一、研究背景
在今年2月份的RSA大会上，ESET的研究人员公开披露Wi-Fi芯片存在严重安全漏洞CVE-2019-15126，并将其命名为“Kr00k”。攻击者可以利用“Kr00k”解密无线网络流量，获取传输过程中的敏感数据。
Kr00k漏洞影响部分安装Broadcom和CypressWi-Fi芯片的设备，这两家芯片产品被广泛应用于手机、平板电脑及IOT设备中。保守估计，全球总计超过10亿的设备受该漏洞的影响。
二、漏洞分析
2.1 漏洞原理
在介绍Kr00k漏洞之前，先简单了解下WPA2协议。目前基于AES-CCMP的WPA2协议是Wi-Fi网络中最普遍的标准。下图是客户端（Station, STA）连接接入点（Access Point, AP）的消息交互过程。
STA和AP在四次握手中，协商会话密钥PTK（Pairwise Transient Key），PTK是由PMK和PKE计算生成，而PMK由ANonce、SNonce和双方MAC地址等计算生成。PTK分为KCK、KEK和TK三部分，其中，KCK用于MIC校验，KEK用于加密GTK，TK为数据加密密钥。四次握手完成后，传输数据使用TK进行加密。
在WPA2协议中，解除关联操作可以由未经身份验证和未加密的管理帧触发，Kr00k漏洞与解除关联操作密切相关。在下图所示中，当站点的连接会话解除关联后，保存在Wi-Fi芯片中的会话密钥(TK)被置零，如果使用已置零的TK密钥对芯片缓存中的数据进行加密并传输，将导致漏洞产生。
攻击者利用无线网卡即可完成入侵，通过不断触发解除关联、重新关联，然后使用全零TK对捕获的数据帧进行解密，从而获取敏感信息。
2.2固件分析
本文选取Nexus5中的BCM4339芯片固件进行分析。首先，定位固件中计算ptk的位置，如下图所示。
然后，对其上层函数wlc_wpa_sup_eapol进行分析。
wlc_wpa_sup_eapol调用wpa_pmk_to_ptk时，传入的参数分别为mac1、mac2、Nonce1、Nonce2、pmk、pmk_len、ptk、ptk_len。 ptk计算结果被保存在wpa_ptk结构体偏移0x8c位置中。
wlc_sup_attach函数用于处理STA的初始化连接，该函数对wpa_ptk结构体进行内存分配和初始化，wpa_ptk结构体大小为0x13C。
当初始化失败、连接超时或解除连接的时候，则会调用wlc_sup_detach函数对wpa_ptk结构体进行置零操作。
三、漏洞验证
3.1 测试环境
| 设备名称 | 数量 | |
|---|---|---|
| 受影响的设备 | Nexus5 | 1 |
| iphone6s手机 | 1 | |
| Attacker | NETGEAR网卡 | 2 |
3.2 测试步骤
（1）对wireshark解密数据包的相关功能进行patch，使其能够成功解密全零TK加密的数据。
（2）使用patch后的wireshark监听目标设备和AP通信的数据包。
（3）使用目标设备连接AP并任意访问网页。
（4）对AP和测试目标发送Disassocation包。
（5）重复执行步骤（3）和（4），观察wireshark中数据包是否解密。
3.3测试结果
Nexus 5:
iphone 6s:
可以看出，Nexus 5和iphone 6s部分数据被成功解密。
四、影响范围
目前已知受影响的设备有：
Amazon Echo 2nd gen
Amazon Kindle 8th gen
Apple iPad mini 2
Apple iPhone 6, 6S, 8, XR
Apple MacBook Air Retina 13-inch 2018
Google Nexus 5
Google Nexus 6
Google Nexus 6P
Raspberry Pi 3
Samsung Galaxy S4 GT-I9505
Samsung Galaxy S8
Xiaomi Redmi 3S
Asus RT-N12
Huawei B612S-25d
Huawei EchoLife HG8245H
Huawei E5577Cs-321
五、安全建议
设备制造商已发布的安全建议如下：
https://support.apple.com/en-us/HT210721
https://support.apple.com/en-us/HT210722
https://support.apple.com/en-us/HT210788
https://www.arubanetworks.com/assets/alert/ARUBA-PSA-2020-003.txt
https://www.huawei.com/en/psirt/security-notices/huawei-sn-20200228-01-kr00k-en
https://www.microchip.com/design-centers/wireless-connectivity/embedded-wi-fi/kr00k-vulnerability
https://www.mist.com/documentation/mist-security-advisory-kr00k-attack-faq/
https://www.zebra.com/us/en/support-downloads/lifeguard-security/kr00k-vulnerability.html
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