các thủ tục nhận thực và bảo mật trong mạng cdma

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
2G 2nd Generation Thế hệ 2
3G 3rd Generation Thế hệ 3
3GPP Third Generation Partnership
Project
Dự án hợp tác thế hệ
3
A
ACLs Access Control Lists Danh sách điều
khiển truy nhập
ACTS Advanced Communication
Technologies and Services
Các công nghệ và
dịch vụ truyền thông tiên
tiến
AES Advanced Encyption Standard Tiêu chuẩn mã hóa
cải tiến
AK Anonymity Key Khoá nặc danh
AKA Authentication and Key
Argreement
Nhận thực và thống
nhất khoá
AMF Advance Mobile Phone
System
Hệ thống điện thoại
di động tiên tiến
AMPS Analog Mobile Phone
Systems
Hệ thống điện thoại
di động tương tự
ANSI American National Standards

Institude
Viện tiêu chuẩn Hoa
Kỳ
API Application Program Interface Giao diện chương
trình ứng dụng
ASPE
CT
Advanced Security for
Personal Communications
Technology
An ninh cải tiến cho
công nghệ truyền thông cá
nhân
AuC Authentication Center Trung tâm nhận thực
AUTN Authentication token Dấu hiệu nhận thực
mạng
AV Authentication Vector Véc tơ nhận thực
B
BS Base Station Trạm gốc
BSS Base Statiom Subsystem Phân hệ trạm gốc
BSSG
P
Base Station System GPRS
Protocol
Giao thức GPRS hệ
thống trạm gốc
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
1
C
CA Certificate Authority Thẩm quyền chứng

nhận
CDM
A
Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân
chia theo mã
CLR Certificate Revocation Lists Danh sách huỷ bỏ
chứng nhận
CM Connection Management Quản lý kết nối
D
DECT Digital European Cordless
Telephone
Điện thoại không
dây số châu Âu
DECT
IN
DECT Indentification Number Số nhận dạng thuê
bao DECT cá nhân
DES Data Encyption Standard Tiêu chuẩn mật mã
hoá số liệu
E
ECC Elliptic Curve Cryptography Mã đường cong ellip
EDGE Enhanced Data Rates for
Global Evolution
Nâng cao tốc độ dữ
liệu cho sự phát triển toàn
cầu
EIR Equipment Identity Register Bộ nhận dạng thiét
bị

ETSI European
Telecommunications Standards
Institute
Viện tiêu chuẩn viễn
thông châu Âu
ESP Encapsulating Security
Payload
Tải tin an ninh đóng
bao
F
FDMA Frequency Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân
chia theo tần số
FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file
G
GMM/
SM
GPRS Mobility Management Giao thức quản lý di
động GPRS
GMSC Gateway MSC MSC cổng
GSM Global System for Mobile
Communication
Hệ thống thông tin di
động toàn cầu
2
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói
chung
H
HE Home Environment Môi trường thường

trú
HLR Home Location Register Bộ ghi định vị
thường trú
HSCS
D
High Speed Circuit-Switched
Data
Dữ liệu chuyển mạch
tồc độ cao
HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức chuyển
giao siêu văn bản
I
IDEA International Data Encryption
Algorithms
IETF Internet Engineering Task
Force
Lực lượng kỹ thuật
Internet
IK Integrity key Khoá toàn vẹn
IMAP Internet Message Access
Protocol
Giao thức truy nhập
bản tin Internet
IMEI International Mobile
Equipment Indentifier
Nhận dạng thiết bị di
động Quốc tế
IMSI International Mobile
Subscriber Identity
Số nhận dạng thuê

bao di động quốc tế
IMT-
2000
International Mobile
Telecommunication 2000
Tiêu chuẩn viễn
thông di động Quốc tế
2000
IMUN International Mobile User
Number
Chỉ số người sử
dụng thuê bao di động
quốc tế
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPSec Internet Protocol Security An ninh IP
ISDN Integrated Services Digital
Network
Mạng số tích hợp
nhiều dịch vụ
ITU International
Telecommunications Union
Liên minh viễn
thông Quốc tế
L
LAI Location Area Indentifier Nhận dạng vùng
3
định vị
LLC Logical Link Control Giao thức điều khiển
liên kết logic
M

MAC Message authentication code Mã nhận thực bản tin
MAC-
A
MAC used for authentication
and key agreement
MAC sử dụng để
nhận thực và thống nhất
khoá
MAC-
I
MAC used for data integrity
of signalling messages
MAC sử dụng để
bảo vệ tính toàn vẹn số
liệu báo hiệu
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di
động
MD Message Degest Tóm tắt bản tin
MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển
mạch di động
MTP Message Transfer Protocol Giao thức truyền bản
tin
N
NMT Nordic Mobile Telephony Điện thoại di động
bắc Âu
p
PC Personal Computer Máy tính cá nhân
PDA Personal Digital Assistant Thiết bị hỗ trợ cá
nhận số
PDC Personal Digital

Communications
Truyền thông số cá
nhân
PIN Personal Identification Code Mã nhận dạng cá
nhân
PKI Public Key Infrastructure Cơ sở hạ tầng khoá
công cộng
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt
đất công cộng
R
RSA Rivest-Shamir-Adlemen Thuật toán mật mã
hóa và kiểm chứng quyền
4
tiếp nhận
S
SA Security Association
SAD Security Association Database Cơ sở dữ liệu liên
kết an ninh
SCCP Signaling Connection and
Control Part
Kết nối báo hiệu và
phần điều khiển
SCK Static Cipher Key Khóa mã hóa tĩnh
SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS
phục vụ
SIM GSM Subscriber Identity
Module
Môdun nhận dạng
thuê bao GSM
SNDC

P
Sub-Network Dependent
Convergence Protocol
Giao thức hội tụ phụ
thuộc mạng con
SPD Security Policy Database Cơ sở dữ liệu chính
sách an ninh
SSL

Lớp ổ cắm an toàn
T
TACS Total Access Communication
Systems
Hệ thống truyền
thông truy nhập toàn cầu
TDM Time Division Multiplexing Phân chia theo thời
gian
TDM
A
Time Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân
chia theo thời gian
TMSI Tempoary Mobile Subscriber
Identity
Số nhận dạng thuê
bao di động tạm thời
TLS Transport Layer Security An ninh lớp truyền
tải
U

UAK User Authentication Key
UDP User Datagram Protocol Giao thức bó số liệu
người sử dụng
UMI
UMTS Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông
di động toàn cầu
URL
UWC Universal Wireless
Communication
Truyền thông vô
tuyến toàn cầu
5
V
VLR Visitor Location Register Bộ ghi định vị tạm
trú
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
W
WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng
vô tuyến
WCD
MA
Wideband Code Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân
chia theo mã băng rộng
WEP Wired Equivalent Privacy
WLA
N

WTLS Wireless Transport Layer
Security
X
XRES EXpected user RESponse Đáp ứng người sử
dụng mong đợi
6
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp viễn thông đã có những bước phát triển mạnh mẽ
trong những năm vừa qua, đặc biệt là trong lĩnh vực vô tuyến và di động. Sự
phát triển của các công nghệ mới kéo theo là rất nhiều dịch vụ tiện ích mới ra
đời đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Trong đó phải kể đến các
dịch vụ truyền bản tin như email, SMS, EMS, MMS, IM
…
đã góp phần không
nhỏ trong việc nâng cao các ứng dụng hiện có, đồng thời đưa ra một phương
tiện truyền tin mới khi cần có thể thay thế cho các cuộc gọi thoại truyền thống
vốn không phải lúc nào cũng tiện lợi mà cước phí lại cao.
Các công nghệ truyền bản tin cũng tạo ra một giải pháp hữu hiệu trong
việc gắn kết hai hệ thống lớn là viễn thông di động và Internet. Bằng phương
pháp này, người dùng có thể gửi các bản tin, nhạc chuông, logo, hình ảnh
…
cho
điện thoại di động từ Internet. Ngoài ra, người dùng có thể tra cứu thông tin thị
trường chứng khoán, thời tiết, chương trình truyền hình
…
. ở mọi nơi, mọi thời
điểm và ở các thiết bị khác nhau. Điều này tạo những chuyển biến tích cực
trong đời sống kinh tế xã hội trên toàn thế giới, thay đổi cách sống của con
người.
Cùng với sự phát triển của thông tin di động mang lại nhiều lợi ích cho xã

hội thì những nguy cơ và thách thức đối với các nhà cung cấp dịch vụ cũng
7
tăng.Thông tin của người dùng truyền trong môi trường vô tuyến có thể bị tấn
công hay bị nghe trộm bởi người khác, các dịch vụ của nhà nhà cung cấp có thể
bị đánh cắp hay bị phá hoại. Điều này gây thiệt hại lớn cả về kinh tế và chất
lượng dịch vụ cho cả người dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ. Những thách thức
này đặt ra các yêu cầu cho các nhà cung cấp dịch vụ về vấn đề nhận thực và
bảo mật cho thông tin vô tuyến và di động để bảo vệ quyền lợi của người dùng
và lợi ích của chính bản thân các nhà cung cấp. Với sự phát triển của thông tin
và công nghệ máy tính người ta đã đưa ra các giải pháp về nhận thực và bảo
mật khác nhau. Một số công nghệ nhận thực và bảo mật hiện nay cho phép tạo
nên các giải pháp truyền tin di động được đảm bảo từ đầu cuối tới đầu cuối.
Các công nghệ này cần phải được hợp nhất vào trong ứng dụng từ lúc bắt đầu
thiết kế cho tới khi thực hiện xong.
Thế hệ đầu tiên của các hệ thống thông tin di động tổ ong có rất ít các
phương pháp an ninh bảo vệ những người dùng và nhà khai thác hệ thống. Hệ
thống thế hệ thứ hai nhìn chung đã thực hiện điều này tốt hơn nhiều, và bảo vệ
được tính bí mật và nhận thực thực thể. Mặc dù đã được cải thiện một cách
đáng kể, an ninh thông tin trong thế hệ hai vẫn còn nhiều vấn đề cần phải khắc
phục. Hệ thống thông tin di động 3G ra đời đã tạo dựng một kiến trúc an ninh
chắc chắn, nhờ đó cung cấp được những đặc tính an ninh cần thiết.
Hiện nay, hệ thống thông tin di động thế hệ 3 UMTS đã được ITU chấp
thuận và dự kiến đưa ra thương mại vào đầu thế kỷ 21. Hiện tại, hệ thống này
đã được triển khai tại Nhật và một số nước kác trên thế giới, dự kiến sẽ đưa vào
thử nghiệm tạị Việt Nam vào các năm tới. Do đó việc nghiên cứu an ninh thông
tin trong hệ thống này là một điều hết sức cần thiết.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên, em đã chọn dề tài nghiên cứu “Các thủ
tục nhận thực và bảo mật trong mạng CDMA” để làm đồ án tốt nghiệp.
Nội dung đồ án gồm 5 chương:
Chương I: Tổng quan về thông tin di động

Chương II: Tổng quan về anh ninh trong thông tin di động
Chương III: Các kỹ thuật an ninh dùng trong thông tin di động
8
Chương IV: Nhận thực trong mạng tổ ong số thế hệ hai
Chương V : Thế hệ 3 – Nhận thực và bảo mật trong UMTS
Do hạn chế về kinh nghiệm, trình độ nghiên cứu và thời gian có hạn nên
đồ án tốt nghiệp của em chắc chắn sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót, em
rất mong được thầy cô và các bạn góp ý để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
9
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ THÔNG TIN DI ĐỘNG
1.1 Mở đầu
Thông tin di động bắt đầu từ những năm 1920, khi các cơ quan an ninh ở
Mỹ bắt đầu sử dụng điện thoại vô tuyến, dù chỉ là ở các căn cứ thí nghiệm. Công
nghệ vào thời điểm đó đã có những thành công nhất định trên các chuyến tàu
hàng hải, nhưng nó vẫn chưa thực sự thích hợp cho thông tin trên bộ. Các thiết
bị còn khá cồng kềnh và công nghệ vô tuyến vẫn còn gặp khó khăn trước những
toà nhà lớn ở thành phố.
Vào năm 1930 đã có một bước tiến xa hơn với sự phát triển của điều chế
FM, được sử dụng ở chiến trường trong suốt thế chiến thứ hai. Sự phát triển này
kéo dài đến cả thời bình, và các dịch vụ di động bắt đầu xuất hiện vào những
năm 1940 ở một số thành phố lớn. Tuy vậy, dung lượng của các hệ thống đó rất
hạn chế, và phải mất nhiều năm thông tin di động mới trở thành một sản phẩm
thương mại. Lộ trình phát triển các thế hệ thông tin di động được trình bày tóm
tắt trong hình vẽ 1.1

TACS
GSM
900
NMT 900
GPRS

WCDM
A
GPRS
IS 136
1900
IS-95
1900
EDGE
IS-95
800
CdmaOne
Cdma2000
MX
AMPS
SMR
iDEN
800
GSM
1800
GSM
1900
IS-136
800
1G 2G 2.5G 3G

10

Hình 1.1: Lộ trình phát triển các thế hệ thông tin di động
1.2 Công nghệ vô tuyến thế hệ một
Thế hệ đầu tiên của thông tin di động dựa trên truyền tín hiệu analog. Hệ

thống analog, đã từng được triển khai ở Bắc Mĩ được biết đến với tên gọi AMPS
(Analog Mobile Phone Systems), hoạt động ở dải tần 800Mhz. Hệ thống di động
đầu tiên ở Châu Âu được triển khai năm 1981 ở Thụy Điển, Nauy, Đan Mạch và
Phần Lan sử dụng công nghệ NMT (Nordic Mobile Telephony) hoạt động ở dải
tần 450Mhz. Phiên bản sau của NMT hoạt động ở tần số 900MHz và được biết
đến với tên gọi NMT900. Không thua kém, Anh giới thiệu một công nghệ khác
vào năm 1985, TACS (Total Access Communication Systems). Các hệ thống
thông tin di động thế hệ một đã giải quyết những hạn chế đầu tiên về dung
lượng, mặc dù chỉ là hệ thống tương tự, sử dụng công nghệ chuyển mạch kênh
và chỉ được thiết kế cho truyền tiếng.
1.3 Công nghệ vô tuyến thế hệ hai
Thế hệ hai của mạng di động dựa trên truyền dẫn tín hiệu số băng thấp.
Công nghệ vô tuyến 2G thông dụng nhất được biết đến là GSM (Global Systems
for Mobile Communication). Các hệ thống GSM, được triển khai lần đầu tiên
vào năm 1991, hiện nay đang hoạt động ở khoảng 140 nướcvà lãnh thổ trên thế
giới, với khoảng 248 triệu người sử dụng. GSM kết hợp cả hai kỹ thuật TDMA
và FDMA. Các hệ thống GSM đầu tiên sử dụng phổ tần 25MHz ở dải tần
900MHz. FDMA được sử dụng để chia băng tần 25MHz thành 124 kênh tần số
vô tuyến (độ rộng kênh là 200kHz). Với mỗi tần số lại sử dụng khung TDMA
với 8 khe thời gian. Ngày nay các hệ thống GSM hoạt động ở băng tần 900MHz
và 1.8GHz trên toàn thế giới (ngoại trừ Mỹ hoạt động trên băng tần 1.9GHz)
Cùng với GSM, một công nghệ tương tự được gọi là PDC (Personal
Digital Communications), sử dụng công nghệ TDMA nổi lên ở Nhật. Từ đó, một
vài hệ thống khác sử dụng công nghệ TDMA đã được triển khai khắp thế giới
với khoảng 89 triệu người sử dụng. Trong khi GSM được phát triển ở Châu Âu
11
thì công nghệ CDMA được phát triển mạnh ở Bắc Mĩ. CDMA sử dụng công
nghệ trải phổ và đã được thực hiện trên khoảng 30 nước với ước tính khoảng 44
triệu thuê bao.
Trong khi GSM và các hệ thống sử dụng TDMA khác trở thành công

nghệ vô tuyến 2G vượt trội, công nghệ CDMA cũng đã nổi lên với chất lượng
thoại rõ hơn, ít nhiễu hơn, giảm rớt cuộc gọi, dung lượng hệ thống và độ tin cậy
cao hơn. Các mạng di động 2G trên đây chủ yếu vẫn sử dụng chuyển mạch
kênh. Các mạng di động 2G sử dụng công nghệ số và có thể cung cấp một số
dịch vụ ngoài thoại như fax hay bản tin ngắn ở tốc độ tối đa 9.6 kbps, nhưng vẫn
chưa thể duyệt web và các ứng dụng đa phương tiện.
Hình vẽ dưới đây thể hiện tổng quan về ba công nghệ TDMA, FDMA và
CDMA.
Hình 1.2: Các phương pháp đa truy nhập
1.4 Các công nghệ tiến tới 3G
Sự bùng nổ của mạng Internet đã có những ảnh hưởng to lớn đến nhu cầu
đối với các dịch vụ vô tuyến băng rộng. Tuy nhiên, tốc độ của các hệ thống vô
tuyến chuyển mạch kênh tương đối thấp. Vì thế, GSM, PDC và các hệ thống sử
dụng TDMA khác đã phát triển công nghệ 2G+, dựa trên chuyển mạch gói và và
tăng tốc độ truyền số liệu lên tới 384kbps. Các hệ thống 2G+ dựa trên các công
nghệ: HSCSD (High Speed Circuit-Switched Data), GPRS (General Packet
Radio Service) và EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution).
12
i/ HSCSD là một bước tiến tới các mạng di động 3G băng rộng. Công
nghệ chuyển mạch kênh này cải tiến tốc độ đạt tới 57.6kbps bằng cách kết hợp 4
khe thời gian 14.4kbps.
ii/ GPRS là bước trung gian cho phép GSM cung cấp các dịch vụ
Internet. Công nghệ này sử dụng chuyển mạch gói và được thiết kế để làm việc
song song với 2G GSM, PDC và các hệ thống TDMA khác, sử dụng kết hợp từ
1 đến 8 khe thời gian kênh vô tuyến ở dải tần 200kHz được cấp cho sóng mang
để tăng tốc độ lên tới 115kbps. Số liệu được đóng gói và truyền dẫn qua PLMN
(Public Land Mobile Networks) sử dụng đường trục IP, vì thế thuê bao di động
có thể truy nhập các dịch vụ Internet như ftp, các dịch vụ Web dựa trên HTTP,
email trên nền SMTP/POP.
Ngoài các thành phần cơ bản đã có ở mạng GSM như BSS, MS và MSC,

mạng GPRS còn có mạng di động mặt đất công cộng PLMN, điểm hỗ trợ GPRS
dịch vụ SGSN và điểm hỗ trợ GPRS cổng GGSN. Chuyển vùng (roaming) được
điều tiết qua các PLMN. SGSN và GGSN lấy các thông tin về người sử dụng từ
HLR để quản lý và thực hiện cuộc gọi. GGSN cung cấp các kết nối tới các mạng
ngoài như mạng Internet hay mạng X.25. BTS thu và phát tín hiệu qua giao diện
vô tuyến, cung cấp các kết nối số liệu và tiếng với MS. BSC định tuyến các
phiên giao dịch dữ liệu tới PLMN qua liên kết Frame Relay (FR) và các cuộc
gọi thoại thông thường tới MSC. MSC sẽ chuyển mạch các cuộc gọi tới các
mạng chuyển mạch kênh như PSTN và ISDN. MSC điều tiết VLR để lưu giữ
thông tin của thuê bao chuyển mạng. Đối với các phiên giao dịch dữ liệu, nó
được BSC định tuyến tới SGSN, sau đó được chuyển mạch tới PDN qua GGSN
hoặc tới thuê bao khác.
Dưới đây là cấu trúc mạng GPRS:
13
Hình 1.3: Kiến trúc mạng GPRS
Hình vẽ 1.4 dưới đây chỉ ra các giao thức được sử dụng ở BTS, BSC,
GGSN, SGSN và các máy cầm tay khác.
Sub-Network Dependent Convergence Protocol (SNDCP): Giao thức hội
tụ phụ thuộc mạng con, giao thức này nằm giữa LLC và lớp mạng. SNDCP cũng
cung cấp các chức năng khác như nén, phân đoạn và dồn các bản tin lớp mạng
vào một kết nối ảo đơn nhất.
Logical Link Control (LLC): Giao thức điều khiển kết nối logic, đây là
giao thức lớp liên kết dữ liệu cho GPRS, hoạt động như Link Access Protocol –
D (LAPD). Lớp này đảm bảo truyền dữ liệu người sử dụng một cách tin cậy qua
mạng vô tuyến.
GPRS Tunnel Protocol (GTP): Giao thức tuyến đường hầm GPRS. GTP
hoạt động trên TCP/UDP qua IP.
14
Dung xoa’
Hình 1.4: Các giao thức sử dụng ở GPRS

Base Station System GPRS Protocol (BSSGP): Giao thức GPRS hệ
thống trạm gốc. Giao thức này xử lý định tuyến và thông tin QoS cho BSS.
BSSGP sử dụng giao thức lõi Frame Relay Q.922 làm cơ chế hoạt động.
GPRS Mobility Management (GMM/SM): Giao thức quản lý lưu động
GPRS. Giao thức này hoạt động trên mặt phẳng bảo hiệu của GPRS, quản lý các
yếu tố lưu động như: chuyển vùng, nhận thực, chọn thuật toán mã hoá và duy trì
PDP context.
Network Service: Giao thức dịch vụ mạng. Giao thức này quản lý sự hội
tụ của các lớp con hoạt động giữa BSSGP và Frame Relay Q.922 bằng cách ánh
xạ các yêu cầu dịch vụ BSSGP tới các dịch vụ Frame Relay thích hợp.
BSSAP+: Giao thức cho phép tìm gọi đối với kết nối thoại từ MSC qua
SGSN. Giao thức này cho phép tìm gọi cho kết nối thoại từ MSC qua SGSN, do
15
đó tối ưu hoá tìm gọi cho thuê bao di động. BSSAP+ cũng có chức năng định vị
và định tuyến cập nhật cũng như cảnh báo MS.
SCCP, MTP3, MTP2: Là các giao thức sử dụng để hỗ trợ cho MAP và
BSSAP+ trong các mạng chuyển mạch kênh PLMN.
Mobile Application Part (MAP): Hỗ trợ báo hiệu giữa SGSN/GGSN và
HLR/AuC/EIR.
iii/ EDGE sử dụng các hệ thống điều chế nhiều trạng thái hơn so với
GPRS/GSM cho phép cung cấp tốc độ tới 48kbps trên mỗi khe thời gian tương
ứng của GSM. Với việc phân bổ khe thời gian động, EDGE có thể cung cấp tốc
độ tối đa theo lý thuyết là 384kbps (thậm chí là 473kbps trong tương lai khi sử
dụng điều chế 16QAM). Do vậy nó cung cấp được hầu hết các dịch 3G, đây là
lý do mà đôi khi EDGE được coi là mạng 2.75G.
1.5 Tổng quan các hệ thống thông tin di động thế hệ 3
Công nghệ vô tuyến 3G là sự hội tụ của nhiều hệ thống viễn thông vô tuyến
2G trong một hệ thống toàn cầu bao gồm cả các thành phần vệ tinh và mặt đất.
Một trong những đặc điểm quan trọng của 3G là khả năng thống nhất các tiêu
chuẩn ô như CDMA, GSM, TDMA. Có ba phương thức đạt được kết quả này là

WCDMA, CDMA2000 và UWC136 (Universal Wireless Communication)
i/ CDMA2000 tương thích với CDMA thế hệ hai IS-95 phần lớn đã được
sử dụng ở Mỹ.
ii/ UWC, còn được gọi là IS-136 HS, đã được đề xuất bởi TIA và thiết kế
theo chuẩn ANSI-136, một tiêu chuẩn TDMA Bắc Mỹ.
iii/ WCDMA tương thích với mạng 2G GSM phổ biến ở châu Âu và đa
phần châu Á. WCDMA sử dụng băng tần 5Mhz và 10 Mhz, tạo nên một nền
tảng thích hợp cho các nhiều ứng dụng. Nó có thể đặt trên các mạng GSM,
TDMA hay IS-95 sẵn có. Mạng WCDMA sẽ được sử dụng cho các ứng dụng
tốc độ cao và các hệ thống 2G được sử dụng cho các cuộc gọi thoại thông
thường.
16
1.6 So sánh giữa các mạng 2G và 3G
Như đã trình bày ở trên, mặc dù có nhiều điểm tương đồng giữa các mạng
vô tuyến 2G và 3G (và nhiều thành phần 2G và 3G được chia sẻ qua các chức
năng tương tác), vẫn có rất nhiều điểm khác biệt giữa hai công nghệ này.
Bảng dưới đây so sánh sự khác biệt về mạng lõi, phần vô tuyến và một số
khía cạnh khác của các mạng di động thế hệ 2; thế hệ 2.5 và thế hệ 3.
Đ
ặc
điểm
2G 2G+ 3G
M
ạng lõi
MSC/VLR
, GMSC,
HLR/AuC/
EIR

MM, CM,

BSSAP, SCCP,
ISUP,TCAP,
MAP, MTP3,
MTP2, MTP1
TDM
transport
MSC/VLR,
GMSC, SGSN,
GGSN,
HLR/AuC/EIR, CGF
GMM/SM/SMS,
MM, CM, GTP,
SNDCP,NS, FR,
LLC, BSSGP,
BSSAP, BSSAP+,
SCCP, TCAP,
MAP, ISUP, MTP3,
MTP2, MTP1
TDM, Frame
Relay transport
3G MSC/VLR (thêm
các tính năng tương tác và
chuyển mã), GMSC,
HLR/AuC/EIR, 3G-
SGSN,
GGSN, CGF
GMM/SM,MM,CM,B
SSAP,
RANAP,GTP,SCCP,
MTP3B, M3UA,

SCTP,
Q.2630.1 (NNI),
TCAP,
MAP, ISUP, MTP3,
MTP2,
MTP1, Q.2140,
SSCOP
17
ATM, IP transport
Tr
uy
nhập
vô
tuyến
BTS,
BSC, MS
FDMA,
TDMA, CDMA
MM, CM,
RR,
LAPDm,LAPD,
BSSAP,SCCP,
MTP3,
MTP2, MTP1
BTS, BSC, MS
TDMA, CDMA,
EDGE
MAC, RLC,
GMM/SM/SMS,LLC,
SNDCP, BSSGP, NS,

FR,RR,BSSAP,
SCCP, MTP3,
MTP2, MTP1
Node B, RNC, MS
W-CDMA,
CDMA2000,
IWC-136
GMM/SM, MAC,
RLC,
PDCP,RRC,Q.2630.1(
UNI+
NNI),NBAP, RNSAP,
RANAP, SCCP,
MTP3B,
M3UA, SCTP, GTP-
U,
Q.2140, Q.2130,
SSCOP,
CIP
T
hiết bị
cầm
tay
Đầu cuối
chỉ phục vụ
thoại
Loại thiết bị mới
cho TDMA và
CDMA, các thiết bị
thoại và số liệu.

Hỗ trợ WAP,
chưa
hỗ trợ đa dịch vụ
Loại thiết bị mới, đa
chủng loại cho thoại, dữ
liệu, truyền hình
Hỗ trợ WAP và đa
dịch vụ
C HLR, HLR, VLR, HLR, VLR, EIR,AuC
18
ơ sở dữ
liệu
VLR, EIR, AuC EIR, AuC tăng cường
T
ốc độ
dữ liệu
9.6 Kbps 57.6 Kbps
(HSCSD)
115Kbps
(GPRS)
384 Kbps
(EDGE)
2Mbps
Ứ
ng
dụng
Thoại và
bản tin ngắn
(SMS)
SMS, Internet Internet, đa dịch vụ

C
huyển
vùng
Bị giới
hạn
Bị giới hạn Toàn cầu
Bàng 1.1: So sánh giữa 2G, 2.5G và 3G
19
CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ AN NINH TRONG THÔNG
TIN DI ĐỘNG
2.1 Mở đầu
Một trong những vấn đề đáng quan tâm khi thực hiện các giải pháp di
dộng và vô tuyến là an ninh số liệu. Việc đảm bảo an toàn và bảo mật số liệu
hãng trong môi trường vô tuyến là một điều tương đối khó, thêm vào đó việc
truyền dẫn số liệu qua mạng vô tuyến và lưu trữ số liệu di động làm nhiệm vụ
trở nên khó khăn hơn. Một số công nghệ an toàn và bảo mật hiện nay cho phép
tạo nên các giải pháp truyền tin di động được đảm bảo từ đầu cuối tới đầu cuối.
Các công nghệ này cần phải được hợp nhất vào trong ứng dụng từ lúc bắt đầu
thiết kế cho tới khi thực hiện xong.
Việc chủ yếu là phải đảm bảo an ninh toàn bộ mọi mặt của hệ thống, bởi
vì những kẻ ác ý sẽ luôn tấn công vào những phần yếu nhất của hệ thống. Thế
nên rõ ràng việc tồn tại một liên kết yếu là rất nguy hiểm. Để có thể thực hiện
được một một môi trường thực sự an ninh cần phải có cả công nghệ chuẩn và
chính sách an ninh cộng đồng. Điều này sẽ giúp đảm bảo rằng mọi mặt của hệ
thống được an toàn.
Phần này này sẽ giới thiệu một cách tổng quan về các khái niệm an ninh
chung, trước tiên là các yếu tố cần thiết để có xây dựng một môi trường đảm bảo
an ninh, sau đó là các nguy cơ an ninh chính và những thách thức gặp phải khi
xây dựng kiến trúc an ninh trong môi trường vô tuyến và di động. Các giải pháp
nhằm đảm bảo an ninh thông tin sẽ được đề cập ở chương 3

1.2 Các yếu tố cần thiết để tạo một môi trường an ninh
Để đảm bảo an ninh từ đầu cuối tới đầu cuối cần phải thực hiện trên toàn
bộ môi trường bao gồm truy nhập hãng, các thành phần thuộc lớp trung gian,và
các ứng dụng Client. An ninh từ đầu cuối tới đầu cuối có nghĩa là số liệu được
an toàn trong toàn bộ tuyến hành trình từ người gửi đến người nhận, thường là
từ ứng dụng Client tới Server hãng. Điều này không đơn giản chỉ là mật mã hoá
số liệu. Trong phần này sẽ nghiên cứu năm vấn đề cần để tạo một môi trường di
16
động an toàn. Việc hiểu được các vấn đề này và tác động của chúng trên ứng
dụng di động có tính chất quyết định để tạo nên các ứng dụng an ninh.
2.2.1 Nhận thực
Nhận thực là việc xử lý xác nhận những người đó và tổ chức đó là ai và
họ cần cái gì. Đối với mạng di động nhận thực được thực hiện tại hai mức: Mức
mạng và mức ứng dụng. Mức mạng yêu cầu người dùng phải được nhận thực
trước khi người đó được phép truy nhập. Điều này hoàn toàn có thể được thực
hiện dựa trên thiết bị hay modem đang sử dụng, hoặc rõ ràng hơn là sử dụng các
cơ chế khác nhau. Tại lớp ứng dụng, nhận thực được thực hiện ở cả hai ứng
dụng: Client và Server hãng. Để có thể truy nhập vào số liệu hãng, Client cần
phải chứng minh với Server rắng nó được phép. Đồng thời, trước khi Client cho
phép một Server bên ngoài được kết nối với nó, ví dụ trong trường hợp Server
cần đẩy một vài nội dung nào đó tới Client, thì Server đó phải tự nhận thực tới
ứng dụng Client. Phương pháp nhận thực đơn giản nhất và cũng kém an toàn
nhất là một tổ hợp mật khẩu hay tên người dùng, các phương pháp tiện ích hơn
là sử dụng chứng nhận số hoặc chữ ký số.
2.2.2 Tính toàn vẹn dữ liệu
Tính toàn vẹn dữ liệu là sự đảm bảo dữ liệu trong câu hỏi không bị biến
đổi hoặc bị xuyên tạc theo một cách nào đó trong suốt quá trình truyền dẫn từ
người gửi tới người nhận. Điều này có thể thực hiện bằng cách mật mã hoá số
liệu phối hợp với một tổng kiểm tra mật mã hoặc với mã nhận thực bản tin
(MAC – Message Authentication Code). Thông tin này được mã hoá vào chính

bên trong bản tin đó bằng cách áp dụng một thuật toán đối với bản tin. Khi
người nhận nhận được bản tin, họ sẽ tính toán MAC và so sánh với MAC được
mã hoá trong bản tin để xem các mã này có giống nhau không. Nếu giống,
người nhận có thể tin tưởng rằng bản tin đó không bị sửa đổi. Còn nếu các mã
này không giống nhau, người nhận có thể loại bỏ bản tin này.
2.2.3 Tính bí mật
Tính bí mật là một trong những mặt quan trọng nhất của an ninh và
thường được đề cập đến nhiều nhất. Bí mật có nghĩa là duy trì tính riêng tư của
17
số liệu, đảm bảo số liệu không bị người khác xem. Bình thường, khi người dùng
lo lắng về độ an toàn của một hệ thống, họ thường lo lắng về độ an toàn của các
thông tin nhạy cảm như số thẻ tín dụng, giấy ghi sức khoẻ, những thông tin này
có thể bị người khác có chủ tâm xấu xem trộm. Cách chung nhất để ngăn ngừa
sự xâm phạm này là mật mã hoá số liệu. Việc xử lý này bao gồm mật mã hoá
nội dung của bản tin thành một dạng mà những người khác không thể đọc được
trừ người nhận đã được chỉ định.
2.2.4 Phân quyền
Phân quyền là công việc xử lý định ra mức độ truy nhập của người sử
dụng, rằng người đó được phép hay không được phép thực hiện một hoạt động
nào đó. Phân quyền thường luôn đi kèm với nhận thực. Khi một người dùng đã
được nhận thực, hệ thống sẽ cân nhắc xem người đó được phép làm những gì.
Danh sách điều khiển truy nhập (ACLs: Access Control Lists) thường được sử
dụng để thực hiện điều này. Chẳng hạn, mọi người dùng chỉ có thể được phép
truy nhập và đọc một tập số liệu trong khi nhà quản trị hoặc một số đối tượng
đáng tin cậy nào đó có thể được phép ghi trên số liệu đó.
2.2.5 Tính không thể phủ nhận
Tính không thể phủ nhận có nghĩa là khiến một số người phải chịu trách
nhiệm đối với các phiên giao dịch mà họ đã tham dự. Nó bao gồm việc nhận
dạng ra những người này theo một cách nào đó mà họ không thể phủ nhận sự
dính dáng của họ trong phiên giao dịch. Tính không thể phủ nhận có nghĩa là cả

người gửi lẫn người nhận một bản tin đều có thể chứng minh được với một
người thứ ba rằng người gửi thực sự là đã gửi bản tin và người nhận đã nhận
được chính bản tin đó. Để thực hiện được điều này, mỗi một phiên giao dịch cần
phải được đóng dấu bằng một chữ ký số mà chữ ký này có thể được một người
dùng thứ ba thẩm tra và gán tem thời gian.
2.3 Các nguy cơ an ninh mạng
Việc xây dựng một giải pháp an ninh sẽ là khó nếu như không có sự nhận
biết nào về các mối nguy cơ an ninh mạng. Do vậy, sau khi xem xét những vấn
đề cần thiết đối với một môi trường an ninh, phần này sẽ xem xét bốn nguy cơ
18
an ninh mạng: Làm giả, thăm dò, làm sai lệch số liệu, và đánh cắp. Bất kể dữ
liệu đang truyền hay không, bất kể môi trường truyền là môi trường hữu tuyến
hay vô tuyến đều cần phải đề phòng các mối nguy hiểm này.
Chú ý: Để đơn giản hoá thuật ngữ, các truy nhập vào dũ liệu hoặc các hệ
thống thông qua kẽ hở an ninh sẽ coi như là truy nhập trái phép.
2.3.1 Giả mạo (Spoofing)
Giả mạo là âm mưu của một người nào đó nhằm đạt được sự truy nhập
trái phép tới một ứng dụng hoặc hệ thống bằng cách giả mạo thành một người
nào đó. Sau khi kẻ giả mạo truy nhập vào được, họ có thể sẽ tạo các câu trả lời
giả cho các bản tin để có thể thu thập nhiều thông tin hơn và truy nhập tới các
phần khác của hệ thống. Sự giả mạo là một vấn đề chính đối với an ninh Internet
do đó cũng là vấn đề đối với an ninh mạng Internet không dây, bởi vì một kẻ giả
mạo có thể làm cho các người dùng ứng dụng tin rắng họ đang thông tin với đối
tượng đáng tin cậy chẳng hạn như ngân hàng của họ, nhưng sự thực họ lại đang
thông tin với một tổ chức tấn công. Một cách vô tình, những người dùng lại
thường xuyên cung cấp thêm thông tin hữu ích cho kẻ tán công có thể truy nhập
tới các phần khác hoặc người dùng khác của hệ thống
Thăm dò, sẽ được mô tả dưới đây, thường được sử dụng kết hợp với giả
mạo nhằm lấy được đủ thông tin để có thể truy nhập tới hệ thống. Cũng chính
bởi lí do này, cần phải thực hiện cả nhận thực và mật mã hoá để chống lại sự giả

mạo.
2.3.2 Thăm dò (Sniffing)
Thăm dò là kỹ thuật được sử dụng để giám sát lưu lượng số liệu trên mạng.
Ngoài mục đích sử dụng đúng dắn, thăn dò thường được sử dụng kết hợp với
bản sao trái phép số liệu mạng. Thăm dò về bản chất là nghe trộm điện tử. Bằng
cách nghe ngóng số liệu trên mạng, những người dùng trái phép có thể có được
các thông tin nhạy cảm giúp họ có thể tấn công mạnh hơn vào các người dùng
ứng dụng, các hệ thống hãng, hoặc cả hai.
Thăm dò rất nguy hiểm bởi việc thực hiện nó đơn giản lại khó bị phát hiện.
Hơn nữa các công cụ thăm dò dễ kiếm lại dễ định hình. Thực tế các phương
19
pháp thăm dò Ethernet xuất hiện cùng với các phần mềm Microsolf Windown
NT và Windown 2000, rất may là các phương pháp này dễ phát hiện. Để có thể
chống lại các phương pháp thăm dò khác tinh vi hơn thì mật mã hoá sô liệu là
công cụ bảo vệ tốt nhất, nếu một người dùng trái phép truy nhập được vào
nguồn số liệu đã được mật mã hoá thì họ cũng không có cách nào giải mã được
số liệu. Điều này đòi hỏi giao thức mật mã hoá đang được sử dụng phải gần như
không thể phá vỡ. Nhiều người dùng mạng WLAN đã phát hiện ra rằng mật mã
hoá WEP (Wired Equivalent Privacy) thường không đủ khả năng bảo vệ số liệu
của họ.
2.3.3 Làm sai lệch số liệu (Tampering)
Làm sai lệch số liệu có thể gọi là sự tấn công vào tính toàn vẹn của
số liệu, bao gồm việc sửa đổi ác ý số liệu khỏi dạng ban đầu, thường xảy ra đối
với số liệu đang được truyền, mặc dù nó vẫn xảy ra đối với số liệu lưu trữ trên
thiết bị Server hoặc Client. Sau đó số liệu đã bị sửa đổi đưa trở lại vị trí ban đầu.
Việc thực hiện mật mã hoá số liệu, nhận thực, phân quyền là những phương
pháp để chống lại các tấn công làm sai lệch số liệu.
2.3.4 Đánh cắp (Theft)
Đánh cắp thiết bị là một vấn đề cố hữu trong tính toán di động, nó không
chỉ làm người dùng mất chính thiết bị đó mà còn cả số liệu bí mật nào đó có thể

được lưu trên thiết bị này. Đây có thể là một nguy cơ khá lớn đối với các ứng
dụng Client thông minh khi chúng thường lưu trữ dữ liệu cố định, mang bản
chất bí mật. Chính bởi các lí do trên, cần phải tuân thủ các nguyên tắc sau khi
cần bảo vệ thiết bị di động của mình.
1. Khoá các thiết bị bằng một tổ hợp tên người dùng/mật khẩu
nhằm tránh sự truy nhập dễ dàng.
2. Yêu cầu nhận thực để truy nhập tới một ứng dụng nào đó có
trên máy di động.
3. Không lưu trữ các mật khẩu trên thiết bị.
4. Mật mã hoá tất cả những nơi lưu trữ số liệu cố định.
20
5. Thực hiện các chính sách an ninh đối với các người dùng di
động.
Nhận thực và mã hoá, cùng vói chính sách an ninh đều cần thiết để tránh
sự truy nhập số liệu ác ý từ thiết bị bị đánh cắp hoặc bị mất. Rất may vấn dề này
không nghiêm trọng đối với các ứng dụng Internet không dây khi chúng lưu trữ
số liệu bên ngoài bộ nhớ đệm của trình duyệt.
2.4 Những thách thức trong môi trường nối mạng vô tuyến
Các mạng vô tuyến đã mở rộng phạm vi và tính linh loạt trong truyền
thông và tính toán bằng nhiều phương tiện giúp cho việc thông tin liên lạc trở
nên cực kì thuận lợi. Tuy nhiên, môi trường nối mạng vô tuyến lại luôn biến
động, độ tin cậy thấp và là môi trường hở dẫn đến có nhiều nguy cơ bị xâm
phạm và bị lừa gạt hơn là cơ sở hạ tầng mạng cố định. Tập các nhân tố này tác
động đến vấn đề an ninh thông tin và nhận thực trong các môi trường nối mạng
vô tuyến, chúng tạo nên các thử thách thật sự mà các nhà thiết kế hệ thống và
kiến trúc an ninh cần phải vượt qua. Đó là: Việc truy nhập tới tài nguyên từ xa
thường chậm và đôi lúc lại bị gián đoạn tạm thời, tính di động của người sử
dụng làm tăng độ biến động của thông tin, tính di chuyển được của thiết bị dẫn
đến tính sẵn sàng của tài nguyên bị hạn chế khi cần xử lý trong môi trường tính
toán di động. Thử thách đặt ra đối với nhà thiết kế tính toán di động là thích ứng

hệ thống với môi trường nối mạng vô tuyến sao cho nó vẫn hoạt động tốt với
những yếu tố này.
2.4.1 Thách thức thứ nhất: Các liên kết mạng vô tuyến
Như định nghĩa, mạng vô tuyến phụ thuộc vào các liên kết truyền
thông vô tuyến, điển hình sử dụng tín hiệu vô tuyến để thực hiện truyền thông
tin qua ít nhất một phần quan trọng trong cơ sở hạ tầng mạng. Lợi thế lớn nhất
của công nghệ truyền thông vô tuyến là nó có thể hỗ trợ sự truyền thông liên tục
với một thiết bị có thể di chuyển được, chẳng hạn đó là một máy điện thoại di
động tổ ong hay là một thiết bị hỗ trợ cá nhân số, đó chính là sự di động. Tuy
nhiên trong nhiều trường hợp, việc sử dụng các liên kết vô tuyến lại làm nảy
21