802.11i是无线安全的救命稻草？
那么前面也说到了，TKIP只是为了弥补WEP缺陷所做的一种补救措施，治标不治本。WPA的命运就像他的草案命运一样注定会被标准所取代，这个千呼万唤才出来的标准就是802.11i。
其实802.11i是WPA第二代，也就是所谓的WPA2。802.11i完全放弃了WEP甚至对WPA的改善想法，所有的处理方式都试图开创出一种全新的机制，尤其是数据的加密方面，完全剔除RC4流加密，而是采用了CCMP（Counter Mode with CBC-MAC Protocol，计数器模式及密码快链消息认证码协议）算法。其实CCMP主要有两种算法组成，分别是CTR-Mode（计数器模式的高级加密AES标准算法）和CBC-MAC mode（块加密链信息验证码算法），前者采用AES快加密算法负责数据的加密处理，而后者则是一种完整性校验算法。另一方面依然保留了WPA身份认证机制802.1x及PSK。所以所谓的802.11i便可以简短的标识为：
802.11i(WPA2)= 802.1x + EAP + AES + CCMP
= Pre-shared Key + AES + CCMP
= Pre-shared Key + AES + CCMP
其中1X跟PSK认证过程跟WPA一样，同时利用
EAPOL-Key协商CCMP的密钥协商主密钥PMK。此过程也跟前面的TKIP的处理方式一样。当然CCMP用于加密及验证的密钥的生成还需要经过四次握手的过程。这个在后面会讲到。下面主要描述一下CCMP的数据处理过程。
从上图中可以看出CCMP的处理需要做如下几个方面的准备：
1. 构造附加认证数据ADD（Additional Authentication Data），其中包含帧头中的一些字段，这些字段必须通过真实性的校验，但又不能经过加密，否则802.11协议便无法进行操作。接收端会同样使用AAD字段，以确认这些字段在传送过程中未被改动。AAD字段会保护801.11协议版本、帧类型、分布式系统位及片段与次序位。它也会保护来自MAC标头的地址字段，同时会将序列号设为零以保护顺序控制字段。
2. 构建CCMP nonce。加密学上的nonce就是一个用过即丢的随机数。Nonce不应该在相同密钥中重复使用。在CCMP中nonce由封包编号PN及发送端地址组合而成。如此不同的STA也可以使用相同的PN，增加的随机性。
图 CCMP nonce数据生成
3. Packet number（PN）。用来防重放。构造nonce及构建CCMP Header。
4. 构建CCMP Header。如图中示，CCMP标头由PN中间添加了key id及扩展IV组合而成。
5. Temporal Key：由密钥衍生算法派生出来的密钥。
6. CCMP计数器Counter的生成：
图 CCMP加密计数器的生成
有了以上的准备，便可以交给CCMP进行加密及完整性校验数据处理。前面提到CCMP由两个算法组成，一个为CTR-Mode，一个为CBC-MAC Mode。
CTR-Mode全名为Adcanced Eneryption Standand （AES）in Counter Mode（计数器模式的高级加密AES标准算法）。AES是一种块加密算法，跟RC4流加密不同之处就在于在流加密中把加密数据当作流，然后采用等长流密码依次跟数据流做异或等算法计算。而块加密则把整个数据分成等长的块，然后对分割的块进行加解密处理。CCMP对数据的加密除了密钥外另外还多了Counter值，进一步增加了密钥的随机性。而这儿的这个计数值就是在上面flag，nonce，length of payload构建的Initial Counter字段。如下图所示，数据被分割以后逐块跟AES密钥异或处理得到加密块，没计算一个块数据计数器加1，这样每个数据块都会用不同的密钥进行加密处理。直至最后一个数据块。
图 CTR encryption 处理流程
CTR并没有提供完整性校验机制，而CCMP也提供了另外一种CBC-MAC Mode（Cipher Block Chaining Message Authentication Code），正如其名，CBC-MAC主要针对消息块经由block cipher algorithm加密运算，再把输出给下一个block当作输入使用，最后输出消息验证码，以达到验证消息的效果。下图正式完成了这个过程：
图 CBC-MAC 的处理流程
一开始第一个块没有input，所以IV用0代替在CCMP里会把低64bits无条件去掉，只取高位64bits当作MIC使用。
至此CTR完成了数据加密，将加密块串联后便得到了完整的数据帧，CBC-MAC最后计算得到了数据完整性校验码MIC，PN和Key id构成了CCMP Header，然后重新组装完成新的数据帧。然后这样便可以通过无线接口发送了。
|
MAC Header |
|
CCMP Header |
|
Data |
|
MIC |
|
FCS |
图 802.11i加密后的数据帧
(未完待续---请关注下篇：WAPI凭什么跟802.11i博弈)
