PMF (802.11w)¶
규격 · 개정판
802.11w-2009 → 802.11-2024 Clause 12 (관리 프레임 보호, BIP, SA Query) · Beacon Protection (BIGTK): 802.11-2020에 추가 · Wi-Fi Alliance: WPA3·Enhanced Open·Wi-Fi 6 인증에서 PMF 필수
한눈에 보기
WPA2까지는 데이터만 암호화하고, 연결을 끊는 Deauthentication 같은 관리 프레임은 보호하지 않았습니다. 그래서 누구나 AP를 흉내 낸 "연결 끊기" 프레임을 보내 사용자를 계속 쫓아낼 수 있었습니다(디오스 공격, 악의적 재연결 유도).
PMF(Protected Management Frames)는 연결 이후의 중요한 관리 프레임을 보호합니다.
- 유니캐스트 Deauth·Disassoc·Action: 데이터처럼 암호화 + 무결성 (CCMP/GCMP)
- 브로드캐스트 관리 프레임: 그룹 키(IGTK)로 무결성 태그(MIC) 부착 (BIP)
- 비콘(802.11-2020 이후): BIGTK로 무결성 보호 → 가짜 비콘으로 채널·출력 정보를 조작하는 공격 방지
WPA3와 Wi-Fi 6 이후 인증, 6 GHz 동작에서는 PMF가 필수입니다.
보호 대상¶
| 프레임 | 보호 방식 |
|---|---|
| Deauthentication, Disassociation (유니캐스트) | TK로 암호화 (CCMP/GCMP) |
| Robust Action (BA 합의, 측정, BTM, FT, SA Query, TWT 등) | TK로 암호화 |
| 브로드캐스트·멀티캐스트 Deauth/Disassoc/Action | IGTK + BIP (MME에 MIC) |
| Beacon | BIGTK + BIP (Beacon Protection) |
| 보호되지 않는 것 | 비콘(보호 전), 프로브, 인증, 결합 요청·응답 — 키가 생기기 전 프레임 |
RSN Capabilities의 PMF 비트¶
| MFPC | MFPR | 의미 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | PMF 미지원 |
| 1 | 0 | PMF 지원 (선택) — 상대도 지원하면 사용 |
| 1 | 1 | PMF 필수 — 미지원 단말은 연결 불가 |
SA Query¶
PMF가 켜진 상태에서 단말이 갑자기 재부팅해 키를 잃고 다시 결합을 시도하면, AP는 "진짜 그 단말인가, 결합을 끊으려는 공격자인가"를 구분해야 합니다.
sequenceDiagram
participant S as STA (또는 공격자)
participant A as AP
S->>A: Association Request (보호 안 됨)
A->>S: Association Response: Status 30 (잠시 후 재시도), Comeback 시간
A->>S: SA Query Request (기존 키로 보호)
alt 기존 STA가 살아 있음
S->>A: SA Query Response (보호됨) → 기존 연결 유지, 위조로 판단
else 응답 없음 (재부팅한 진짜 STA)
Note over A: 타임아웃 → 기존 SA 삭제, 새 결합 허용
endBIP 알고리즘¶
| 알고리즘 | 키 | MIC | 함께 쓰는 데이터 암호 |
|---|---|---|---|
| BIP-CMAC-128 | IGTK 128비트 | 8옥텟 | CCMP-128 |
| BIP-CMAC-256 | 256비트 | 16옥텟 | CCMP-256 |
| BIP-GMAC-128 | 128비트 | 16옥텟 | GCMP-128 |
| BIP-GMAC-256 | 256비트 | 16옥텟 | GCMP-256 (WPA3 192-bit) |
MIC는 프레임 끝의 MME(Management MIC Element)에 들어가고, IPN(6옥텟 재전송 방지 번호)이 함께 실립니다.
전문가 노트 — 남은 약점
결합 전 프레임. 인증·결합 이전의 프레임과 프로브는 여전히 보호되지 않습니다. 결합 직전에 위조 Deauth를 보내거나, 채널 스위치 정보가 담긴 비콘을 위조하는 공격은 Beacon Protection 지원 단말이 아니면 막지 못합니다. 802.11bi(향상된 프라이버시)는 결합 전 교환의 보호까지 다루고 있습니다(프라이버시).
PASN. 802.11az가 도입한 PASN(Pre-Association Security Negotiation)은 결합 없이 단기 보안 연결을 만들어 측위용 FTM 교환 등을 보호합니다. 11bi 논의에서 결합 전 관리 프레임 보호의 기반으로도 쓰입니다.
호환성. PMF 필수(MFPR = 1)로 설정한 SSID에 일부 오래된 단말(특히 IoT)이 붙지 못하는 일이 흔합니다. 그래서 WPA3 전환 모드는 MFPC = 1, MFPR = 0(선택)을 쓰고, WPA3-only에서 MFPR = 1을 씁니다.