Wi-Fi ועוד הרבה קיצורים. כיצד לקבל נתונים על צמתי Wi-Fi באפליקציית אנדרואיד מבלי להתנפח

יום אחד הייתי צריך לסרוק רשתות Wi-Fi מיישומי אנדרואיד ולקבל נתונים מפורטים על נקודות גישה.

כאן נאלצנו להתמודד עם מספר קשיים: כבוי. תיעוד אנדרואיד רבים מהמחלקות המתוארות הוצאו משימוש (רמת API > 26), מה שלא בא לידי ביטוי בה; התיאור של כמה דברים בתיעוד הוא מינימלי (לדוגמה, שדה היכולות של המחלקה תוצאות סריקה בזמן הכתיבה, כמעט שום דבר לא מתואר, למרות שהוא מכיל הרבה נתונים חשובים). הקושי השלישי עשוי להיות בעובדה שכאשר אתה מתקרב לראשונה ל-Wi-Fi, מלבד קריאת התיאוריה והגדרת הנתב באמצעות localhost, אתה צריך להתמודד עם מספר קיצורים שנראים מובנים בנפרד. אבל אולי לא ברור איך להתייחס ולבנות אותם (שיפוט הוא סובייקטיבי ותלוי בניסיון קודם).

מאמר זה דן כיצד להשיג נתונים מקיפים על סביבת ה-Wi-Fi מקוד אנדרואיד ללא NDK, פריצות, אלא רק באמצעות ה-API של Android ולהבין כיצד לפרש זאת.

בואו לא נתעכב ונתחיל לכתוב קוד.

1. צור פרויקט

הערה זו מיועדת למי שיצר פרויקט אנדרואיד יותר מפעם אחת, לכן אנו משמיטים את הפרטים של פריט זה. הקוד שלהלן יוצג ב-Kotlin, minSdkVersion=23.

2. הרשאות גישה

כדי לעבוד עם Wi-Fi מהאפליקציה, תצטרך לקבל מספר הרשאות מהמשתמש. בהתאם ל תיעוד, על מנת לסרוק את הרשת במכשירים עם גרסאות מערכת הפעלה לאחר 8.0, בנוסף לגישה לצפייה במצב סביבת הרשת, אתה צריך גישה לשינוי מצב מודול ה-Wi-Fi של המכשיר, או גישה לקואורדינטות (בערך או מדויק). החל מגרסה 9.0, עליך לבקש מהמשתמש את שניהם, וגם לבקש מהמשתמש באופן מפורש להפעיל שירותי מיקום. אל תשכחו להסביר למשתמש בגבורה שזו הגחמה של גוגל, ולא הרצון שלנו לרגל אחריו :)

אז ב-AndroidManifest.xml נוסיף:

    <uses-permission android_name="android.permission.ACCESS_NETWORK_STATE" />
    <uses-permission android_name="android.permission.ACCESS_WIFI_STATE" />
    <uses-permission android_name="android.permission.CHANGE_WIFI_STATE" />
    <uses-permission android_name="android.permission.ACCESS_FINE_LOCATION"/>

ובקוד שמכיל קישור לפעילות הנוכחית:

import android.app.Activity
import android.content.Context
import android.location.LocationManager
import androidx.core.app.ActivityCompat

....

if (android.os.Build.VERSION.SDK_INT >= android.os.Build.VERSION_CODES.O) {
            ActivityCompat.requestPermissions(
                activity,
                arrayOf(Manifest.permission.ACCESS_FINE_LOCATION, Manifest.permission.CHANGE_WIFI_STATE),
                1
            )
            makeEnableLocationServices(activity.applicationContext)
        } else {
            ActivityCompat.requestPermissions(
                activity,
                arrayOf(Manifest.permission.CHANGE_WIFI_STATE),
                1
            )
        }

    /* включает экран включения службы по определению местоположения */
    fun makeEnableLocationServices(context: Context) {
        // TODO: перед вызовом этой функции надо рассказать пользователю, зачем Вам доступ к местоположению
        val lm: LocationManager =
            context.applicationContext.getSystemService(Context.LOCATION_SERVICE) as LocationManager

        val gpsEnabled: Boolean = lm.isProviderEnabled(LocationManager.GPS_PROVIDER);
        val networkEnabled: Boolean = lm.isProviderEnabled(LocationManager.NETWORK_PROVIDER);

        if (!gpsEnabled && !networkEnabled) {
            context.startActivity(Intent(ACTION_LOCATION_SOURCE_SETTINGS));
        }
    }

3. צור BroadcastReceiver והירשם לאירועי עדכון נתונים על סריקת סביבת רשת ה-Wi-Fi

val wifiManager = context.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE) as WifiManager

val wifiScanReceiver = object : BroadcastReceiver() {

  override fun onReceive(context: Context, intent: Intent) {
    val success = intent.getBooleanExtra(WifiManager.EXTRA_RESULTS_UPDATED, false)
    if (success) {
      scanSuccess()
    } 
  }
}

val intentFilter = IntentFilter()
/* подписываемся на сообщения о получении новых результатов сканирования */
intentFilter.addAction(WifiManager.SCAN_RESULTS_AVAILABLE_ACTION)
context.registerReceiver(wifiScanReceiver, intentFilter)

val success = wifiManager.startScan()
if (!success) {
  /* что-то не получилось при запуске сканирования, проверьте выданые разрешения */
}

....

private fun scanSuccess() {
 /* вот они, результаты сканирования */
  val results: List<ScanResult> = wifiManager.scanResults
}

שיטת WiFiManager.startScan בתיעוד מסומנת כמתוחלת מאז גירסת API 28, אך כבויה. מדריך מציע להשתמש בו.

בסך הכל קיבלנו רשימה של חפצים תוצאות סריקה.

4. עיין ב-ScanResult והבין את התנאים

בואו נסתכל על כמה שדות בכיתה זו ונתאר את משמעותם:

SSID — מזהה ערכת שירות הוא שם הרשת

BSSID - מזהה ערכת שירות בסיסית - כתובת MAC של מתאם הרשת (נקודת Wi-Fi)

רָמָה — מחוון עוצמת אות מתקבל [dBm (dBm רוסית) — דציבל, הספק ייחוס 1 mW.] — אינדיקטור של עוצמת האות המתקבל. לוקח ערך מ-0 עד -100, ככל שהרחק מ-0, כך אבד יותר כוח האות לאורך הדרך מנקודת ה-Wi-Fi למכשיר שלך. פרטים נוספים ניתן למצוא, למשל, בכתובת ויקיפדיה. כאן אני אגיד לך ששימוש בכיתה אנדרואיד WifiManager אתה יכול לכייל את רמת האות בקנה מידה ממצוין עד נורא בשלב שאתה בוחר:

        val wifiManager = context.applicationContext.getSystemService(Context.WIFI_SERVICE) as WifiManager
        val numberOfLevels = 5
        val level = WifiManager.calculateSignalLevel(level, numberOfLevels)

תדר - תדר ההפעלה של נקודת ה-Wi-Fi [Hz]. בנוסף לתדר עצמו, ייתכן שתתעניין במה שנקרא ערוץ. לכל נקודה יש ​​טוהר הפעלה משלה. בזמן הכתיבה, הטווח הפופולרי ביותר של נקודות Wi-Fi הוא 2.4 גיגה-הרץ. אבל, ליתר דיוק, הנקודה משדרת מידע לטלפון שלך בתדר ממוספר קרוב לזה ששמו. מספר ערוצים ותדרים מתאימים מְתוּקנָן. זה נעשה כדי שנקודות סמוכות יפעלו בתדרים שונים, ובכך לא מפריעות זו לזו ולא מפחיתות הדדית את מהירות ואיכות השידור. במקרה זה, הנקודות פועלות לא בתדר אחד, אלא בטווח של תדרים (פרמטר רוחב ערוץ), נקרא רוחב הערוץ. כלומר, נקודות הפועלות בערוצים סמוכים (ולא רק סמוכים, אלא אפילו 3 מעצמם) מפריעות זו לזו. ייתכן שתמצא את הקוד הפשוט הזה שימושי, המאפשר לך לחשב את מספר הערוץ מערך התדר עבור נקודות עם תדר של 2.4 ו-5 Ghz:

    /* по частоте определяем номер канала */
    val channel: Int
        get() {
            return if (frequency in 2412..2484) {
                (frequency - 2412) / 5 + 1
            } else if (frequency in 5170..5825) {
                (frequency - 5170) / 5 + 34
            } else {
                -1
            }
        }

יכולות - התחום המעניין ביותר לניתוח, העבודה איתו דרשה הרבה זמן. כאן כתובות "היכולות" של הנקודה בשורה. במקרה זה, אינך צריך לחפש פרטים על פרשנות מחרוזת בתיעוד. הנה כמה דוגמאות למה שעשוי להיות בשורה הזו:

[WPA-PSK-TKIP+CCMP][WPA2-PSK-TKIP+CCMP][WPS][ESS]
[WPA2-PSK-CCMP][ESS]
[WPA2-PSK-CCMP+TKIP][ESS]
[WPA-PSK-CCMP+TKIP][WPA2-PSK-CCMP+TKIP][ESS]
[ESS][WPS]

5. הבנת קיצורים ויכולות ניתוח

ראוי להזכיר שהמחלקות של חבילת android.net.wifi.* משמשות מתחת למכסה המנוע על ידי כלי עזר לינוקס wpa_supplicant ותוצאת הפלט בשדה היכולות היא עותק של שדה הדגלים בעת סריקה.

נפעל בעקביות. בואו נבחן תחילה את הפלט של פורמט שבו אלמנטים בתוך סוגריים מופרדים בסימן "-":

[WPA-PSK-TKIP+CCMP]
[WPA2-PSK-CCMP]

המשמעות הראשונה מתארת ​​את מה שנקרא. שיטת אימות. כלומר, איזה רצף של פעולות על המכשיר ונקודת הגישה לבצע כדי שנקודת הגישה תאפשר שימוש בעצמה וכיצד להצפין את המטען. בזמן כתיבת פוסט זה, האפשרויות הנפוצות ביותר הן WPA ו-WPA2, שבהן כל מכשיר מחובר ישירות או דרך מה שנקרא. שרת RADIUS (WPA-Enterprice) מספק את הסיסמה בערוץ מוצפן. סביר להניח שנקודת הגישה בביתך מספקת חיבור בהתאם לתכנית זו. ההבדל בין הגרסה השנייה לגרסה הראשונה הוא שיש לה צופן חזק יותר: AES לעומת TKIP הלא מאובטח. גם WPA3, שהוא מורכב ומתקדם יותר, מוצג בהדרגה. תיאורטית, ייתכן שיש אפשרות עם פתרון ה-Enterprice CCKM (Cisco Centralized Key Management), אבל מעולם לא נתקלתי בה.

ייתכן שנקודת הגישה הוגדרה לאימות לפי כתובת MAC. לחלופין, אם נקודת הגישה מספקת נתונים באמצעות אלגוריתם WEP המיושן, למעשה אין אימות (המפתח הסודי כאן הוא מפתח ההצפנה). אנו מסווגים אפשרויות כאלה כשאר.
ישנה גם שיטה פופולרית ב-wi-fi ציבורי עם Captive Portal Detection מוסתר - בקשת אימות דרך דפדפן. נקודות גישה כאלה נראות לסורק כפתוחות (שהן מנקודת המבט של החיבור הפיזי). לכן, אנו מסווגים אותם כ-OPEN.

הערך השני יכול להיות מסומן כ אלגוריתם ניהול מפתח. זהו פרמטר של שיטת האימות שתוארה לעיל. מדבר על איך בדיוק מחליפים מפתחות הצפנה. בואו נבחן את האפשרויות האפשריות. EAP - בשימוש ב-WPA-Enterprice שהוזכר, משתמש במסד נתונים כדי לאמת את נתוני האימות שהוזנו. SAE - משמש ב-WPA3 מתקדם, עמיד יותר בפני כוח גס. PSK - האפשרות הנפוצה ביותר, כוללת הזנת סיסמה והעברתה בצורה מוצפנת. IEEE8021X - לפי תקן בינלאומי (שונה מזה שנתמך על ידי משפחת WPA). OWE (Opportunistic Wireless Encryption) היא הרחבה של תקן IEEE 802.11 עבור נקודות שסיווגנו כ-OPEN. OWE מבטיח את אבטחת הנתונים המועברים ברשת לא מאובטחת על ידי הצפנתם. אפשרות אפשרית גם כשאין מפתחות גישה, נקרא לאפשרות הזו NONE.

הפרמטר השלישי הוא מה שנקרא. תוכניות הצפנה - כיצד בדיוק נעשה שימוש בצופן כדי להגן על הנתונים המועברים. בואו נרשום את האפשרויות. WEP - משתמש בצופן זרם RC4, המפתח הסודי הוא מפתח ההצפנה, מה שנחשב לא מקובל בעולם ההצפנה המודרני. TKIP - בשימוש ב-WPA, CKIP - ב-WPA2. TKIP+CKIP - ניתן לציין בנקודות המסוגלות ל-WPA ו-WPA2 להתאמה לאחור.

במקום שלושה אלמנטים, אתה יכול למצוא סימן WEP בודד:

[WEP]

כפי שדיברנו למעלה, זה מספיק כדי לא לציין את האלגוריתם לשימוש במפתחות, שאינו קיים, ואת שיטת ההצפנה, שהיא זהה כברירת מחדל.

עכשיו שקול את הסוגר הזה:

[ESS]

זה מצב הפעלה של Wi-Fi או טופולוגיה של רשת Wi-Fi. אתה עלול להיתקל במצב BSS (Basic Service Set) - כאשר יש נקודת גישה אחת שדרכה מכשירים מחוברים מתקשרים. ניתן למצוא ברשתות מקומיות. ככלל, יש צורך בנקודות גישה לחיבור התקנים מרשתות מקומיות שונות, כך שהן חלק מ-Extended Service Sets - ESS. סוג ה-IBSSs (Independent Basic Service Sets) מציין שהמכשיר הוא חלק מרשת Peer-to-Peer.

ייתכן שתראה גם את דגל ה-WPS:

[WPS]

WPS (הגדרה מוגנת Wi-Fi) הוא פרוטוקול לאתחול חצי אוטומטי של רשת Wi-Fi. כדי לאתחל, המשתמש מזין סיסמה בת 8 תווים או לוחץ על כפתור בנתב. אם נקודת הגישה שלך היא מהסוג הראשון ותיבת סימון זו מופיעה לצד שם נקודת הגישה שלך, מומלץ מאוד לעבור ללוח הניהול ולהשבית את גישת WPS. העובדה היא שלעתים קרובות ניתן לגלות את ה-PIN בן 8 הספרות על ידי כתובת ה-MAC, או שניתן למיין אותו בזמן צפוי, שמישהו יכול לנצל באופן לא ישר.

6. צור מודל ופונקציית ניתוח

בהתבסס על מה שגילינו לעיל, נתאר מה קרה באמצעות מחלקות נתונים:

/* схема аутентификации */
enum class AuthMethod {
    WPA3,
    WPA2,
    WPA, // Wi-Fi Protected Access
    OTHER, // включает в себя Shared Key Authentication и др. использующие mac-address-based и WEP
    CCKM, // Cisco
    OPEN // Open Authentication. Может быть со скрытым Captive Portal Detection - запрос аутентификации через браузер
}

/* алгоритм ввода ключей */
enum class KeyManagementAlgorithm {
    IEEE8021X, // по стандарту
    EAP, // Extensible Authentication Protocol, расширяемый протокол аутентификации
    PSK, // Pre-Shared Key — каждый узел вводит пароль для доступа к сети
    WEP, // в WEP пароль является ключом шифрования (No auth key)
    SAE, // Simultaneous Authentication of Equals - может быть в WPA3
    OWE, // Opportunistic Wireless Encryption - в роутерах новых поколений, публичных сетях типа OPEN
    NONE // может быть без шифрования в OPEN, OTHER
}

/* метод шифрования */
enum class CipherMethod {
    WEP, // Wired Equivalent Privacy, Аналог шифрования трафика в проводных сетях
    TKIP, // Temporal Key Integrity Protocol
    CCMP, // Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol,
    // протокол блочного шифрования с кодом аутентичности сообщения и режимом сцепления блоков и счетчика
    // на основе AES
    NONE // может быть без шифрования в OPEN, OTHER
}

/* набор методов шифрования и протоколов, по которым может работать точка */
data class Capability(
    var authScheme: AuthMethod? = null,
    var keyManagementAlgorithm: KeyManagementAlgorithm? = null,
    var cipherMethod: CipherMethod? = null
)

/* Режим работы WiFi (или топология сетей WiFi) */
enum class TopologyMode {
    IBSS, // Эпизодическая сеть (Ad-Hoc или IBSS – Independent Basic Service Set).
    BSS, // Основная зона обслуживания Basic Service Set (BSS) или Infrastructure Mode.
    ESS // Расширенная зона обслуживания ESS – Extended Service Set.
}

כעת נכתוב פונקציה שתנתח את שדה היכולות:

private fun parseCapabilities(capabilitiesString: String): List < Capability > {
    val capabilities: List < Capability > = capabilitiesString
        .splitByBrackets()
        .filter {
            !it.isTopology() && !it.isWps()
        }
        .flatMap {
            parseCapability(it)
        }
    return
        if (!capabilities.isEmpty()) {
            capabilities
        } else {
            listOf(Capability(AuthMethod.OPEN, KeyManagementAlgorithm.NONE, CipherMethod.NONE))
        }
}

private fun parseCapability(part: String): List < Capability > {
    if (part.contains("WEP")) {
        return listOf(Capability(
            AuthMethod.OTHER,
            KeyManagementAlgorithm.WEP,
            CipherMethod.WEP
        ))
    }

    val authScheme = when {
        part.contains("WPA3") - > AuthMethod.WPA3
        part.contains("WPA2") - > AuthMethod.WPA2
        part.contains("WPA") - > AuthMethod.WPA
        else - > null
    }

    val keyManagementAlgorithm = when {
        part.contains("OWE") - > KeyManagementAlgorithm.OWE
        part.contains("SAE") - > KeyManagementAlgorithm.SAE
        part.contains("IEEE802.1X") - > KeyManagementAlgorithm.IEEE8021X
        part.contains("EAP") - > KeyManagementAlgorithm.EAP
        part.contains("PSK") - > KeyManagementAlgorithm.PSK
        else - > null
    }

    val capabilities = ArrayList < Capability > ()
    if (part.contains("TKIP") || part.contains("CCMP")) {
        if (part.contains("TKIP")) {
            capabilities.add(Capability(
                authScheme ? : AuthMethod.OPEN,
                keyManagementAlgorithm ? : KeyManagementAlgorithm.NONE,
                CipherMethod.TKIP
            ))
        }
        if (part.contains("CCMP")) {
            capabilities.add(Capability(
                authScheme ? : AuthMethod.OPEN,
                keyManagementAlgorithm ? : KeyManagementAlgorithm.NONE,
                CipherMethod.CCMP
            ))
        }
    } else if (authScheme != null || keyManagementAlgorithm != null) {
        capabilities.add(Capability(
            authScheme ? : AuthMethod.OPEN,
            keyManagementAlgorithm ? : KeyManagementAlgorithm.NONE,
            CipherMethod.NONE
        ))
    }

    return capabilities
}

private fun parseTopologyMode(capabilitiesString: String): TopologyMode ? {
    return capabilitiesString
        .splitByBrackets()
        .mapNotNull {
            when {
                it.contains("ESS") - > TopologyMode.ESS
                it.contains("BSS") - > TopologyMode.BSS
                it.contains("IBSS") - > TopologyMode.IBSS
                else - > null
            }
        }
        .firstOrNull()
}

private fun parseWPSAvailable(capabilitiesString: String): Boolean {
    return capabilitiesString
        .splitByBrackets()
        .any {
            it.isWps()
        }
}

private fun String.splitByBrackets(): List < String > {
    val m = Pattern.compile("[(.*?)]").matcher(this)
    val parts = ArrayList < String > ()
    while (m.find()) {
        parts.add(m.group().replace("[", "").replace("]", ""))
    }
    return parts
}

private fun String.isTopology(): Boolean {
    return TopologyMode.values().any {
        this == it.name
    }
}

private fun String.isWps(): Boolean {
    return this == "WPS"
}

8. ראה את התוצאה

אני אסרוק את הרשת ואראה לך מה מצאתי. מוצגות התוצאות של פלט פשוט דרך Log.d:

Capability of Home-Home [WPA2-PSK-CCMP][ESS][WPS]
...
capabilities=[Capability(authScheme=WPA2, keyManagementAlgorithm=PSK, cipherMethod=CCMP)], topologyMode=ESS, availableWps=true

סוגיית ההתחברות לרשת מקוד האפליקציה נותרה בלתי נבדקת. אני רק אגיד שכדי לקרוא סיסמאות שמורות ממערכת ההפעלה של מכשיר נייד, אתה צריך זכויות שורש ונכונות לחטט במערכת הקבצים כדי לקרוא את wpa_supplicant.conf. אם הלוגיקה של האפליקציה דורשת הזנת סיסמה מבחוץ, ניתן ליצור את החיבור דרך הכיתה android.net.wifi.WifiManager.

תודה אגור פונומרב לתוספות יקרות ערך.

אם אתם חושבים שצריך להוסיף או לתקן משהו, כתבו בתגובות :)

מקור: www.habr.com