飞机加油车网络系统应对Deauth攻击策略研究

摘要：在当今快速发展的网络环境下，网络安全备受重视，成为人们关注的焦点话题之一。如何采取有效的网络安全措施来防范各种危险，是相关技术人员热衷探讨的议题。从广义角度来看，涉及网络信息保密性、完整性、可用性、真实性和可控性等方面的理论和技术都是网络安全研究的范畴[1]。

关键字：网络安全；飞机加油车；网络攻击；ESP8826

本文通过研究对飞机加油车网络系统进行攻击并进行防护的实例，对此分析出当前可行的一些攻击方式，以及这些攻击方式的有效防御方法。文章采用ESP8266Wi-Fi模块作为攻击终端，对飞机加油车进行网络攻击和测试。以解除身份验证帧攻击方式为例，对飞机加油车网络设备进行了系统性能测试和分析。

一、802.11 MAC 协议的缺陷

当今，许多网络设备及服务器面临着被称为DDoS的攻击，其中分布式拒绝服务攻击（DDoS）是互联网环境下最具有破坏力的一种攻击方式。特别是SYN Flood攻击方式，它利用传统的TCP／IP协议中三次握手的不安全性，向互联网服务器发送大量的SYN报文。由于服务器接收大量无效的SYN报文，导致正常的SYN报文无法得到及时响应[2]。 在Wi-Fi协议标准中，802.11 MAC层包含了特殊的帧类型，用于网络和连接管理。当待连接设备在搜索Wi-Fi网络时，可以 Passively Identify WiFi 设备通过广播发送的 Beacon 管理帧，以告知待连接设备该网络的可用性。同时，待连接设备也会发送特殊的 Probe-Request 帧，用来识别以前连接过的网络是否具备连接条件。一旦 Wi-Fi 设备检测到周围存在待连接设备并接收到 Probe-Request 帧，该设备将向待连接设备发送 Probe-Response 帧以进行通信回应。

上述的Probe-Request和Probe-Response的特殊帧在传输过程中没有进行安全信息加密，这意味着这些数据交互可能会暴露在危险的环境下。这种未加密的设计选择是为了增加 Wi-Fi 的易用性，使用户能够在无需进行密钥交换或密码确认的情况下查看周围的 Wi-Fi 网络和热点名称[3]。虽然这样的设计简化了连接过程，但也增加了安全风险，应该在使用 Wi-Fi 时注意保护个人信息和网络安全。使用ESP8826 Wi-Fi开发板作为攻击端的情况下，由于该开发板核心是ESP8266 Soc芯片，这种芯片通常用于物联网Wi-Fi设备，也可以作为物联网串口Wi-Fi模块开发。它可以和用户的网络设备进行数据交互，接入局域网络，实现互联网或局域网通信。假如飞机加油车整车网络采用Wi-Fi形式进行通信连接，且使用存在安全漏洞的ESP8826 Wi-Fi开发板或类似设备，可能导致网络系统遭受攻击，进而引发飞机加油车网络系统的瘫痪、iPad系统和360摄像头等网络设备故障，如图1所示。

二、网络漏洞测试方法

飞机加油车正常连接网络的流程如下：

1.飞机加油车搭载的4G Wi-Fi设备按照定时要求发送信标帧（Beacon Frame），iPad通信设备接收到信标帧后，根据其中的数据更新自己的Wi-Fi无线网络列表。

2.加油车iPad设备在每个信道广播中发送请求帧，每个信道的Wi-Fi接入点响应识别到的响应帧。

3.加油车iPad设备向车载4G Wi-Fi设备发送身份认证帧，4G Wi-Fi设备回应认证帧。

4.加油车iPad设备向车载4G Wi-Fi设备发送关联请求帧，车载4G Wi-Fi设备回应并发送关联响应帧。

三、网络漏洞的攻击原理

当车载4G Wi-Fi设备和加油车iPad设备完成网络认证连接后，若任意一方或双方收到取消身份认证请求，它们将断开网络连接。此时，加油车iPad设备的状态从认证状态（Authentication Request）变为未认证状态（Authentication Response），同时该加油车iPad设备将无法继续使用车载4G WiFi设备提供的网络服务。

Wi-Fi协议标准中的802.11 MAC通过特殊帧方式进行网络和连接管理。在这些管理帧中，如Beacon帧、Probe-request和Probe-response等，存在安全漏洞，未进行安全信息加密，因此可能成为攻击目标。在管理帧中，Reason Code 字段长度为16位，用于解释待连接设备无法加入局域网的原因。当待连接设备无法接入局域网时，会向该设备发送Reason Code字段信息，其中包含解除身份认证帧（Deauthentication）的原因解释。该漏洞的攻击原理是利用了IEEE 802.11 协议本身设计上的漏洞，攻击者通过持续向车载4G WiFi设备发送Deauthentication（解除身份验证帧）。车载4G WiFi设备会误以为已连接的设备不再需要网络连接，于是会向这些设备发送解除认证的消息，从而导致它们与网络的连接断开。

四、网络漏洞的攻击流程

通过该漏洞发动取消身份验证洪水攻击步骤如下：

1.使用ESP8826开发板扫描车载4G提供的Wi-Fi，并获取相关信息。

2.通过伪造加油车iPad设备与车载4G WiFi设备之间的交互信息，在ESP8826开发板中烧录的程序中，修改DeauthPacket数据包中的信息，包括包的类型、发送对象、伪造的接收方和发送方信息，封包序列号以及原因码，然后注入取消身份认证帧到车载4G Wi-Fi目标网络中。

3.当车载4G Wi-Fi设备收到取消身份验证帧后，会与加油车iPad设备断开连接。通过ESP8826开发板中烧录的程序使用Memcpy函数来修改DeauthPacket中的不同位置的值，持续发送伪造的数据包实施取消身份认证帧攻击，导致连接到车载4G Wi-Fi网络的所有设备断开连接，如图2所示。

4.由于持续的攻击，加油车iPad设备与车载4G Wi-Fi设备无法正常连接，即使尝试重连也会失败。车载4G Wi-Fi网络会遭受持续性攻击，导致iPad设备在连接和断开状态之间反复切换，最终连接不上，表明攻击成功，如图3所示。

五、攻击飞机加油车网络系统造成的后果

1.ESP8826开发板具有行为隐蔽、成本低、范围广等特点，可以从任意网络接入点实施攻击行为，无需接近受攻击设备，旨在恶意入侵或干扰网络设备。

2.对加油车的车载4G Wi-Fi设备系统进行攻击可能导致系统瘫痪或崩溃，进而影响飞机加油车iPad系统的正常使用。在航班高峰期且部分机场缺乏专职调度人员的情况下，若发生网络故障，将导致油单无法正常上传。飞机加油员没有备用车辆可进行机坪加注时，可能导致航班延误甚至大范围延误情况。这一漏洞还可能导致飞机加油车信息泄露，不法分子或将对航线信息进行恶意调整。

3.通过验证阻断洪水攻击造成原Wi-Fi故障并创建相同Wi-Fi名称，攻击者可能获取该4G WiFi设备的用户名及密码。借助这些信息攻击者可对后台数据进行修改或泄露，使得上传的敏感数据，如Wi-Fi密码、航线系统信息、加注量及加注时间等，处于不安全状态。

六、针对deauth攻击的应对措施

1.使用ESP8826开发板在5G频段上攻击效果较弱，飞机加油车车载Wi-Fi设备已升级为支持双频段设备，并设置了单独的5G频段信道用于与加油车iPad设备进行通信连接。

2.iPad设备直接使用SIM卡进行网络通信，将飞机加油单中的航线信息、加注量及加注时间等重要数据直接上传至云端服务器，无需通过本地Wi-Fi进行数据交互。通过云端网络，iPad设备与加油车系统连接，实现数据交互。这种方式可以有效降低飞机加油车系统因本地Wi-Fi网络漏洞而导致的瘫痪风险。

3.升级网络设备为支持WPA2认证方式后的设备可以有效抵御攻击，网络设备供应商会逐步升级相关保护固件，支持“管理帧保护”功能后，可抵御Deauthentication（解除身份认证帧）攻击。从之前的WannaCry病毒扩散事件可以看出，安全隐患往往不是因协议或系统漏洞未能修复，而是由于用户安全意识不足、未及时更新固件或补丁，或未开启安全选项导致的安全问题。因此，及时升级固件、打补丁是必要的。

4.在飞机加油车4G Wi-Fi设备后台设置Mac地址白名单（如图4），将iPad设备的Mac地址设定为白名单，只有通过Mac地址验证的设备才能进行网络通信，同时仅设定特定Mac地址可访问网络管理后台页面，有效杜绝未设置Mac地址导致其他设备连接Wi-Fi的问题。

六、结束语

当前飞机加油车整体网络系统较为薄弱，网络漏洞较为明显，极易造成飞机加油车网络隐患的发生，通过对飞机加油车网络系统进行相关的安全设置，如设置Mac地址白名单加入、5G频段使用、SIM卡直接通信等方式，进一步降低了飞机加油车网络系统受到攻击的风险。

作者单位：陈卜显 张大帅 任阳之刚 万磊

杨裕坤 中国航空油料有限责任公司西安分公司

参考文献

[1] 王艳.计算机网络的危险因素与安全策略研究[J].电脑知识与技术，2009，5（14）：3678-3679.

[2] 陈俊蔚.关于网络安全风险评估的讨论[J].电脑知识与技术，2008，1（6）：1012，1064.

[3] 西安秦易.常见的WiFi攻击技术及检测方法总结[EB/OL].2018：[2023].