 18時28分

著者

David B. Jacobs

[TechTarget]

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　無線LANデータのための強力な暗号化と認証の必要性は、既に2000年ごろから認識されていた。その結果、生まれたのが、2004年に策定されたIEEE 802.11iプロトコルだ。

　IEEE 802.11iはデータフレームを保護するが、管理フレームは暗号化や認証が行われないまま送信される。この欠点に対処するために、2006年にIEEE 802.11w委員会が設立され、作業が開始された。同委員会は現在、提案標準のレビューを行っており、2009年半ばには規格が確定する見込みだとしている。

　管理フレームワークを防御する機能の欠落は、初期の無線LANインプリメンテーションでは大きな問題にならなかった。ハッカーが「Disassociate」フレームや「Disauthentication」フレームを送信してステーション（無線端末）をネットワークから切断しても、深刻なダメージを与えることを可能にするような情報が管理フレームにはほとんど含まれていなかったからだ。それに、最初のセキュリティ標準であるWEPをまだ使用している場合は、再アソシエーションの作業も簡単だった。

管理フレームの防御が不可欠に

　現在、ハッカーの攻撃はより深刻な問題になっている。IEEE 802.11iでアソシエーションと認証を再設定するのは、WEPの場合よりも複雑で時間のかかる作業が必要であるからだ。さらに重要なのは、無線LANが進化し、その役割が電子メールやWeb画面を送信するだけにとどまらなくなったことだ。無線VoIP（Voice over IP）や無線ビデオなどのアプリケーションの登場に伴い、新たなIEEE規格が必要となった。今日、管理フレームにはネットワークとアプリケーションのパフォーマンスを左右する極めて重要な情報が含まれている。

最近の無線LAN規格はセキュアな管理フレームに依存

　2005年に策定されたIEEE 802.11eは、各種のアプリケーションの間で異なるQoS（Quality of Service）特性に対処するために開発された。例えば、VoIPと電子メールでは、遅延および帯域幅の保証に対する要求が大きく異なる。IEEE 802.11e規格は、サポートされたサービスクラスを宣言するためにアクセスポイント（AP）が利用する管理フレームを定義している。各ステーションはそれぞれのQoSリクエストを応答時に返す。

　現在、管理パケットは暗号化されていないため、ハッカーはネットワークの動作を制御するパラメータ、ステーションのID、各ステーションの要求などを知ることができる。

　管理フレームの認証が行われなければ、ハッカーは正規のステーションあるいはAPから送信されたものであるかのように偽装したフレームを送信することができる。これにより、特定のステーションからネットワークへのアクセスを阻害させる攻撃を行ったり、ネットワークパラメータを変更するパケットを送信してネットワークの動作を混乱させたりすることが可能になる。

無線LANの運用に不可欠な無線周波数情報

　最近策定されたIEEE 802.11k規格では、無線周波数環境の計測およびその情報をAPとステーション間で伝達する管理フレームについて規定している。

　その関連規格であるIEEE 802.11vの策定作業も進められている。この規格では、IEEE 802.11k規格で規定された計測を利用してネットワークパフォーマンスを改善する方法が規定される。ステーションは近隣のAPのトラフィック負荷を把握し、負荷の少ないAPに移動することができる。APとステーションは代替チャンネルへの移行のネゴシエーションを行うことにより、渋滞を緩和したり、携帯電話や電子レンジからのノイズを避けたりすることができる。新たに定義される管理フレームでは、ステーションがスリープ時間を延長したりAPからの送信周波数を低くすることによって、バッテリーの消費電力を節約することが可能だ。

　しかし保護されていないIEEE 802.11k／802.11vフレームは、複数の攻撃経路を提供する。例えば、負荷の大きなAPにステーションを集中させ、ほかのAPをハッカーのトラフィックの伝送用として自由に使えるようにするといった攻撃や、ステーションを長時間にわたってスリープさせたままにするといった攻撃が可能になる。IEEE 802.11w委員会では、IEEE 802.11k／802.11vを成功させる上で同委員会の作業が極めて重要な役割を果たすと考えている。

IEEE 802.11wは802.11iフレームワークがベース

　IEEE 802.11w委員会が提案標準のベースとしたのは、IEEE 802.11iで採用されているAES-CCMPアルゴリズムだ。同委員会ではTKIP（Temporal Key Integrity Protocol）の採用も検討したが、同技術がパケット全体を防御しないという理由で断念した。また、CPU速度および暗号化技術の向上により、近い将来、TKIPが脆弱化する可能性があることも、同委員会にとっては不安材料だった。

　AES-CCMPは、ユニキャストパケットに暗号化と認証機能を提供する。しかし、ブロードキャストパケットでは難しい問題を提起する。コンテンツを暗号化することができないのだ。IEEE 802.11wをサポートするようにアップグレードされていないステーションも、ブロードキャストを受信できなければならないからだ。その代わりにIEEE 802.11w規格では、リプレイ攻撃を防止するシーケンスや、偽装を検出するためのメッセージ認証コードなどの新しい情報エレメントが導入される。

IEEE 802.11w規格の限界

　IEEE 802.11wは、すべてのDoS（サービス妨害）攻撃を防ぐことはできない。「Associate」リクエストと応答や、鍵交換シーケンスを暗号化あるいは認証するのは不可能である。これらのパケットはすべて、APとステーション間の信頼関係が確立する前にやりとりされるからだ。ハッカーは「Associate」と「Authenticate」リクエストを矢継ぎ早に送信することによってAPをダウンさせることができるが、IEEE 802.11iを利用すれば、ハッカーがネットワークにアクセスするのを阻止することはできる。

　IEEE 802.11wでは、正規のネットワークユーザーが自分の接続速度を改善するために行う攻撃などを防止することもできる。IEEE 802.11wがなければ、正規ユーザーはほかのステーションに送信される管理パケットを傍受して改ざんできてしまう。ほかのステーションのQoSパラメータを低く設定したり、自分のステーションが使用しているAPからこれらのパラメータを取り除いたりすることも可能だ。これらの手法はいずれも、競合するトラフィックの速度を犠牲にすることによって、そのユーザーのアクセスを改善するものだ。

　IEEE 802.11wはあらゆる攻撃を阻止するわけではないが、こういった巧妙な攻撃を防ぐことができる。この新規格により、ネットワーク管理者は無線VoIPなどのアプリケーションで十分な通話品質と可用性を提供できるという自信を深められるだろう。

本稿筆者のデビッド・B・ジェイコブズ氏はJacobs Groupを経営し、ネットワーキング業界で20年以上の経験を持つ。フォーチュン500企業や新興ソフトウェア企業を顧客として、最先端のソフトウェア開発プロジェクト管理やコンサルティングを手掛けてきた。

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