6.5 【加密和安全】- 重合指数无线网络

专栏：牛客网刷题

1、重合指数法对下面哪种密码算法的破解最有效（）

置换密码
单表代换密码
多表代换密码
序列密码

重合指数

重合指数（IC，Index of Coincidence）是指数学上的一种指数。

设yyy是一个长度为nnn密文，即y=y1y2y3…ymy=y_1y_2y_3…y_my=y1y2y3…ym,其中yiy_iyi是密文字母，求从中抽到两个相同字母的概率是多少？

为此，设NAN_ANA为字母AAA在这份密文中的频数，设NBN_BNB为字母BBB在这份密文中的频数，依此类推，从nnn个密文字母中抽取两个字母的方式有Cn2=n(n−1)2C_n^2=\frac{n(n-1) }2Cn2=2n(n−1)，而其中NAN_ANA个AAA组成一对AAA的方式有CNA2=NA(NA−1)2C_{N_A}^{2}=\frac {N_A(N_A -1)}2CNA2=2NA(NA−1)，于是从yyy中抽到两个字母都为AAA的概率为NA(NA−1)n(n−1)\frac{N_A(N_A -1)}{n(n-1)}n(n−1)NA(NA−1)，…因此，从yyy中抽到两个相同字母的概率为
∑i=AZNi(Ni−1)n(n−1)\frac {\sum_{i=A}^Z N_i(N_i-1)} {n(n-1)}n(n−1)∑i=AZNi(Ni−1) 这个数据称为这份密文的重合指数。记为IC(Index of Coincidence)

2、无线网络常用的加密方式有哪些（）

WEP
WPA-PSK
WPA2-PSK
EAP-AKA

无线网络的几种认证与加密方式

1、Open/NONE

完全不认证也不加密，任何人都可以连到无线基地台使用网络。

2、WEP (Wired Equivalent Privacy) 有线等效加密

最基本的加密技术，手机用户、笔记型计算机与无线网络的Access Point（网络金钥AP）拥有相同的网络金钥，才能解读互相传递的数据。这金钥分为64bits及128bits两种，最多可设定四组不同的金钥。当用户端进入WLAN前必须输入正确的金钥才能进行连接。 WEP加密方法很脆弱。网络上每个客户或者计算机都使用了相同的保密字，这种方法使网络偷听者能刺探你的密钥，偷走数据并且在网络上造成混乱。

3、WPA (Wi-Fi Protected Access) 商务采用的加密方式

由Wi-Fi Alliance( http://www.wi-fi.com/) 所提出的无线安全标准，有分成家用的WPA-PSK (Pre-Shared Key)与企业用的WPA-Enterprise版本。

WPA-PSK
为了堵塞WEP的漏洞而发展的加密技术，使用方法与WEP相似。无线基地台与笔记型计算机必须设定相同的Key，计算机才可以连入基地台。但其进入WLAN时以更长词组或字串作为网络金钥。并且WPA-PSK运用了TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)技术，因此比WEP难被破解而更加安全。 WPA-PSK通过为每个客户分配唯一的密钥而工作，但需要给雇员密码以便登陆系统。这样，外部的人可通过他们享用网络资源。如果你希望修改密码（建议每隔一段时间修改密码以防止偷听者解码），你可能得跑到每台电脑前去输入新的密码。
WPA-Enterprise
采用IEEE 802.1x则需要有另一台储存无线使用者账户数据的RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service)服务器，当笔记型计算机连入无线基地台时，无线基地台会要求使用者输入账号密码、或是自动向笔记型计算机索取储存在计算机硬盘的使用者数字凭证，然后向RADIUS服务器确认使用者的身分。而用来加密无线封包的加密金钥(Key)，也是在认证的过程中自动产生，并且每一次联机所产生的金钥都不同(专业术语称为Session Key)，因此非常难被破解。用户名和密码安全登陆网络后，每个客户会自动得到一个唯一的密钥，密钥很长并且每隔一段时间就会被更新。这样wi-Fi监听者就不能获取足够的数据包来解码密钥。即使一个密钥因为某种原因被解码了，富于经验的黑客有可能发现新的密钥，但是加密锁已经变了。一但应用了WPA-Enterprise，不像WPA-PSK那样，雇员将不会知道密码。这样，外部的人就不能通过他们享用网络资源。WPA-Enterprise还可以节约你大量的时间；你无需花费大量的时间去人工更换客户的密码。
WPA2
WPA2顾名思义就是WPA的加强版，也就是IEEE 802.11i无线网络标准。同样有家用的PSK版本与企业的IEEE 802.1x版本。WPA2与WPA的差别在于，它使用更安全的加密技术AES (Advanced Encryption Standard)，因此比WPA2更难被破解、更安全。

4、各种加密方式对比

WEP安全加密方式
WEP特性里使用了RSA数据安全性公司开发的RC4 PRNG算法。全称为有线对等保密(Wired Equivalent Privacy，WEP)是一种数据加密算法，用于提供等同于有线局域网的保护能力。使用了该技术的无线局域网，所有客户端与无线接入点的数据都会以一个共享的密钥进行加密，密钥的长度有40位至256位两种，密钥越长，黑客就需要更多的时间去进行破解，因此能够提供更好的安全保护。
WPA安全加密方式
WPA加密即Wi-Fi Protected Access，其加密特性决定了它比WEP更难以入侵，所以如果对数据安全性有很高要求，那就必须选用WPA加密方式了(Windows XP SP2已经支持WPA加密方式)。 WPA作为IEEE 802.11通用的加密机制WEP的升级版，在安全的防护上比WEP更为周密，主要体现在身份认证、加密机制和数据包检查等方面，而且它还提升了无线网络的管理能力。
WPA、WEP对比
WPA与WEP不同，WEP使用一个静态的密钥来加密所有的通信。WPA不断的转换密钥。WPA采用有效的密钥分发机制，可以跨越不同厂商的无线网卡实现应用。另外WPA的另一个优势是，它使公共场所和学术环境安全地部署无线网络成为可能。而在此之前，这些场所一直不能使用WEP。WEP的缺陷在于其加密密钥为静态密钥而非动态密钥。这意味着，为了更新密钥，IT人员必须亲自访问每台机器，而这在学术环境和公共场所是不可能的。另一种办法是让密钥保持不变，而这会使用户容易受到攻击。由于互操作问题，学术环境和公共场所一直不能使用专有的安全机制。

WPA2：目前最强的无线加密技术

WPA2是WiFi联盟验证过的IEEE 802.11i标准的认证形式，WPA2实现了802.11i的强制性元素，特别是Michael算法被公认彻底安全的CCMP(计数器模式密码块链消息完整码协议)讯息认证码所取代、而RC4加密算法也被AES所取代。

在WPA/WPA2中，PTK的生成是依赖于PMK的，而PMK的方式有两种，一种是PSK方式，也就是预共享密钥模式(pre-shared key，PSK，又称为个人模式)，在这种方式中PMK=PSK;而另一种方式则需要认证服务器和站点进行协商来产生PMK。下面我们通过公式来看看WPA和WPA2的区别：

WPA = IEEE 802.11i draft 3 = IEEE 802.1X/EAP + WEP(选择性项目)/TKIP

WPA2 = IEEE 802.11i = IEEE 802.1X/EAP + WEP(选择性项目)/TKIP/CCMP

目前WPA2加密方式的安全防护能力非常出色，只要你的无线设备均支持WPA2加密，那你将体验到最安全的无线网络生活。即使是目前最热的“蹭网卡”也难以蹭入你的无线网络，用户大可放心使用。

补充：EAP-AKA(Extensible Authentication Protocol-Authentication and Key Agreement)协议

是3G于WLAN互连认证和密钥分配协议，是保障其安全的基础。