目录

企业版（Enterprise）和个人版（Personal）的区别

1 EAPOL是什么

1）. 用于身份认证的 EAPOL（传统认知）

2）. 用于密钥协商的 EAPOL

2.WPA2-Personal (PSK) EAPOL四次握手详解

四次握手完整过程

第0步：前提条件

第1步：信息宣告（M1）

第2步：能力证明（M2）

第3步：密钥安装与组播密钥下发（M3）

第4步：最终确认（M4）

安全意义分析

PTK（Pairwise Transient Key）详解

1）. PTK是什么？

2）. 各个部分的作用详解

2.1）KCK（Key Confirmation Key，密钥确认密钥）

2.2) MIC计算原理

2.3）MIC计算的完整过程

阶段一：M2中的MIC计算（客户端→AP）

计算表达式：

阶段二：M3中的MIC计算（AP→客户端）

M3与M2的关键区别：

---

企业版（Enterprise）和个人版（Personal）的区别

方面	WPA2-Personal (PSK)	WPA2-Enterprise (802.1X)
密码/凭证	预共享密钥（所有人相同）	个人用户名/密码或证书
PMK来源	PBKDF2(密码, SSID)	EAP认证生成（每次不同）
认证位置	本地（AP内部）	远程（RADIUS服务器）
适用场景	家庭、小店	企业、学校
安全性	中（密码泄露影响所有人）	高（个人凭证独立）

这确实是很多人容易混淆的地方，因为它也叫"四次握手"，但与企业版（802.1X）完全不同！本节和大家分享WPA2-Personal (PSK)四次握手协议

1 EAPOL是什么

在 WPA/WPA2-Personal 中，我们看到的 M1-M4（四次握手）报文也被标识为EAPOL。这与我们通常理解的EAPOL用于“用户身份认证”似乎有矛盾。现在让我们重新组织并精确定义EAPOL，以涵盖您遇到的情况。

EAPOL的重新定义与核心本质

EAPOL 的本质是：一个在局域网二层（数据链路层）上承载“认证与密钥管理协议”的通用传输框架。

它最初是为承载 EAP 协议而生，但设计是可扩展的。这个“扩展”不仅指EAP内部的方法，更关键的是，EAPOL的“载荷”部分可以承载多种类型的“密钥管理”协议数据。

这导致了EAPOL的两个主要且平行的用途：

---

1）. 用于身份认证的 EAPOL（传统认知）

这是EAPOL的“本职工作”。它承载 EAP 协议报文，用于在客户端和网络设备之间传递用户名、密码、证书等身份信息。

• 应用场景： 802.1X / WPA/WPA3-Enterprise。

• 数据包类型：主要是 EAPOL-Packet（封装EAP消息）和 EAPOL-Start/Logoff 等。

• 目的： 验证“你是谁”。

2）. 用于密钥协商的 EAPOL

这是EAPOL框架的扩展应用。它承载 密钥管理协议报文，用于在身份验证（或共享密钥确认）完成后，协商出用于加密实际数据的动态会话密钥。

• 应用场景： WPA/WPA2/WPA3-Personal 的四次握手，以及Enterprise模式中认证完成后的密钥派生过程。

• 数据包类型：主要是 EAPOL-Key。

• 目的： 协商“我们用什么密钥通信”。

2.WPA2-Personal (PSK) EAPOL四次握手详解

四次握手完整过程

第0步：前提条件

双方必须预先配置相同的PSK（预共享密钥，连接wifi时需要的输入的密码）。在连接前，双方都会通过PBKDF2算法，将PSK + SSID + 4096次迭代计算出PMK：

PMK = PBKDF2(PSK, SSID, 4096, 256)

PMK是四次握手的基础，但PMK本身不会直接用于加密数据。

第1步：信息宣告（M1）

接入点 → 客户端：发送 EAPOL-Key 帧（M1）

• 包含：一个随机数 ANonce（Authenticator Nonce）

• 目的：

  1. 宣告开始四次握手

  2. 向客户端提供生成PTK所需的第一个随机数

• 此时：AP尚未验证客户端是否拥有正确的PMK

第2步：能力证明（M2）

客户端 → 接入点：发送 EAPOL-Key 帧（M2）

• 包含：

  1. 客户端生成的随机数 SNonce（Supplicant Nonce）

  2. MIC（Message Integrity Code，消息完整性校验码）

  3. 客户端的RSN IE（安全能力信息）

• 关键过程：

  1. 客户端收到ANonce后，结合自己已知的PMK、SNonce、以及双方MAC地址，使用PRF函数计算出PTK：

     PTK = PRF(PMK, "Pairwise key expansion", 
               Min(AA,SA) || Max(AA,SA) || 
               Min(ANonce, SNonce) || Max(ANonce, SNonce))

  2. PTK被分为多个部分：KCK（用于计算MIC）、KEK（用于加密后续密钥）、TK（用于加密数据）

  3. 客户端使用KCK对M2报文（除MIC字段外）计算MIC，并将MIC填入报文

• 目的：

  1. 提供第二个随机数（SNonce）

  2. 首次证明“我拥有正确的PMK”（因为只有拥有正确PMK才能计算出正确的MIC）

第3步：密钥安装与组播密钥下发（M3）

接入点 → 客户端：发送 EAPOL-Key 帧（M3）

• 包含：

  1. 再次发送ANonce（或标识）

  2. MIC（使用AP计算出的KCK）

  3. 加密的GTK（Group Temporal Key，组临时密钥）

  4. 安装指示标志

• 关键过程：

  1. AP收到M2后，使用SNonce和存储的PMK以相同方式计算出PTK

  2. AP使用自己计算出的KCK验证M2中的MIC

     • 验证成功：证明客户端确实拥有正确的PMK

     • 验证失败：握手终止，连接拒绝

  3. AP使用KEK加密GTK，并将加密后的GTK放入M3

  4. AP计算M3的MIC，并安装TK（开始使用TK加密单播数据）

• 目的：

  1. 确认客户端的PMK有效

  2. 下发用于解密组播/广播数据的GTK

  3. 指示客户端安装密钥

第4步：最终确认（M4）

客户端 → 接入点：发送 EAPOL-Key 帧（M4）

• 包含：

  1. MIC

  2. 确认安装标志

• 关键过程：

  1. 客户端使用KEK解密GTK并存储

  2. 客户端验证M3的MIC

  3. 客户端安装TK和GTK（开始使用TK加密数据）

  4. 发送M4作为最终确认

• 目的：

  1. 确认GTK接收成功

  2. 确认密钥已安装

  3. 握手完成

安全意义分析

1. 双向认证：M2证明了客户端有PMK，M3证明了AP有PMK

2. 密钥新鲜性：每次握手使用新的随机数（Nonce），确保每次会话的PTK都不同

3. 前向安全性：即使PSK泄露，过去的会话记录也无法解密（因为每次PTK不同）

4. 抵抗重放攻击：通过Nonce和报文序号实现

PTK（Pairwise Transient Key）详解

1）. PTK是什么？

PTK是每次连接临时生成的会话密钥，用于实际的数据加密和完整性保护。它由512位（64字节）组成，分解为三个主要部分：

完整PTK (512位 = 64字节)
├── 字节0-15:  KCK (Key Confirmation Key)   128位
├── 字节16-31: KEK (Key Encryption Key)     128位  
├── 字节32-47: TK (Temporal Key)            128位
└── 字节48-63: 保留（可能用于后续扩展）       128位

2）. 各个部分的作用详解

2.1）KCK（Key Confirmation Key，密钥确认密钥）

• 长度：128位（16字节）

• 作用：计算和验证MIC（消息完整性校验码）

• 使用场景：在M2消息中：客户端用KCK计算MIC，证明自己拥有正确的PMK

# MIC计算示例
def calculate_mic(kck, message_data):
    """
    使用KCK计算消息的MIC
    """
    import hmac
    # HMAC-SHA1-128 (SHA1输出160位，取前128位)
    mic_full = hmac.new(kck, message_data, 'sha1').digest()
    mic = mic_full[:16]  # 取前16字节(128位)作为MIC
    return mic

# 验证示例
def verify_mic(kck, message_data, received_mic):
    calculated_mic = calculate_mic(kck, message_data)
    return calculated_mic == received_mic

2.2) MIC计算原理

MIC的数学表达式：

MIC = HMAC-SHA1(KCK, M)[0:16]
其中：
  - KCK: Key Confirmation Key (128位)
  - M: 要计算MIC的消息数据（包括EAPOL头部和Key Data）
  - [0:16]: 取HMAC-SHA1输出的前128位

HMAC-SHA1函数定义：

HMAC-SHA1(K, text) = SHA1( (K ⊕ opad) || SHA1( (K ⊕ ipad) || text ) )
其中opad = 0x5C重复，ipad = 0x36重复

2.3）MIC计算的完整过程

阶段一：M2中的MIC计算（客户端→AP）

计算表达式：

M2_MIC = HMAC-SHA1(KCK, M2_Data)[0:16]

M2_Data =
    EAPOL_Version(1) || EAPOL_Type(3) || EAPOL_Length ||
    EAPOL_Key_Descriptor_Type(2) ||
    EAPOL_Key_Info || EAPOL_Key_Length ||
    EAPOL_Key_Replay_Counter ||
    EAPOL_Key_Nonce(Snonce) ||
    EAPOL_Key_IV(全0) ||
    EAPOL_Key_RSC(全0) ||
    EAPOL_Key_MIC(全0占位) ||
    EAPOL_Key_Data_Length ||
    EAPOL_Key_Data(RSN_IE)

阶段二：M3中的MIC计算（AP→客户端）

M3_MIC = HMAC-SHA1(KCK, M3_Data)[0:16]

M3_Data = 
    EAPOL_Version(1) || EAPOL_Type(3) || EAPOL_Length || 
    EAPOL_Key_Descriptor_Type(2) || 
    EAPOL_Key_Info || EAPOL_Key_Length || 
    EAPOL_Key_Replay_Counter || 
    EAPOL_Key_Nonce(Anonce) || 
    EAPOL_Key_IV(全0) || 
    EAPOL_Key_RSC(全0) || 
    EAPOL_Key_MIC(全0占位) || 
    EAPOL_Key_Data_Length || 
    EAPOL_Key_Data(加密的GTK_KDE)

M3与M2的关键区别：

1. Key Info字段不同：M3包含Install标志（表示安装密钥）

2. Key Data内容不同：M3包含加密的GTK

3. Nonce不同：M3使用与M1相同的Anonce