在連線 Wi-Fi 或設定家裡的 Wi-Fi Router 時，經常在安全協議的選項看到，可以選擇 WEP、WPA、WPA2、WPA3 等。他們分別代表了什麼？又存在著哪些差異呢？這篇文章將以小白的角度，簡單的描述這些安全協議的運作原理及差異。
什麼是 PSK？
在開始之前，我們先來認識經常與安全協議一起出現的名詞「PSK」。PSK 全名為「pre-shared key」，顧名思義就是預先分享的密碼，其實也就是我們平時登入 Wi-Fi 時，輸入的密碼。
Wi-Fi 連線的四次握手
Wi-Fi 在連線時，會經過四次握手的連線以確保客戶端（使用者）知道 Wi-Fi 密碼（PSK），並生成安全的通訊金鑰。
如下圖所示，客戶端和 Wi-Fi 分享器（AP）會先各自生成一段隨機數，分別為「Anonce」和「Snonce」。接著客戶端與 Wi-Fi 分享器會各自將彼此生成的隨機數（共兩個）以及 Wi-Fi 分享器的密碼（PSK）進行加密演算。最後將兩方各自加密後的密文比對，即可在不傳輸 PSK 的同時，驗證客戶端是否知道 Wi-Fi 的密碼，以避免遭到攻擊者監聽獲得 PSK。
圖片來源：https://networklessons.com/wp-content/uploads/2023/12/wpa-4-way-handshake-workflow.png
聰明的你/妳應該會發現，圖片中還有一個名詞「MIC」，它是做什麼的呢？為了避免兩端之間的傳輸遭到劫持串改，會使用彼此生成的兩隨機數（ANonce、SNonce）與 Wi-FI 密碼進行哈希運算，以確認資料並無遭到串改。如果 MIC 比對錯誤，連線就會失敗。
破解 Wi-Fi 密碼
[!Warning]
所有內容之目的在於提升技術能力和資安意識，不得從事非法攻擊或違法行為，所有非法行為將受法律規範，切勿以身試法。詳閱刑法 358 至 363 條。
攻擊者若想破解 Wi-Fi 密碼，需要先監聽四次握手的隨機數以及經過加密運算後的資料，接著使用密碼本離線爆破去的 PSK。
WEP：
WEP 是最早推出的安全協議，其使用 RC4 演算法對 PSK 和一個 24 位元的隨機數（IV）進行加密，但因為其加密演算法本身存在一些漏洞，以及 IV 僅使用 24 位元導致重複性太高（僅 16,777,216 種），攻擊者只要收集夠多重複的 IV，就能推算出 PSK，並在幾分鐘內破解。造成安全性過低，使攻擊者能夠輕易的破解取得密碼。也因為其安全性過低，目前已遭棄用。
WPA：
為了提高安全性發明了 WPA，它在 WEP 的基礎上增加 TKIP，雖解決了 IV 容易遭到破解的問題，但仍然使用 RC4 演算法，因此用字典檔暴力破解 PSK 的難度較 WEP 高，但仍不安全。
WPA2：
為了解決 RC4 演算法造成安全性過低的問題，WPA2 使用 AES 演算法。但攻擊者仍然可以透過監聽四次握手透過密碼本爆破取得密碼。以目前的硬體設備，使用密碼本僅需 5 分鐘到幾小時即可爆破成功。
WPA3：
在進行四次握手時，會因為遭到監聽而被攻擊者離線爆破獲得密碼，因此 WPA3 改用 SAE，而不使用四次握手，其概念與公鑰、私鑰類似，因此較難透過離線爆破密碼。
若攻擊者想要嘗試爆破，只能透過以下兩種方式：
- 若 Wi-Fi 分享器沒有設定密碼嘗試次數的限制，可以嘗試不斷的連線 Wi-Fi 分享器爆破密碼，然而依 Wi-Fi 分享器的處理效能不同，每次連線皆需 0.1 至 0.5 秒時間。若想爆破密碼，簡單的密碼可能需要幾小時到幾天，複雜的密碼則有可能花上數十年到數世紀的時間，可見此方法基本上不可行。
- 降級攻擊：因為 WPA3 是 2018 年推出的安全協議，為了能夠相容所有裝置，一般在設定上會使用混合模式，也就是同時存在 WPA2 和 WPA3 兩種安全協議，因此可以透過降級攻擊將其安全等級變為 WPA2。具體方法是先斷開原始連線，並讓使用者被迫連接到假的 WPA2 安全協議的 Wi-Fi 分享器，藉此進行降級攻擊。
預防 Wi-Fi 密碼破解
若你/妳是一位 Wi-Fi 分享器的管理者，要如何預防 Wi-Fi 密碼遭到破解呢？
- 設定高強度密碼：密碼長度建議為 20 位以上，包含大小寫字母、數字和特殊符號。
- 關閉混合模式：2018 年後推出的電子產品基本上都支援 WPA3 的安全協議，因此應關閉混合模式並使用 WPA3。也可使用 WPA3-Enterprise，分配每位使用者帳號密碼，在遇到攻擊事件時，也較容易從紀錄檔中分析釐清責任。
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