浅谈射频干扰攻击

Allevi

浅谈射频干扰攻击

在战场电磁干扰形式选择上，本手册主张采用对某一特定频率或信道所进行的瞄准式干扰，而不主张同时干扰一个较宽频带的阻塞式干扰，因为后者对已方的电磁通讯和电子支援措施也会产生影响。

------引自1993 年美国陆军《电子战手册》

1、什么是RF Jamming 攻击？

RF Jamming Attack 指的就是射频干扰攻击，在国外文献资料中有时也称之为RF Disruption Attack，该攻击通过发出干扰射频实现破坏无线通信的目的。RF 即Radio Frequency 射频，主要包括无线信号发射机及收信机等。在通信领域，关于无线信号干扰和抗干扰对策一直是主要研究方向之一。而对于军队直属通信机构及一些特殊部门而言，信道干扰也一直是其研究及抗击的目标之一，如全频道阻塞干扰、瞄准式阻塞干扰等均为干扰的主要实现方式。

全频道阻塞干扰即大功率完全覆盖干扰，这种干扰不分敌我，完全覆盖目标区域的整个频段，有效阻塞几乎所有正常信号传输，但干扰效果有距离限制。瞄淮式干扰则只针对某一段频带进行干扰，比如攻击方破解了对方的通信频带，发送干扰信息，而攻击方自己是不会受到干扰影响。对于这里我们所说的无线网络射频攻击主要就是采用这种方式。具体攻击原理如下图：

图1

由于我们现在普遍使用的无线网络都工作在2.4GHz 频带范围，此频带范围包含802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、蓝牙等，具体如下表所示，所以针对此频带进行的阻塞干扰将会有效地破坏正常的无线通信，导致传输数据丢失、网络中断、信号不稳定等情况出现。

表1

由上表可知，2.4GHz 处的802.11b/g 和5GHz 处的802.11a RF 频谱都很容易受到RF 噪音的影响。

2、可能面临的RF Jamming 攻击

当无线局域网中出现RF Jamming 攻击后，无线基站便会出现性能明显下降，甚至不能够正常运作。而管理员们也将会面对一系列升级的事件，并不得不一一解决可能出现的严重后果比如无线网络中断等。那么，可能面临的RF Jamming 攻击有：

· 干扰WLAN 服务：

当存在很多用户在无线网络中使用射频设备，比如微波、无绳电话及蓝牙设备等，这些工作在2.4 或者5.2GHz 波段的设备会产生对无线网络干扰噪声及信号阻塞。严重甚至会导致无线局域网服务的瘫痪。

· 高能量阻塞脉冲信号：

攻击者从距AP 较远的地方，可以使用带有定向高增益天线的高输出发射机，以脉冲方式输送能量足够高的RF 功率，摧毁AP 中的电子器件，从而永久性丧失服务。国外一些军事刊物也已经刊载了相关HERF（高能量RF）枪及超高功率电磁脉冲发射机的资料，都可以用于攻击重要目标无线主干接入点。此为特别作战部队及间谍进行渗透、定点通信破坏时的可选方式之一。

3、攻击者如何实现RF Jamming 攻击?

对于家庭小型办公环境SOHO 网络以及企业无线局域网来说，攻击者可以使用配备平常无线网卡的客户端设备实现对802.11a/b/g 环境的攻击。通过强化天线，攻击者甚至可以利用高增益定向天线放大进行远距离射频干扰攻击。这个有点像平时我们在国家重点考场、政府机构重点会议中所使用的手机信号干扰机，原理是一样的，只是工作频率不同，一般可对半径30 米之内的信号进行屏蔽，但其覆盖范围一样可以通过提升功率进行设定。

考虑到自由空间和室内衰减，位于建筑物外300 英尺远的一千瓦干扰发射机可以在办公区域的50 至100 英尺内产生干扰。同样是一千瓦干扰发射机，如果位于建筑物内部，则可在办公区域的180 英尺内产生干扰。在遭到攻击时，目标区域内的WLAN 设备将中断无线服务。根据资料表明，目前公开销售的高功率干扰发射机工作有效距离已经可以达到1.5 公里以上。下图为几款不同用途的干扰发射机。

图2

相关漏洞公告：

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IEEE 802.11 无线设备中的拒绝服务漏洞：US-CERT VU#106678 和Aus-CERT AA-2004.02 802.11 WLAN 设备将载波检测多路访问/冲突避免（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA）用作基本访问机制，在此机制中，WLAN 设备在开始执行任何传输操作前先监听媒体。如果它检测到任何已经发生的现有传输操作，则其将撤回。冲突避免将物理感测机制与虚拟感测机制组合在一起，其中虚拟感测机制包括网络分配向量(NAV)，媒体可用于传输前的时间。DSSS 协议中的空闲信道评估（ClearChannel Assessment，CCA）确定WLAN 信道是否空闲，可供802.11b 设备通过它传输数据。

最近，澳大利亚昆士兰大学软件工程和数据通信系的三名博士生Christian Wullems、Kevin Tham 和Jason Smith 发现802.11b 协议标准中存在缺陷，容易遭到拒绝服务RF干扰攻击。此攻击专门针对CCA 功能。根据AusCERT 公告“针对此漏洞的攻击将利用位于物理层的CCA 功能，导致有效范围内的所有WLAN 节点（客户端和接入点(AP)）都推迟攻击持续时间内的数据传输。遭到攻击时，设备表现为信道始终忙碌，阻止在无线网络上传输任何数据。”

此DoS 攻击对DSSS WLAN 设备产生影响，包括IEEE 802.11、802.11b 和低速（在20Mbps 以下）802.11g 无线设备。IEEE 802.11a（使用OFDM）、高速（使用OFDM，在20Mbps 以上）802.11g 无线设备不受此特定攻击的影响。此外，使用FHSS的设备也不受影响。

任何使用装配有WLAN卡的PDA 或微型计算机的攻击者都可以在SOHO和企业WLAN上启动这样的攻击。要避免这种攻击，唯一的解决方案或已知保护措施就是转而使用802.11a协议。

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4、如何检测RF 冲突？

对于很多从事无线电行业的机构和公司来说，检测信号来源并不是件非常困难的事情，比如最近几年在国家四六级考试、司法考试、职称考试等重点考试期间，通过无线电监管部门的协助，考试中心追踪无线电作弊信号来源，捕获非法作弊人员已成为维护考试公正性的必要手段之一。那么，无线领域亦是如此，通过比对信号的强弱及波形的变化，就可以逐步跟踪到信号的发射基站。国内外无线市场上都已经出现了一些自动化的跟踪设备及配属软件，可以很方便地进行企业无线环境防护，不但可以快速锁定攻击来源，还可以短信或者电子邮件的方式来通知管理员。

如下图为检测到的无线设备中无线电话信号及信号强度：

图3

如下图为检测到的无线设备中微波炉干扰信号及信号强度。

图4

下图为政府机构及特别部门装备的专业频谱分析仪，该设备可以扫描所有通信频段，包括无线电、802.11a/b/g、蓝牙、红外等，并可对发现的信号来源进行定位。

图5

下图为所示频谱分析仪对应平台操作界面

图6

5、管理员如何应对?

对于作战部队来说，在战场通信中可以采用诸如跳频、直接序列扩频、零可控自适应天线、猝发、单频转发和频率捷变等技术，来进行电子反制。而在传统的无线领域，我们也可以采用类似的策略达到临时规避攻击的目的。

当出现RF Jamming 攻击时，管理员应及时寻找并移除产生干扰信号的设备，若暂时无法定位来源也可以对网桥等设备通过采用802.11a 协议来替换现有标准，或者添加更多可用频道来尽可能使得攻击者造成的影响降到最低。下图为检测到的信号载波分析示意图。

图7

为了更有效地弱化RF Jamming 的攻击影响，企业管理员们应事先制订完善的响应机制和预警机制，定时监听噪声信号出现幅度、来源等，对任何不同于正常情况的噪声出现保持足够的警惕。

顺便说一句，作为普通读者如果一定想要体验一下RF 攻击效果的话，其实生活中有些很容易的方式可以实现这种攻击，比如可以把下图开启的微波炉放的离AP 近一点，也许有意想不到的结果哦。不过笔者可不建议你这么做，同时提醒大家注意一下此类设备与AP 的摆放位置有没有距离上的安全隐患，应及时更正。

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