參考鏈接
https://www.wifi-professionals.com/2019/01/4-way-handshake
https://kysonlok.gitbook.io/blog/wireless/4_way_handshake
KEY介紹
鏈路層加密協議使用了兩種密鑰。
成對密鑰（pairwise key）用來保護工作站與AP之間的往來數據。
組密鑰（group key）用來保護AP至所關聯工作站之間的廣播或組播數據。
PSK使用SSID和passphares作為入參，通過哈希算法產生。在WPA-PSK 中PSK=PMK=pdkdf2_SHA1(passphrase, SSID, SSID length, 4096)
PTK (Pairwise Transit Key)
PTK 用來加密 AP 和 Station 通訊的單播數據包，AP 與每個 Station 通訊用的 PTK 都是唯一的。我們來看一下生成 PTK 的函數，參數是生成 PTK 需要的信息：
PTK = PRF(PMK + ANonce + SNonce + Mac(AA) + Mac(SA))
PRF是 pseudo-random function 的縮寫，表示偽隨機函數，PMK、ANonce、SNonce、Mac(AA) 和Mac(SA) 作為它的輸入參數；
PMK 下面會談到；
ANonce是 AP 生成的隨機數，A 表示 authenticator；
SNonce 是 Station 生成的隨機數，S 表示 supplicant；
Mac(AA) 是 AP 的 Mac 地址；
Mac(SA) 是 Station 的 Mac 地址；
由此可知，生成 PTK 依賴 PMK。
GTK (Group Temporal Key)
GTK 用來加密 AP 和 Station 通訊的多播/廣播數據包，連接該 AP 的所有 Station 共享一個 GTK。生成 GTK 的公式：
GTK = PRF(GMK + ANonce + Mac(AA))
與 PTK 不同的是沒有 SNonce 和 Mac(SA)，GTK 也依賴 GMK。
PMK (Pairwise Master Key)
PMK 是由 MSK 生成，WPA2/PSK 的情況下，當 supplicant 和 authenticator 身份驗證后，PSK 變成 PMK。PMK 會駐留在 AP 和所有 Station，不需要進行 key 交換，用它來生成用於加密單播數據的PTK。
GMK (Group Master Key)
GMK 用在四次握手來生成 GTK，GTK 在 AP 端由 MSK 生成，所有連接到該 AP 的 Station 共享。
MSK (Master Session Key)
由 802.1X/EAP 或 PSK 身份認證后生成的第一個密鑰。
MIC(Message Integrity Check)
消息完整性校驗，針對一組需要保護的數據計算出的散列值，用來防止數據遭篡改。
Key分層
四次握手過程
無線 WiFi 的四次握手就是 key exchange 的過程，上面我們已經了解了相關的 key，現在我們就可以具體分析一下四次握手的過程。
假設 AP 用的是 WPA2/PSK 加密方式，SSID 為 Test，用一台電腦連接它。整個過程分為身份認證（authentication）、關聯（association）和安全驗證（security validation）。四次握手不是直接將密碼發送到 AP，而是通過 EAPOL（Extensible authentication protocol over LAN）進行消息交換。
先是身份認證（authentication），身份認證階段不需要考慮安全問題，因為在這個階段只是 AP 要確認 Station 是不是 802.11 設備，確認彼此可以正常通訊。
接着是關聯（association），Station 與 AP 關聯以便獲得網絡的完全訪問權，關聯成功后，Station 會收到AP的響應，包含了成功的狀態碼和關聯標識符。
4-Way Handshake Message 1
由 AP 發起四次握手，AP 發送一條包含 ANonce 的消息到 Station，Station 用它生成 PTK，前面已經提到生成 PTK 的公式：PTK = PRF (PMK + ANonce + SNonce + Mac (AA)+ Mac (SA))，由於在 4 次握手之前已經經歷了認證和關聯的階段，因此 Station 是知道 AP 的 Mac 地址，所以只需要 ANonce就可以生成 PTK 了。
4-Way Handshake Message 2
一旦 Station 創建了自己的 PTK，它會立即響應一條 EAPOL 消息給 AP，包含了 SNonce 和 MIC。AP 用 SNonce 生成自己的 PTK，MIC 是用來校驗 Station 發來的消息的完整性，除了 1/4，從 2/4 報文開始，后面的每個報文都會有 MIC。AP 收到 SNonce 之后，生成的 PTK 就可以用來加密后面兩次握手的 key 了。
4-Way Handshake Message 3
這次握手主要是把 GTK 發送給 Station，並且告知 Station 安裝 PTK 和 GTK。由於第二次握手生成了 PTK，可以用來加密數據了，所以這里對 GTK 進行了加密。
4-Way Handshake Message 4
第四次是最后一條 EAPOL 消息，相當於一個確認包，告訴 AP PTK 已經安裝好，AP 收到該消息后，也安裝 PTK。安裝的意思是指使用 PTK 和 GTP 來對數據進行加密。
