mạng cục bộ không dây WLAN và một số vấn đề bảo mật cho mạng không dây Wi- Fi

Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời gian gần đây chúng ta thường nghe nói về WiFi và Internet không dây.
Thực ra, WiFi không chỉ được dùng để kết nối Internet không dây mà còn dùng để kết
nối hầu hết các thiết bị tin học và viễn thông quen thuộc như máy tính, máy in, PDA,
điện thọai di động mà không cần dây cáp nối, rất thuận tiện cho người sử dụng.
Mạng không dây là một trong những bước tiến lớn của ngành máy tính. Truy cập
Internet trở thành nhu cầu quen thuộc đối với mọi người.
Tuy nhiên, để có thể kết nối Internet người sử dụng phải truy nhập Internet từ một
vị trí cố định thông qua một máy tính kết nối vào mạng. Điều này đôi khi gây ra rất
nhiều khó khăn cho những người sử dụng khi đang di chuyển hoặc đến một nơi không
có điều kiện kết nối vào mạng.
Xuất phát từ yêu cầu mở rộng Internet, WLAN đã được nghiên cứu và triển khai
ứng dụng trong thực tế. Với những tính năng hỗ trợ đáp ứng được băng thông, triển khai
lắp đặt dễ dàng và đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật, kinh tế. Chẳng hạn việc sử dụng
công nghệ Internet không dây Wi- Fi cho phép mọi người truy cập và lấy thông tin ở bất
kỳ vị trí nào như bến xe, nhà ga, sân bay,…
Khi nghiên cứu triển khai ứng dụng công nghệ WLAN, người ta đậc biệt quan tâm
tới tính bâo mật an toàn thông tin của nó. Do môi trường truyền dẫn vô tuyến nên
WLAN rất dễ bị rò rỉ thông tin do tác động của môi trường bên ngoài, đặc biệt là sự tấn
công của các Hacker.
Do đó, đi đôi với phát triển WLAN phải phát triển các khả năng bảo mật WLAN
an toàn, để cung cấp thông tin hiệu quả, tin cậy cho người sử dụng.
Từ những yêu cầu đó, Luận văn này sẽ trình bày đề tài về mạng cục bộ không dây
WLAN và một số vấn đề bảo mật cho mạng không dây Wi- Fi với nội dung gồm 3
chương:
Chương 1: Tổng quan mạng cục bộ không dây WLAN
Chương 2: Các tiêu chuẩn của mạng WLAN
Chương 3: Một số vấn đề bảo mật cho mạng không dây Wi- Fi
Trong quá trình thực hiện đề tài, do hạn chế về thời gian và lượng kiến thức cũng
như kinh nghiệm thực tế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong sự

đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
1
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY WLAN
1.1 Giới thiệu
Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học, công nghệ thông tin và viễn thông,
ngày nay các thiết bị di động công nghệ cao như máy tính xách tay laptop, máy tính bỏ
túi palm top, điện thoại di động, máy nhắn tin… không còn xa lạ và ngày càng được sử
dụng rộng rãi trong những năm gần đây. Nhu cầu truyền thông một cách dễ dàng và tự
phát giữa các thiết bị này dẫn đến sự phát triển của một lớp mạng di động không dây
mới, đó là mạng WLAN. WLAN cho phép duy trì các kết nối mạng không dây, người
sử dụng duy trì các kết nối mạng trong phạm vi phủ sóng của các điểm kết nối trung
tâm. Phương thức kết nối mới này thực sự đã mở ra cho người sử dụng một sự lựa chọn
tối ưu, bổ xung cho các phương thức kết nối dùng dây.
WLAN là mô hình mạng được sử dụng cho một khu vực có phạm vi nhỏ như một
tòa nhà, khuôn viên của một công ty, trường học. Nó là loại mạng linh hoạt có khả năng
cơ động cao thay thế cho mạng cáp đồng truyền thống và bắt đầu phát triển vào giữa
thập kỉ 80 của thế kỷ XX bởi tổ chức FCC (Federal Communications Commission).
WLAN sử dụng sóng vô tuyến hay hồng ngoại để truyền và nhận dữ liệu thông qua
không gian, xuyên qua tường trần và các cấu trúc khác mà không cần cáp. WLAN cung
cấp tất cả các chức năng và các ưu điểm của một mạng LAN truyền thống như Ethernet
hay Token Ring nhưng lại không bị giới hạn bởi cáp. Ngoài ra WLAN còn có khả năng
kết hợp với các mạng có sẵn, WLAN kết hợp rất tốt với LAN tạo thành một mạng năng
động và ổn định hơn. WLAN là mạng rất phù hợp cho việc phát triển điều khiển thiết bị
từ xa, cung cấp mạng dịch vụ ở nơi công cộng, khách sạn, văn phòng. Sự phát triển
ngày càng tăng nhanh của các máy tính xách tay nhỏ gọn hơn, hiện đại hơn và rẻ hơn đã
thúc đẩy sự tăng trưởng rất lớn trong công nghiệp WLAN những năm gần đây.

WLAN sử dụng băng tần ISM (băng tần phục vụ công nghiệp, khoa học, y tế :
2.4GHz và 5GHz ), vì thế nó không chịu sự quản lý của chính phủ cũng như không cần
cấp giấy phép sử dụng. Sử dụng WLAN sẽ giúp các nước đang phát triển nhanh chóng
tiếp cận với các công nghệ hiện đại, nhanh chóng xây dựng hạ tầng viễn thông một cách
thuận lợi và ít tốn kém.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm phục vụ cho WLAN theo các
chuẩn khác nhau như: IrDA (Hồng ngoại), OpenAir, BlueTooth, HiperLAN 2, IEEE
802.11b, IEEE 802.11a, 802.11g (Wi-Fi), …trong đó mỗi chuẩn có một đặc điểm khác
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
2
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
nhau. IrDA, OpenAir, BlueTooth là các mạng liên kết trong phạm vi tương đối nhỏ:
IrDA (1m), OpenAir(10m), Bluetooth (10m) và mô hình mạng là dạng peer-to-peer tức
là kết nối trực tiếp không thông qua bất kỳ một thiết bị trung gian nào. Ngược lại,
HiperLAN và IEEE 802.11 là hai mạng phục vụ cho kết nối phạm vi rộng hơn khoảng
100m, và cho phép kết nối 2 dạng: kết nối trực tiếp, kết nối dạng mạng cơ sở (sử dụng
Access Point) . Với khả năng tích hợp với các mạng thông dụng như (LAN, WAN),
HiperLAN và Wi-Fi được xem là hai mạng có thể thay thế hoặc dùng để mở rộng mạng
LAN.
Ứng dụng lớn nhất của WLAN là việc áp dụng WLAN như một giải pháp tối ưu
cho việc sử dụng Internet. Mạng WLAN được coi như một thế hệ mạng truyền số liệu
mới cho tốc độ cao được hình thành từ hoạt động tương hỗ của cả mạng hữu tuyến hiện
có và mạng vô tuyến. Mục tiêu của việc triển khai mạng WLAN cho việc sử dụng
internet là để cung cấp các dịch vụ số liệu vô tuyến tốc độ cao.
1.2 Quá trình phát triển của mạng WLAN
Mạng WLAN, với đặc tính “không dây” nó rất linh động trong điều kiện người
dùng di động hay trong các cấu hình tạm thời. Các mạng LAN không dây đang ngày
càng được ưa chuộng và phát triển trên thế giới. Với các ưu điểm nổi trội như: dễ dàng
cải thiện năng suất, cài đạt nhanh, đơn giản và linh hoạt, dễ cấu hình không đòi hỏi cơ
sở hạ tầng cồng kềnh như các mạng LAN truyền thống, đặc biệt là hiệu quả trong các

vùng khó thực hiện bằng dây và đòi hỏi có thẩm mỹ cao…, WLAN phát triển rất nhanh
chóng và đang dần thay thế cho các mạng có dây trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Quá trình phát triển của các mạng WLAN được sơ lược qua:
Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà sản
xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz. Những giải pháp này
(không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps,
thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng cáp hiện thời.
Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sử dụng
băng tần 2.4Ghz. Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn
nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được công bố
rộng rãi. Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những dãy tần số
khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn mạng không dây
chung.
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
3
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
Năm 1997, Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) đã phê
chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI (Wireless
Fidelity) cho các mạng WLAN. Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu,
trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2.4Ghz.
Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là các chuẩn 802.11a
và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu). Và những thiết bị
WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không dây vượt
trội. Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền dữ
liệu có thể lên tới 11Mbps. IEEE 802.11b được tạo ra nhằm cung cấp những đặc điểm
về tính hiệu dụng, thông lượng (throughput) và bảo mật để so sánh với mạng có dây
thông thường.
Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thể truyền
nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ truyền dữ liệu lên
đến 54Mbps. Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g cũng có thể tương thich

ngược với các thiết bị chuẩn 802.11b.
Hình 1.1: Quá trình phát triển của mạng WLAN
1.3 Phân loại mạng WLAN
Các mạng WLAN có thể được phân loại thành mạng WLAN vô tuyến và WLAN
hồng ngoại. Các mạng WLAN vô tuyến có thể dựa trên quá trình truyền dẫn băng hẹp
hay truyền dẫn trải phổ trong khi đó đối với các WLAN hồng ngoại có thể là khuyếch
tán hay được định hướng. Dưới đây đề cập cơ bản các mạng WLAN vô tuyến và hồng
ngoại, có đánh giá điểm mạnh cũng như điểm yếu của mỗi loại.
1.3.1 Các WLAN vô tuyến
Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ. Khái niệm về trải
phổ đảm bảo quá trình truyền thông tin cậy và an toàn. Trải phổ đề cập đến các sơ đồ tín
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
4
2.4 GHz
1 & 2 Mbps860 Kbps
900 MHz
Proprietary
11 Mbps
Theo tiªu chuÈn
IEEE 802.11
®­îc phª chuÈn

2.4 GHz
Radio
Network
Speed
1 & 2 Mbps860 Kbps
900 MHz
§éc quyÒn
1986

1988 199
0
199
2
1994 1996
1998 200
0
200
2
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
hiệu dựa trên một số dạng mã hoá (độc lập với thông tin được phát đi) và chúng sử dụng
băng thông lớn hơn nhiều so với yêu cầu để truyền tín hiệu. Băng thông lớn hơn có
nghĩa là nhiễu và các hiệu ứng fading đa đường chỉ ảnh hưởng một phần đến quá trình
truyền dẫn trải phổ. Vì vậy mà năng lượng tín hiệu thu hầu như không đổi theo thời
gian. Điều này cho phép tách sóng dễ dàng khi máy thu được đồng bộ với các tham số
của tín hiệu trải phổ. Các tín hiệu trải phổ có khả năng hạn chế nhiễu và gây khó khăn
cho quá trình phát hiện và chặn tín hiệu trên đường truyền. Có hai kỹ thuật trải phổ: Trải
phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) và trải phổ nhảy tần (FHSS).
1.3.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)
Đây là công nghệ trải phổ tần số rộng sử dụng phương pháp tạo ra một mẫu bít
thừa cho mỗi bít sẽ truyền đi, bít này được gọi là chíp hoặc mã chíp. Mã chíp càng dài
khả năng khôi phục tín hiệu gốc càng cao. Khó khăn trong phương pháp này là tốn
nhiều băng thông.
Tỷ lệ chíp sử dụng trên một bít gọi là tỷ lệ trải phổ. Tỷ lệ này càng cao sẽ giúp cho
khả năng chống nhiễu khi truyền tin hiệu, trong khi tỷ lệ này thấp sẽ giúp tăng băng
thông cho các thiết bị di dộng. Thuật toán đặc biệt được sử dụng để khôi phục lại thông
tin mà không yêu cầu gửi lại gói tin
Có thể hiểu đơn giản hơn là mỗi bít được mã hoá thành một chuỗi các bit
Ví dụ: 1 được mà hoá thành 10011100011
và 0 sẽ được mã hoá là: 01100011100

thì khi đó việc truyền chuỗi 101 đi sẽ thành gửi đi chuỗi:
100111000110110001110010011100011
Các mã chíp thông thường nghịch đảo lẫn nhau, điều này làm cho DSSS đối phó
tốt đối với nhiễu.
Bởi vì DSSS trải rộng trên toàn phổ, nên số lượng các kênh bị chồng lên nhau
trong dải tần 2.4 Ghz là rất it (thông thường là ba kênh), vì vậy số lượng các mạng cùng
hoạt động độc lập trong một phạm vi mà không bị nhiễu là rất hạn chế.
1.3.1.2 Trải phổ nhảy tần (FHSS)
Công nghệ trải phổ này sử dụng băng tần hẹp để truyền thông tin. Với FHSS, một
chuỗi giả ngẫu nhiên được sử dụng để thay đổi đột ngột những tần số và cho phép một
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
5
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
trạm nhảy từ tần số này sang tần số khác. Tuy nhiên mỗi thiết bị WLAN vận hành theo
cách này sự thay đổi tần số sử dụng cùng một thuật toán, thuật toán FHSS sẽ phát tín
hiệu trên một tần số trong một thời gian ngắn, rồi tự động nhảy sang tần số khác để
truyền tín hiệu.
Các thiết bị truyền và nhận tín hiệu FHSS sẽ phải được đồng bộ hoá sao cho chúng
có cùng tần số tại cùng một thời điểm, để tín hiệu được đảm bảo trong suốt quá trình kết
nối.
Theo FHSS, nó có khả năng hạn chế tối đa nhiễu trên băng tần hẹp từ bên ngoài.
Bởi vì nếu FHSS bị nhiễu tại một kênh nào đó thì nó sẽ chuyển sang kênh tần khác để
gửi tín hiệu.
Theo quy định của FCC số lượng kênh tối thiểu được sử dụng trong FHSS là 75
kênh, sau này giảm xuống còn 15 và độ trễ tối đa là 400ms trên mỗi kênh.
Phương pháp FHSS cho phép xây dựng nhiều kênh mà không chồng lấn lên nhau,
nó cũng cho phép sử dụng nhiều điểm truy cập trong một vùng làm việc nếu như cần
tăng thêm lượng băng thông hoặc cần tăng thêm số người truy nhập tối đa.
Cuối cùng là sự khuyếch đại công suất là rất hiệu quả, các thiết bị FHSS sẽ tiêu
thụ ít năng lượng hơn, và như vậy các thiết bị như các thiết bị di dộng sẽ có thể kết nối

với thời gian lâu hơn mà không phải thay sạc pin.
1.3.2 Các mạng WLAN hồng ngoại
Mạng WLAN đầu tiên được phát triển sử dụng truyền dẫn hồng ngoại cách đây
khoảng chừng 20 năm. Các hệ thống này khai thác các điểm thuận lợi do sử dụng vô
tuyến hồng ngoại như là một môi trường cho truyền dẫn vô tuyến. Chẳng hạn, tia hồng
ngoại có băng thông không cấp phép rất dồi dào, nó loại bỏ được nhiễu vô tuyến, các
thiết bị hồng ngoại nhỏ và tiêu thụ ít công suất.
Không giống như các sóng vô tuyến, các tần số hồng ngoại là quá cao để thực hiện
điều chế giống như đối với các tần số vô tuyến. Vì vậy, các đường truyền hồng ngoại
thường dựa trên cơ sở điều chế xung bật- tắt và tách sóng tín hiệu quang. Quá trình
truyền dẫn xung bật- tắt được thực hiện bằng cách biến đổi cường độ (biên độ) dòng
điện trong máy phát hồng ngoại như là laser diode hay diode phát quang chẳng hạn.
Theo cách này, dữ liệu được mang đi bởi cường độ (chứ không phải là pha hay tần số)
của sóng ánh sáng. Các hệ thống hồng ngoại sử dụng hai thành phần vật lý khác nhau
(các bộ phát và các bộ tách) để phát và thu tín hiệu sóng quang. Điều này trái ngược với
các hệ thống vô tuyến vì ở đó sử dụng một anten chung để phát và thu tín hiệu.
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
6
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
Các mạng WLAN hồng ngoại khác với các mạng WLAN vô tuyến ở nhiều điểm.
Nói chung, các hệ thống vô tuyến luôn tạo ra vùng phủ rộng hơn. Mặt khác, tín hiệu vô
tuyến luôn có độ rộng băng thông hẹp hơn các tín hiệu quang mặc dù các hệ thống
thương mại vẫn chưa khai thác được hết băng thông tín hiệu quang.
1.4 Ứng dụng của hệ thống mạng WLAN
Lúc đầu WLAN chỉ được sử dụng bởi các tổ chức, công ty lớn nhưng ngày nay,
thì WLAN đã có giá cả chấp nhận được mà ta có thể sử dụng. Sau đây là một số ứng
dụng chung và phù hợp của WLAN.
1.4.1 Vai trò truy cập (Access role)
WLAN ngày nay hầu như được triển khai ở lớp access, nghĩa là chúng được sử
dụng ở một điểm truy cập vào mạng có dây thông thường. Wireless là một phương pháp

đơn giản để người dùng có thể truy cập vào mạng. Các WLAN là các mạng ở lớp data-
link như tất cả những phương pháp truy cập khác. Vì tốc độ thấp nên WLAN ít được
triển khai ở core và distribution.
Các WLAN cung cấp giải pháp cho một vấn đề khá khó đó là: khả năng di động.
Giải pháp sử dụng cellular có tốc độ thấp và mắc. Trong khi WLAN thì có cùng sự linh
hoạt nhưng lại rẻ hơn. Các WLAN nhanh, rẻ và có thể xác định ở mọi nơi.
Hình 1.2: Access Role
1.4.2 Mở rộng mạng (Network extension)
Các mạng không dây có thể được xem như một phần mở rộng của một mạng có
dây. Khi muốn mở rộng một mạng hiện tại, nếu cài đặt thêm đường cáp thì sẽ rất tốn
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
7