PMK, PMKID, OKC ve FT Anahtarları — Kurumsal Roaming'in Güvenlik Katmanı

PMK nedir ve nereden gelir?

WPA2 ve WPA3'te istemci ile AP arasındaki şifreleme anahtarları, PMK (Pairwise Master Key) adı verilen bir ana anahtardan türetilir. Kişisel (Personal) ağlarda PMK parola veya SAE el sıkışmasından elde edilir. Kurumsal ağlarda ise 802.1X/EAP kimlik doğrulaması sonunda RADIUS sunucusu ile istemci aynı ana anahtarı (MSK) türetir, sunucu bunu AP'ye veya kontrolcüye iletir ve PMK bu anahtardan elde edilir. 4 yollu el sıkışma, PMK'den oturuma özel PTK'yi ve grup anahtarını kurar.

Sorun şudur: istemci her yeni AP'ye geçtiğinde yeni bir PMK'ye ihtiyaç duyarsa, her geçişte tam EAP akışı tekrar eder. EAP-TLS'te bu, sertifika değişimi ve RADIUS sunucusuna birkaç gidiş-dönüş demektir. Ses için kabul edilemez gecikmeler, tam olarak bu tekrarın sonucudur.

PMK önbelleği ve PMKID

En basit iyileştirme PMK önbelleğidir (PMKSA caching). İstemci daha önce bağlandığı bir AP'ye geri döndüğünde, Reassociation Request içinde PMKID'yi gönderir. PMKID, PMK'nin, AP MAC adresinin ve istemci MAC adresinin karma değeridir. AP bu PMKID'yi önbelleğinde bulursa tam EAP atlanır ve doğrudan 4 yollu el sıkışmaya geçilir. Dezavantajı açıktır: yalnızca daha önce ziyaret edilen AP'lerde işe yarar. Büyük bir binada ilk kez geçilen her AP yine tam kimlik doğrulama ister.

OKC: anahtarı kontrolcüde paylaşmak

OKC (Opportunistic Key Caching), standartta açıkça tanımlanmamış ama yaygın uygulanan bir yöntemdir. Kontrolcü veya ortak yönetim düzlemi, istemcinin PMK'sini aynı mobilite alanındaki tüm AP'lerle paylaşır; istemci de yeni AP için PMKID'yi kendisi hesaplar. Böylece daha önce görülmemiş bir AP'de de tam EAP atlanır. OKC'nin zayıf noktası istemci desteğidir: bazı işletim sistemleri OKC'yi desteklerken bazıları desteklemez. Bu nedenle envanter çıkarmadan OKC'ye güvenmek doğru değildir.

802.11r: iki katmanlı anahtar hiyerarşisi

802.11r (Fast BSS Transition), anahtar yönetimini standart hale getirir. İlk bağlantıdaki kimlik doğrulamadan PMK-R0 türetilir ve R0 anahtar sahibinde (R0KH, genellikle kontrolcü) tutulur. PMK-R0'dan her AP için ayrı PMK-R1 türetilir ve R1 anahtar sahiplerine (R1KH, AP'ler) dağıtılır. Geçişte istemci, FT kimlik doğrulama çerçeveleri veya Reassociation çerçeveleri içinde gerekli bilgileri taşıyarak yeni AP ile oturum anahtarını kurar; ayrı bir 4 yollu el sıkışmaya gerek kalmaz.

Önemli olan şudur: FT güvenliği azaltmaz. Her AP'nin kendine özgü bir PMK-R1'i vardır ve bir AP'nin anahtarı diğerini açığa çıkarmaz. FT'nin hızlandırdığı şey, tam EAP gereksinimini ve fazladan el sıkışma gidiş-dönüşlerini ortadan kaldırmaktır. Hava üzerinden (over-the-air) FT'de istemci doğrudan hedef AP ile konuşur; dağıtım sistemi üzerinden (over-the-DS) FT'de mevcut AP aracılık eder.

Yapılandırmada dikkat edilecekler

• FT'yi "adaptif" veya karma modda açmak, FT desteklemeyen eski istemcilerin aynı SSID'ye bağlanmasını sağlar; saf FT modu bazı eski sürücülerde bağlantıyı engelleyebilir.
• Mobilite alanı (mobility domain) tüm AP'lerde tutarlı olmalıdır; farklı alanlar arasında FT çalışmaz.
• WPA3 ile FT birlikte kullanılacaksa (FT-SAE, FT-EAP), istemci ve AP yazılımlarının bu kombinasyonu desteklediği doğrulanmalıdır.
• RADIUS oturum süreleri ve yeniden kimlik doğrulama aralıkları, önbellek ömürleriyle uyumlu ayarlanmalıdır.

WPA3 ve SAE ile roaming

WPA3-Personal'da PMK, SAE el sıkışmasıyla oluşturulur. SAE, WPA2'nin parola tabanlı el sıkışmasına göre çevrimdışı sözlük saldırılarına dayanıklıdır, ancak hesaplama açısından daha ağırdır. Her geçişte yeni bir SAE el sıkışması yapılırsa geçiş uzar. Bu nedenle WPA3-Personal ağlarda da PMK önbelleği ve FT-SAE önem kazanır. Ancak FT-SAE desteği istemciler arasında eşit değildir; bazı cihazlar WPA3'ü desteklediği halde FT ile birlikte kullanamaz.

Geçiş modundaki (WPA2/WPA3 karma) ağlarda durum daha karmaşıktır: aynı SSID'de farklı istemciler farklı anahtar yönetim yöntemleriyle bağlanır. Sorun giderirken her istemcinin hangi AKM (anahtar yönetim takımı) ile bağlandığı paket yakalamasından veya kontrolcü kayıtlarından okunmalıdır.

Anahtar ömürleri ve yeniden kimlik doğrulama

Önbellekteki anahtarların sonsuza kadar geçerli olması istenmez. RADIUS sunucusunun bildirdiği oturum süresi (Session-Timeout), kontrolcünün PMK önbellek ömrü ve 802.11r'nin anahtar ömrü birbirine bağlıdır. Bu sürelerden biri diğerlerinden çok kısa ayarlanırsa istemciler beklenmedik anlarda tam EAP yapar; hareket halindeki bir kullanıcı için bu, rastgele görünen kısa kesintiler demektir. Sürelerin birlikte planlanması ve günlüklerde tam kimlik doğrulama sıklığının izlenmesi gerekir.

Ayrıca RADIUS sunucusunun konumu da önemlidir. Tam kimlik doğrulama gerektiğinde sunucuya olan gecikme doğrudan kullanıcıya yansır. Şubeli yapılarda yerel RADIUS veya önbellek mekanizmalarının yaygın kullanılması bu yüzdendir.

Sorun giderme ipuçları

• Geçişlerin çoğunda EAP görülüyorsa önce mobilite alanı ve önbellek ayarlarını kontrol edin.
• Yalnızca belirli bir cihaz modeli tam EAP yapıyorsa sorun büyük olasılıkla istemci desteğidir.
• FT açıldıktan sonra bağlanamayan cihazlar için karma mod veya ayrı SSID değerlendirin.
• RADIUS günlüklerinde aynı kullanıcı için kısa aralıklarla tekrar eden tam kimlik doğrulamalar, önbellek ömrü uyumsuzluğuna işaret eder.

Over-the-air ve over-the-DS seçimi

802.11r'nin iki çalışma biçimi vardır. Over-the-air FT'de istemci FT kimlik doğrulama çerçevelerini doğrudan hedef AP'ye gönderir. Over-the-DS FT'de ise istemci isteği mevcut AP'ye gönderir, mevcut AP bunu dağıtım sistemi üzerinden hedef AP'ye iletir. Over-the-DS, zayıf sinyalde hedef AP ile doğrudan konuşmanın zor olduğu durumlarda avantaj sağlayabilir; ancak istemci ve altyapı desteği daha sınırlıdır. Birçok kurulumda over-the-air varsayılan olarak kullanılır ve sorun giderirken hangi biçimin etkin olduğu kontrol edilmelidir.

Kısa özet

Kurumsal ağlarda roaming hızını belirleyen asıl soru, her geçişte tam kimlik doğrulama yapılıp yapılmadığıdır. Önbellek, OKC ve FT bu adımı güvenliği azaltmadan atlatır; ancak hangisinin çalıştığı her istemci tipi için paket yakalamasıyla doğrulanmalıdır. Envanter, yapılandırma ve ölçüm birlikte yürütülmediğinde en iyi mekanizma bile kağıt üzerinde kalır.

Nasıl doğrulanır?

Paket yakalamasında geçiş sonrası EAP çerçeveleri görülüyorsa önbellek veya FT çalışmıyordur. FT çalışıyorsa Authentication çerçevelerinde FT algoritması ve Reassociation içinde Mobility Domain ile FT bilgi öğeleri görülür; ardından EAP veya ayrı 4 yollu el sıkışma görülmez. Doğrulama, envanterdeki her istemci tipi için ayrı yapılmalıdır, çünkü aynı ağda bir cihaz FT ile geçerken diğeri tam EAP yapıyor olabilir.