Wi-Fi 및 기타 여러 약어. 부풀어 오르지 않고 Android 애플리케이션에서 Wi-Fi 노드에 대한 데이터를 얻는 방법

어느 날 저는 Android 애플리케이션에서 Wi-Fi 네트워크를 스캔하고 액세스 포인트에 대한 자세한 데이터를 얻어야 했습니다.

여기서 우리는 몇 가지 어려움에 직면해야 했습니다. off.Android 문서 설명된 클래스 중 다수는 더 이상 사용되지 않으며(API 레벨 > 26) 이에 반영되지 않았습니다. 문서의 일부 항목에 대한 설명은 최소한입니다(예: 클래스의 기능 필드). 스캔 결과 글을 쓰는 시점에는 중요한 데이터가 많이 포함되어 있지만 설명된 내용이 거의 없습니다. 세 번째 어려움은 처음 Wi-Fi에 가까워지면 이론을 읽고 로컬 호스트를 통해 라우터를 설정하는 것 외에 개별적으로 이해할 수 있을 것 같은 여러 약어를 다루어야 한다는 사실에 있을 수 있습니다. 그러나 그것들을 어떻게 연관시키고 구조화할 것인지는 분명하지 않을 수 있습니다(판단은 주관적이며 이전 경험에 달려 있습니다).

이 기사에서는 NDK, 해킹 없이 Android API만 사용하여 Android 코드에서 Wi-Fi 환경에 대한 포괄적인 데이터를 얻는 방법을 설명하고 이를 해석하는 방법을 이해합니다.

지체하지 말고 코드 작성을 시작해 보세요.

1. 프로젝트 생성

이 노트는 Android 프로젝트를 여러 번 생성한 분들을 위한 것이므로 이 항목에 대한 자세한 내용은 생략합니다. 아래 코드는 Kotlin, minSdkVersion=23으로 표시됩니다.

2. 접근권한

애플리케이션에서 Wi-Fi를 사용하려면 사용자로부터 몇 가지 권한을 얻어야 합니다. 에 따라 선적 서류 비치, OS 버전 8.0 이후의 장치에서 네트워크를 스캔하려면 네트워크 환경 상태 보기에 액세스하는 것 외에도 장치의 Wi-Fi 모듈 상태를 변경하기 위한 액세스 또는 좌표(대략)에 대한 액세스가 필요합니다. 또는 정확함). 버전 9.0부터는 사용자에게 두 가지 모두를 묻는 메시지를 표시하고 사용자에게 위치 서비스를 켜도록 명시적으로 요청해야 합니다. 이는 Google의 변덕이지 사용자를 염탐하려는 우리의 욕구가 아니라는 점을 사용자에게 용감하게 설명하는 것을 잊지 마세요. :)

따라서 AndroidManifest.xml에 다음을 추가합니다.

    <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"/>

그리고 현재 활동에 대한 링크가 포함된 코드에서는 다음과 같습니다.

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. BroadcastReceiver를 생성하고 Wi-Fi 네트워크 환경 검색에 대한 데이터 업데이트 이벤트를 구독합니다.

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
}

문서의 WiFiManager.startScan 메소드는 API 버전 28부터 더 이상 사용되지 않는 것으로 표시되어 있지만 꺼져 있습니다. 안내 그것을 사용하는 것이 좋습니다.

전체적으로 우리는 객체 목록을 받았습니다. 스캔 결과.

4. ScanResult를 보고 용어를 이해하세요.

이 클래스의 일부 필드를 살펴보고 해당 필드의 의미를 설명하겠습니다.

SSID — 서비스 세트 식별자는 네트워크의 이름입니다.

BSSID – 기본 서비스 세트 식별자 – 네트워크 어댑터(Wi-Fi 포인트)의 MAC 주소

수평 — 수신 신호 강도 표시기 [dBm(러시아어 dBm) — 데시벨, 기준 전력 1mW.] — 수신 신호 강도 표시기. 0에서 -100 사이의 값을 취하며, 0에서 멀어질수록 Wi-Fi 포인트에서 장치까지의 경로에서 더 많은 신호 전력이 손실됩니다. 자세한 내용은 예를 들어 다음에서 확인할 수 있습니다. 위키피디아. 여기서는 Android 클래스를 사용하여 와이파이매니저 선택한 단계에서 신호 레벨을 매우 좋음부터 나쁨까지 척도로 교정할 수 있습니다.

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

주파수 — Wi-Fi 포인트의 작동 주파수[Hz]. 주파수 자체 외에도 소위 채널에 관심이 있을 수 있습니다. 각 지점에는 고유한 작동 순도가 있습니다. 이 글을 쓰는 시점에서 가장 널리 사용되는 Wi-Fi 포인트 범위는 2.4GHz입니다. 그러나 더 정확하게 말하면 포인트는 이름이 지정된 주파수에 가까운 번호가 매겨진 주파수로 정보를 휴대폰으로 전송합니다. 채널 수 및 해당 주파수 표준화된. 이는 인근 지점이 서로 다른 주파수에서 작동하여 서로 간섭하지 않고 전송 속도와 품질을 상호 저하시키지 않도록 수행됩니다. 이 경우 포인트는 하나의 주파수에서 작동하는 것이 아니라 다양한 주파수(매개변수)에 걸쳐 작동합니다. 채널 폭)를 채널 폭이라고 합니다. 즉, 인접한(인접한 채널뿐만 아니라 자체적으로 3개인) 채널에서 작동하는 지점이 서로 간섭합니다. 이 간단한 코드를 사용하면 주파수가 2.4 및 5Ghz인 지점의 주파수 값에서 채널 번호를 계산할 수 있습니다.

    /* 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
            }
        }

기능 - 가장 흥미로운 분석 분야로 작업하는데 많은 시간이 소요됩니다. 여기에 포인트의 "능력"이 줄에 적혀 있습니다. 이 경우 문서에서 문자열 해석에 대한 세부 정보를 찾을 필요가 없습니다. 다음은 이 줄에 포함될 수 있는 내용의 몇 가지 예입니다.

[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. 약어 이해 및 구문 분석 기능

android.net.wifi.* 패키지의 클래스가 Linux 유틸리티에 의해 내부적으로 사용된다는 점은 언급할 가치가 있습니다. wpa_supplicant를 기능 필드의 출력 결과는 스캔 시 플래그 필드의 복사본입니다.

우리는 지속적으로 행동할 것입니다. 먼저 괄호 안의 요소가 "-" 기호로 구분되는 형식의 출력을 고려해 보겠습니다.

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

첫 번째 의미는 소위를 설명합니다. 인증 방법. 즉, 액세스 포인트가 자체적으로 사용되도록 허용하려면 장치와 액세스 포인트가 수행해야 하는 일련의 작업과 페이로드를 암호화하는 방법입니다. 이 게시물을 작성할 당시 가장 일반적인 옵션은 WPA 및 WPA2로, 각 장치는 직접 또는 소위를 통해 연결됩니다. RADIUS 서버(WPA-Enterprice)는 암호화된 채널을 통해 비밀번호를 제공합니다. 아마도 집에 있는 액세스 포인트는 이 구성표에 따라 연결을 제공할 것입니다. 두 번째 버전과 첫 번째 버전의 차이점은 AES와 안전하지 않은 TKIP라는 더 강력한 암호를 사용한다는 것입니다. 더욱 복잡하고 발전된 WPA3도 점차 도입되고 있습니다. 이론적으로는 엔터프라이즈 솔루션 CCKM(Cisco Centralized Key Management)에 옵션이 있을 수 있지만 저는 그런 옵션을 본 적이 없습니다.

액세스 포인트가 MAC 주소로 인증되도록 구성되었을 수 있습니다. 또는 액세스 포인트가 오래된 WEP 알고리즘을 사용하여 데이터를 제공하는 경우 실제로는 인증이 없습니다(여기서 비밀 키는 암호화 키입니다). 우리는 그러한 옵션을 OTHER로 분류합니다.
브라우저를 통한 인증 요청인 숨겨진 종속 포털 감지 기능을 갖춘 공용 Wi-Fi에서 널리 사용되는 방법도 있습니다. 이러한 액세스 포인트는 스캐너에 열려 있는 것으로 나타납니다(물리적 연결의 관점에서 볼 때). 따라서 OPEN으로 분류합니다.

두 번째 값은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다. 키 관리 알고리즘. 위에서 설명한 인증 방법의 매개변수입니다. 암호화 키가 교환되는 정확한 방법에 대해 설명합니다. 가능한 옵션을 고려해 봅시다. EAP - 언급된 WPA-Enterprice에서 사용되며 데이터베이스를 사용하여 입력된 인증 데이터를 확인합니다. SAE - 고급 WPA3에 사용되며 무차별 대입에 더 강합니다. PSK - 가장 일반적인 옵션은 비밀번호를 입력하고 이를 암호화된 형식으로 전송하는 것입니다. IEEE8021X - 국제 표준에 따름(WPA 제품군에서 지원하는 것과 다름) OWE(Opportunistic Wireless Encryption)는 OPEN으로 분류된 포인트에 대한 IEEE 802.11 표준의 확장입니다. OWE는 보안되지 않은 네트워크를 통해 전송되는 데이터를 암호화하여 보안을 보장합니다. 액세스 키가 없는 경우에도 옵션이 가능합니다. 이 옵션을 NONE이라고 부르겠습니다.

세 번째 매개변수는 소위입니다. 암호화 방식 — 전송된 데이터를 보호하기 위해 암호가 얼마나 정확하게 사용되는지. 옵션을 나열해 보겠습니다. WEP - RC4 스트림 암호를 사용합니다. 비밀 키는 암호화 키로, 현대 암호화 세계에서는 허용되지 않는 것으로 간주됩니다. TKIP - WPA, CKIP - WPA2에서 사용됩니다. TKIP+CKIP - 이전 버전과의 호환성을 위해 WPA 및 WPA2가 가능한 지점에서 지정할 수 있습니다.

세 가지 요소 대신 외로운 WEP 표시를 찾을 수 있습니다.

[WEP]

위에서 논의한 것처럼 존재하지 않는 키 사용 알고리즘과 기본적으로 동일한 암호화 방법을 지정하지 않아도 충분합니다.

이제 다음 브래킷을 고려하십시오.

[ESS]

그것 Wi-Fi 작동 모드 또는 Wi-Fi 네트워크 토폴로지. 연결된 장치가 통신하는 데 사용되는 액세스 포인트가 하나인 경우 BSS(기본 서비스 세트) 모드가 발생할 수 있습니다. 로컬 네트워크에서 찾을 수 있습니다. 일반적으로 서로 다른 로컬 네트워크의 장치를 연결하려면 액세스 포인트가 필요하므로 확장 서비스 세트(ESS)의 일부입니다. IBSS(독립 기본 서비스 세트) 유형은 장치가 피어 투 피어 네트워크의 일부임을 나타냅니다.

WPS 플래그도 볼 수 있습니다.

[WPS]

WPS(Wi-Fi Protected Setup)는 Wi-Fi 네트워크의 반자동 초기화를 위한 프로토콜입니다. 초기화하려면 사용자가 8자리 비밀번호를 입력하거나 라우터의 버튼을 누르세요. 액세스 포인트가 첫 번째 유형이고 이 확인란이 액세스 포인트 이름 옆에 나타나면 관리자 패널로 이동하여 WPS 액세스를 비활성화하는 것이 좋습니다. 사실 8자리 PIN은 MAC 주소로 알아낼 수 있거나 예측 가능한 시간 내에 정리되어 부정직한 사람이 이용할 수 있는 경우가 많습니다.

6. 모델 및 파싱 기능 생성

위에서 알아낸 내용을 바탕으로 데이터 클래스를 사용하여 어떤 일이 발생했는지 설명하겠습니다.

/* 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.
}

이제 기능 필드를 구문 분석하는 함수를 작성해 보겠습니다.

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. 결과 보기

네트워크를 스캔해서 내가 찾은 것을 보여드리겠습니다. Log.d를 통한 간단한 출력 결과는 다음과 같습니다.

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

애플리케이션 코드에서 네트워크에 연결하는 문제는 아직 검토되지 않았습니다. 모바일 장치의 OS에서 저장된 비밀번호를 읽으려면 루트 권한이 필요하고 파일 시스템을 뒤져 wpa_supplicant.conf를 읽으려는 의지가 필요하다는 점만 말씀드리겠습니다. 애플리케이션 로직이 외부에서 비밀번호를 입력해야 하는 경우 클래스를 통해 연결이 가능합니다. android.net.wifi.WifiManager.

감사 에고르 포노마레프 귀중한 추가를 위해.

추가하거나 수정해야 할 부분이 있으면 댓글로 적어주세요 :)

출처 : habr.com