Wi-Fi 網路普及的同時，安全風險也日益凸顯，從過時的 WEP 到最新的 WPA3，加密協定不斷演進，以應對層出不窮的攻擊手段。本文除了介紹 Wi-Fi 的特性、安全隱憂以及各種加密協定外，更著重於實務操作，提供 Python 程式碼範例，示範如何運用 Python 進行 Wi-Fi 掃描和嗅探，以及如何捕捉 WEP 和 WPA/WPA2 的握手封包，藉此協助讀者深入理解無線網路的運作機制和潛在風險。透過實際操作，讀者能更有效地掌握網路安全防禦技巧，進而保護自身網路安全。
Wi-Fi 安全：無線網路的挑戰與防禦
Wi-Fi 的便利性使其無處不在，但也帶來了安全挑戰。許多使用者往往忽略了 Wi-Fi 安全的重要性，導致網路暴露於風險之中。在過去的資安事件處理經驗中，發現許多網路攻擊都是利用 Wi-Fi 的漏洞發起的。
無線網路的特性與安全隱憂
Wi-Fi 使用無線電波傳輸資料，這使得資訊更容易被攔截。瞭解 Wi-Fi 的特性與安全隱憂對於保護無線網路至關重要。
Wi-Fi 頻率與通道
Wi-Fi 使用 2.4 GHz、3.6 GHz 和 5 GHz 等頻段，每個頻段又劃分為多個通道。瞭解這些頻率和通道的特性，有助於選擇最佳的設定，降低幹擾並提升網路效能。
Wi-Fi 模式與介面模式
Wi-Fi 有 Ad-Hoc 和基礎架構兩種模式，網路卡則可設定為 Master、Repeater 和 Monitor 模式。不同的模式適用於不同的應用程式場景，選擇正確的模式對於網路安全和效能至關重要。
flowchart TD
A[Wi-Fi 模式] --> B[Ad-Hoc]
A --> C[基礎架構]
D[Wi-Fi 介面模式] --> E[Master]
D --> F[Repeater]
D --> G[Monitor]
圖表翻譯：
此圖示展示了 Wi-Fi 的不同模式和介面模式。左側分支展示了 Wi-Fi 的兩種主要模式：Ad-Hoc 和基礎架構。右側分支展示了 Wi-Fi 網路卡的三種介面模式：Master、Repeater 和 Monitor。這些模式和介面模式的選擇對於網路組態和安全至關重要。
加密協定：從 WEP 到 WPA3
WEP 加密協定已過時且安全性不足，WPA 和 WPA2 提供了更高的安全性，而 WPA3 則是目前最新的加密協定，安全性更上一層樓。強烈建議使用 WPA2 或 WPA3 加密協定來保護 Wi-Fi 網路。在為客戶進行安全評估時，發現許多使用 WEP 的網路都存在嚴重的安全漏洞。
Python 網路分析：掃描與嗅探
Python 提供了強大的網路分析工具，可以幫助我們瞭解網路流量，找出潛在的安全風險。
Wi-Fi 掃描：探索無線網路
Wi-Fi 掃描可以幫助我們發現附近的 Wi-Fi 網路，並收集相關資訊，例如 SSID、BSSID、訊號強度和通道。
Python Wi-Fi 掃描實作
以下是一個使用 pythonwifi 函式庫進行 Wi-Fi 掃描的 Python 程式碼範例：
from pythonwifi.iwlibs import Wireless
# 定義頻率到通道的對應表格
frequency_channel_map = {
2412: 1, 2417: 2, 2422: 3, 2427: 4, 2432: 5,
2437: 6, 2442: 7, 2447: 8, 2452: 9, 2457: 10,
2462: 11, 2467: 12, 2472: 13, 2484: 14
}
wifi = Wireless('wlan0') # 使用你的無線網路卡介面名稱
results = wifi.scan()
for ap in results:
print(f"SSID: {ap.essid}")
print(f"BSSID: {ap.bssid}")
print(f"訊號強度: {ap.quality.signallevel}")
frequency = ap.frequency.getFrequency()
channel = frequency_channel_map.get(frequency, "未知")
print(f"頻率: {frequency}, 通道: {channel}")
print("-" * 20)
程式碼解密：
此程式碼定義了一個 Wi-Fi 掃描器，使用 pythonwifi 函式庫來掃描附近的 Wi-Fi 網路。首先，建立一個 Wireless 物件，指定要使用的無線網路卡介面。接著，呼叫 scan() 方法進行掃描，並將結果儲存在 results 變數中。最後，迴圈遍歷掃描結果，印出每個 AP 的 SSID、BSSID、訊號強度、頻率和通道。
Wi-Fi 嗅探：深入分析網路流量
Wi-Fi 嗅探可以捕捉和分析 Wi-Fi 網路流量，幫助我們瞭解網路通訊的細節。
Python Wi-Fi 嗅探實作
以下是一個使用 scapy 函式庫進行 Wi-Fi 嗅探的 Python 程式碼範例：
from scapy.all import *
def packet_handler(packet):
if packet.haslayer(Dot11):
print(packet.summary())
def wifi_sniff(interface):
sniff(iface=interface, prn=packet_handler)
wifi_sniff("wlan0")
程式碼解密：
此程式碼定義了一個 Wi-Fi 嗅探器，使用 scapy 函式庫來捕捉和分析網路封包。packet_handler 函式用於處理捕捉到的封包，如果封包包含 Dot11 層，則印出封包摘要。wifi_sniff 函式則在指定的介面上監聽 Wi-Fi 封包。
Wi-Fi 安全防禦策略
建議採取以下措施來提升 Wi-Fi 網路安全性：
- 使用 WPA2 或 WPA3 加密
- 設定強密碼
- 啟用防火牆
- 定期更新韌體
透過瞭解 Wi-Fi 安全的相關知識，並善用 Python 網路分析工具，我們可以更好地保護我們的無線網路，避免遭受網路攻擊。
WEP 破解：利用弱點入侵無線網路
WEP (Wired Equivalent Privacy) 已被證明是不安全的加密協定。其主要弱點在於其使用靜態的加密金鑰和較短的 IV (Initialization Vector)，使得攻擊者可以相對容易地破解 WEP 密碼。
利用 Python 擷取 WEP 資料包
以下 Python 程式碼片段示範如何使用 Scapy 擷取 WEP 資料包：
import os
import scapy.all as scapy
iface = "wlan0"
nr_of_wep_packets = 40000
packets = []
def handle_packet(packet):
if packet.haslayer(Dot11WEP):
packets.append(packet)
print(f"擷取到 WEP 資料包：{packet.summary()}")
if len(packets) == nr_of_wep_packets:
wrpcap("wep_packets.pcap", packets)
sys.exit(0)
os.system(f"iwconfig {iface} mode monitor")
print(f"在介面 {iface} 上開始嗅探")
scapy.sniff(iface=iface, prn=handle_packet)
圖表翻譯：
此圖示展示了 WEP 破解的流程。首先，將無線網路卡設定為監聽模式，然後使用 scapy 函式庫來捕捉 WEP 資料包。當捕捉到的資料包數量達到設定的門檻值時，將這些資料包儲存到檔案中。
flowchart LR
A[開始嗅探] --> B[設定為監聽模式]
B --> C[捕捉 WEP 資料包]
C --> D[儲存資料包到檔案]
WPA/WPA2 破解：更具挑戰性的攻擊
相較於 WEP，WPA 和 WPA2 使用更強大的加密演算法，例如 TKIP 和 AES，因此安全性更高。然而，它們並非無懈可擊。攻擊者可以嘗試捕捉握手過程中的封包，然後使用字典攻擊或其他方法來破解密碼。
WPA/WPA2 四次握手過程
WPA/WPA2 的四次握手過程是客戶端和無線基地臺建立安全連線的關鍵步驟。這個過程涉及四個步驟，用於驗證客戶端身分並建立加密金鑰。
sequenceDiagram
participant Client as "客戶端"
participant AP as "無線基地臺"
Note over Client,AP: WPA/WPA2 四次握手
AP->>Client: Message 1 (ANonce)
Client->>AP: Message 2 (SNonce, MIC)
AP->>Client: Message 3 (GTK, MIC)
Client->>AP: Message 4 (MIC)
圖表翻譯：
此圖示展示了 WPA/WPA2 的四次握手過程。無線基地臺首先傳送包含 ANonce 的訊息給客戶端。客戶端回應包含 SNonce 和 MIC 的訊息。基地臺接著傳送包含 GTK 和 MIC 的訊息給客戶端，最後客戶端回應包含 MIC 的訊息以確認連線。
Python 程式碼：收集 WPA/WPA2 四次握手資料包
from scapy.all import *
iface = "mon0"
wpa_handshake = []
def handle_packet(packet):
if packet.haslayer(EAPOL) and packet.type == 2:
wpa_handshake.append(packet)
print(packet.summary())
if len(wpa_handshake) >= 4:
wrpcap("wpa_handshake.pcap", wpa_handshake)
return True
os.system(f"iwconfig {iface} mode monitor")
print(f"在介面 {iface} 上開始嗅探")
sniff(iface=iface, prn=handle_packet, store=False)
程式碼解密：
此程式碼定義了一個用於捕捉 WPA/WPA2 四次握手資料包的函式。使用 scapy 設定網路卡為監聽模式，並開始嗅探 EAPOL 資料包。當捕捉到至少四個握手資料包時，將它們儲存到 wpa_handshake.pcap檔案中。
