詳細(xì)過程可參考《802.11-2012》11.6.6 4-Way Handshake
WPA2 或者WPA認(rèn)證在association成功前都是基于open的認(rèn)證方式，然后在association以后通過四次握手協(xié)商出PTK和GTK
四次握手的目的：
1.Client生成SNonce并告知AP
2.AP生成ANonce并告知Client
3.AP和Client自己計(jì)算出PMK，并通過PMK在四次握手中衍生出PTK，GTK，并在四次握手中驗(yàn)證對(duì)方的PTK和GTK是正確的。
PTK(pairwise transient key):成對(duì)傳輸秘鑰，它用于單播數(shù)據(jù)幀的加密和解密
GTK(group temporal key):組臨時(shí)秘鑰，它用于組播數(shù)據(jù)幀和廣播數(shù)據(jù)幀的加密和解密，管理幀、控制幀和空數(shù)據(jù)幀是不用加密的。
四次握手前需要具備的初始化參數(shù)值：
AA：client的MAC
SPA:AP的MAC
ANonce:AP產(chǎn)生的隨機(jī)值
SNonce:Client 產(chǎn)生的隨機(jī)值
PMK
不同的協(xié)議需要不同的方式獲取初始參數(shù)值:
對(duì)于PSK和EAP，AA、SPA、ANonce、SNonce這四個(gè)值的獲取方式?jīng)]有區(qū)別都是現(xiàn)成的或者隨機(jī)生成的。但是PMK不一樣:
PSK:PMK由SSID和密碼等導(dǎo)出，公式如下
PMK=PSK=pdkdf2_SHA1(passphrase,SSID,SSID length, 4096), 其中passphrase就是客戶輸入的登錄密碼
EAP：在Radius認(rèn)證成功后，AP和client同時(shí)會(huì)獲得一個(gè)相同的key(MSK, 這個(gè)可以參考另外一篇文章802.1x+EAP的認(rèn)證過程.）這個(gè)key就是用于派生出PMK.
PMK=L(MSK, 0, 256)
如何計(jì)算PTK：
PMK轉(zhuǎn)化成PTK是通過下面的函數(shù)完成的：
PTK<----PRF-X(pPMK, "Pairwise key expansion", Min(AA,SPA)||Max(AA,SPA)||Min(ANoce,SNoce)||Max(ANonce, SNoce))
(1)X指生成的PTK的長度，X=256+TK_bit，即256加上對(duì)應(yīng)加密的TK位數(shù)，不同的加密方式TK_bits不一樣?？刹橄卤恚?/p>
（2）KCK ← L(PTK, 0, 128)，它是PTK的前128bit（0-127），用于計(jì)算密鑰生成消息的完整性校驗(yàn)值.使用方法可參考四次握手流程里面。
（3）KEK ← L(PTK, 128, 128)，它是PTK的中間128bit（128–255），用來加密密鑰生成消息。使用方法可以參考四次握手流程
（4）TK ← L(PTK, 256, TK_bits)，它是PTK中256bit以后的所有位（256 — 255 + TK_bits），用來對(duì)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。從表中可看出，對(duì)于TKIP加密PTK的長度是512bit, 對(duì)于CCMP加密PTK的長度是384bit。
四次握手的流程:
四次握手第一個(gè)報(bào)文:
發(fā)送方向:AP---->Station
攜帶參數(shù):ANonce
第一次我握手后，Client將會(huì)獲取到AP的ANonce和AA，這個(gè)時(shí)候client已經(jīng)擁有了可以計(jì)算出PTK的所有參數(shù)，通過
PTK=PRF(PMK+ANonce+SNonce+AA+SPA)
Client將會(huì)派生出密鑰PTK。生成的PTK前128位是KCK，用于計(jì)算密鑰生成消息的完整性密鑰值。
四次握手第二個(gè)報(bào)文:
發(fā)送方向:Station------>AP
攜帶參數(shù):SNonce和MIC。其中MIC=mic(KCK,EAPOL),計(jì)算方法是令這個(gè)第二個(gè)報(bào)文的初始key mic為0，然后使用KCK加密該EAPOL報(bào)文得到報(bào)文完整性校驗(yàn)值即為WPA KEY MIC的值。
第二次握手后，AP將會(huì)從client處得到SNonce和已經(jīng)計(jì)算好的MIC， 這個(gè)時(shí)候AP擁有了所有能計(jì)算出PTK的參數(shù)，然后AP將進(jìn)行同樣的計(jì)算得到PTK， 然后用得到的前128位對(duì)EAPOL報(bào)文進(jìn)行完整性校驗(yàn)，看得到的值是否和收到報(bào)文中的WPA KEY MIC的值一致，如果一致，則驗(yàn)證成功，說明client端擁有的PMK是正確的，否則判定Client端擁有的PMK錯(cuò)誤，整個(gè)握手就此停止。
AP對(duì)于第二個(gè)包的處理流程:
1.檢查重播計(jì)數(shù)器看是否和第一包相關(guān)聯(lián)，如果不是AP將默默丟掉報(bào)文
2.生成PTK
3.根據(jù)生成的PTK，得到前128位為KCK，然后計(jì)算EAPOL報(bào)文得到MIC值，如果不相等，AP將默默丟掉報(bào)文
4.如果MIC是相等的，且沒有打開roaming，AP將會(huì)check 第二個(gè)EAPOL報(bào)文中攜帶的RSNE信息和Association request報(bào)文中的RSNE信息是否一致。
? ? i)如果不完全一致，AP發(fā)送MLME-DEAUTHENTICATE去終止這次關(guān)聯(lián)
? ? ii)如果完全比配，AP開始構(gòu)造四次握手的報(bào)文三。
四次握手的第三個(gè)報(bào)文：
發(fā)送方向:AP------>Station
攜帶參數(shù)：組臨時(shí)密鑰GTK, WPA KEY MIC
GTK:用于后續(xù)更新組密鑰，該密鑰被KEK加密，KEK是PTK的中間128bit，MIC同樣是KCK加密得來
GTK被包含于KEY DATA中.
KEY DATA中包含的數(shù)據(jù)有:AP在Beacon或者Probe Response中包含的RSNE，GTK，如果管理幀保護(hù)同樣被協(xié)商了，也包含IGTK KDE。。。。。
Client收到報(bào)文三后
1. 如果key Reply Counter的值已經(jīng)被使用或者報(bào)文三中的ANonce和報(bào)文一種的不一樣，則Client默默丟棄該報(bào)文
2.利用KEK解密查看報(bào)文三中的RSNE, 如果沒有開啟Roaming，對(duì)比Station收到的AP發(fā)送的Beason或者Probe Response的RSNE，如果不匹配，取消關(guān)聯(lián)AP，如果信息中有提供第二個(gè)RSNE，Client使用第二個(gè)RSNE中指定的密鑰套件或者取消認(rèn)證
3.檢查MIC，同第二個(gè)報(bào)文檢查流程一樣，如果不一致，將默默丟棄第三個(gè)報(bào)文
步驟2和3的目的都是為了驗(yàn)證AP擁有正確的PMK
4.更新最后看到key replay Counter 的值
5.構(gòu)造第四個(gè)報(bào)文
四次握手第四個(gè)報(bào)文:
發(fā)送方向:Station------>AP
攜帶參數(shù)：WPA KEY MIC
Client 最后發(fā)送一次EAPOL-KEY給AP用于確認(rèn)，如果認(rèn)證成功，雙方將安裝（Install）key，Install的意思是指使用它們來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。
AP在收到第四個(gè)報(bào)文后
1.檢查Key Replay Counter的值，如果不是四次握手中使用的那個(gè)，就默默丟棄這個(gè)報(bào)文，如果是繼續(xù)下面的流程
2.檢查MIC，通報(bào)文二，三的檢查方法一直，如果不一樣默默丟棄該報(bào)文，如果一樣，將告訴802.11 MAC去使用新的PTK發(fā)送或者接受MPDU
3.AP更新KEY Replay Counter的值，以方便需要rekey的時(shí)候能使用新值
Controlled Port Unlocked
雙方完成認(rèn)證以后，authenticator的控制端口將會(huì)被打開，這樣802.11的數(shù)據(jù)幀將能夠正常通過，而且所有的單播數(shù)據(jù)幀將會(huì)被PTK保護(hù)，所有的組播數(shù)據(jù)以及廣播數(shù)據(jù)將會(huì)被GTK保護(hù)。
Supplicant和Authenticator就此完成密鑰派生和組對(duì)， 雙方可以正常進(jìn)行通信了
后續(xù)：
每個(gè)STA都有一個(gè)獨(dú)立的PTK，所有的STA和AP共同擁有一個(gè)相同的GTK。如下圖所示：
比如我們比較常見的TKIP和CCMP混合加密，前者用于兼容舊的設(shè)備，后者用于規(guī)范新的加密， 一般來說，為了兼容不同版本的設(shè)備， GTK會(huì)使用TKIP加密(因?yàn)镚TK是所有設(shè)備共享的)， PTK既可以是TKIP加密，也可以是CCMP加密。如下圖所示：
