由于无线移动设备使用量不断增加,无线网络的攻击方法也随之逐年增多。而从2017年密钥重装攻击漏洞被披露以来,无线局域网身份认证协议的安全问题又一次受到安全研究从业人员的广泛关注,无线局域网身份认证协议存在的前向安全性、降级攻击等安全问题也逐渐被研究人员提出。因此针对无线局域网身份认证协议的安全性研究显得尤为重要。本文主要对WPA2身份认证协议存在的三个问题进行分析与改进。问题一是使用Wi-Fi口令和两个随机数、MAC地址值参数协商的会话密钥不具备前向安全性;问题二是信标帧中的RSNE字段容易引发降级攻击;问题三是无线局域网身份认证过程明文传输,敏感消息易被攻击者嗅探,不利于Wi-Fi口令安全。论文的主要工作如下:(1)针对WPA2身份认证协议,无线接入点和客户端使用Wi-Fi口令和双方的随机数、MAC地址协商的会话密钥不具备前向安全性的问题,提出了一种基于椭圆曲线离散对数理论的身份认证协议改进方法。改进后的协议要求客户端和AP各自生成私钥和公钥,将公钥发送给对方作为协商成对主密钥的两个参数,再由成对主密钥生成会话密钥。一旦Wi-Fi口令泄露,过去的会话密钥也不会被泄露。因为会话密钥的计算和密钥协商时客户端和AP临时生成的私钥相关,而求解私钥很难,是求解椭圆曲线离散对数困难问题,所以改进的协议具有前向安全性。(2)针对WPA2身份认证协议信标帧中的RSNE字段容易引发降级攻击的问题,通过在信标帧、关联请求帧和关联响应帧中,加入伪同步序列,并且在前两步的握手帧中,加入加密的RSNE值的方法来解决降级攻击。其中伪同步序列由RSNE值、Wi-Fi口令、时间戳,以及AP的MAC地址生成,可校验明文的RSNE字段;握手帧使用成对主密钥和AES CTR算法加密,来保护RSNE字段不被修改。通过BAN逻辑形式化证明,改进后的协议中传递的RSNE值可靠。(3)针对认证过程框架中敏感信息容易被攻击者嗅探的问题。本文对关联阶段和四步握手阶段的帧进行了加密。在改进的协议中,使用算法AES CTR进行加密,根据密钥协商进程分别使用Wi-Fi口令、成对主密钥作为加密密钥。攻击者无法通过嗅探认证过程中的随机数参数ANonce、SNonce和密钥验证值来猜测Wi-Fi口令。实验表明,改进后协议的Wi-Fi口令不能被奶瓶、Aircrack-ng等破解工具破解。(4)改进后的协议用BAN逻辑理论进行了验证,并在工程中实现。实验结果表明,改进的协议可以实现客户端和无线接入点之间的身份认证,且在安全性方面具有了前向安全性,抵御了降级攻击,提高了Wi-Fi口令的安全性。此外,改进后的协议与原协议相比,认证时间仅增加0.11%,认证性能几乎没有下降。