An toàn mạng không dây

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ
KHOA AN TOÀN THÔNG TIN


BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC

PHÂN TÍCH HỆ THỐNG AN TOÀN THÔNG TIN
Đề tài: Tìm hiểu các giải pháp đảm bảo an toàn cho

mạng không dây và ứng dụng vào đảm bảo an toàn cho
mạng không dây thuộc cơ sở 1

Giáo viên hướng dẫn : Vũ Thị Vân
Nhóm 12 : Nguyễn Văn Minh Khánh Dương
Lê Hải Anh
Phùng Văn Dương
Bùi Thị Hoài

HÀ NỘI, 2015

MỤC LỤC


Mục lục

Trang

Danh mục các chữ viết tắt ............................................................................. 3
Danh mục các bảng

.................................................................... …….5

Danh mục các hình vẽ

............................................................................. .6

MỞ ĐẦU ...............................................................................................……..8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY ................... …….10
1.1.

TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY VÀ CÁC CÔNG NGHỆ ỨNG

1.1.1.

Sự phát triển của mạng không dây ..............................................10

1.1.2.

Các công nghệ ứng dụng trong mạng không dây .......................19

1.1.3.

Các kỹ thuật điều chế trải phổ......................................................20

1.2. MÔ HÌNH MẠNG WLAN ...........................................................................23
1.2.1. Giới thiệu ...........................................................................................23
1.2.2. Ưu điểm của mạng WLAN................................................................23
1.2.3. Hoạt động của mạng WLAN ............................................................24
1.2.4. Các mô hình của mạng WLAN..................................................24
1.2.5. Cự ly truyền sóng, tốc độ truyền dữ liệu .....................................25
1.3. CHUẨN IEEE 802.11 CHO MẠNG WLAN .............................................25

1.3.1. Giới thiệu .....................................................................................25
1.3.2. Nhóm lớp vật lý PHY ..................................................................26
1.3.3. Nhóm lớp liên kết dữ liệu MAC .................................................27
1.3.4. Các kiến trúc cơ bản của chuẩn 802.11 .......................................28
1.3.5. Các quá trình cơ bản diễn ra trong mô hình Infrastructure..........30
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN NINH AN TOÀN CHO
MẠNG KHÔNG DÂY .................................................33

2.1. THỰC TRẠNG MẤT AN NINH AN TOÀN CỦA MẠNG KHÔNG DÂY
2.1.1. Khái niệm an ninh an toàn thông tin ...........................................33
2.1.2. Đánh giá vấn đề an toàn, bảo mật hệ thống ................................33
2.1.3. Các nguy cơ mất an ninh an toàn trong mạng không dây ......... .35
.


2.2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA MẬT MÃ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC ĐẢM
BẢO AN TOÀN VÀ BẢO MẬT MẠNG KHÔNG DÂY ..................41

2.2.1. Giới thiệu chung .........................................................................41
2.2.2. Hệ mật mã khóa đối xứng ..........................................................41
2.2.3. Hệ mật mã khóa công khai .........................................................42
2.3. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN NINH AN TOÀN
CHO MẠNG WLAN ......................................................................44

2.3.1. Phương pháp bảo mật dựa trên WEP ........................................44
2.3.2. Phương pháp bảo mật dựa trên TKIP ........................................53
2.3.3. Phương pháp bảo mật dựa trên AES-CCMP..............................61
2.4 VNP………………………………………………………………….
2.5 LỌC ………………………………………….................................
CHƯƠNG 3: CÁCH THỨC CÀI ĐẶT ÁP DỤNG CHO CÁC GIẢI PHÁP

ĐƯỢC LỰA CHỌN CHO CS1……………………………...74

CHƯƠNG 4: DEMO GIẢI PHÁP LỰA CHỌN
KẾT LUẬN .............................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Từ gốc

Nghĩa tiếng Việt

AES

Advanced Encryption Standard

Chuẩn mã hóa tiên tiến

AMPS

Advanced Mobile Phone System

Hệ thống điện thoại di
động tiên tiến

AP

Access Point

Điểm truy cập

BS

Base Station

Trạm cơ sở

BSS

Basic Service Set

CCM

Counter Mode - CBC MAC

CCMP

Counter Mode - CBC MAC

CCM CDMA

Code Division Multiple Access

Tập dịch vụ cơ bản
Mode mã hóa CBC
Protocol Giao thức mã hóa
Đa truy nhập phân chia
theo mã

CRC

.

Cyclic Redundancy Check

Kiểm tra dư thừa vòng


DECT

Digital Enhanced Cordless

Viễn thông cố định

Telecommunications

không dây kỹ thuật số
nâng cao

DOS

Denial Of Service

Từ chối dịch vụ

DSSS

Direct Sequence Spread Spectrum

Trải phổ dãy trực tiếp

ESS

Extended Service Set

FHSS

Frequency Hopping Spread Spectrum

GPRS

Tập dịch vụ mở rộng

General Packet Radio Service

Trải phổ nhảy tần

Dịch vụ vô tuyến gói chung

GSM

Group Special Mobile

Nhóm đặc biệt về di động

HSCSD

High Speed Circuit Switched Data

Mạch chuyển dữ liệu tốc
độ cao

IBSS

Independent Basic Service Set

ICV

Integrity Check Value

IEEE

Giá trị kiểm tra tính toàn vẹn

Institute of Electrical and

Viện Công nghệ

Electronics Engineers
IETF

Tập dịch vụ cơ bản độc lập

điện và điện tử

Internet Engineering Task Force

Hiệp hội kỹ sư tham
gia phát triển về internet

IMTS

Improved Mobile Telephone System

Hệ thống điện thoại di động
cải tiến

MAC

Message Authentication Code

MIC

Message Integrity Code

PDU MAC

Protocol Data Unit

MSC

Mobile Switching Center

MSDU MAC

Service Data Unit

Mã chứng thực gói tin
Mã toàn vẹn gói tin 4
Đơn vị dữ liệu giao thức MAC
Trung tâm chuyển mạch di động

Đơn vị dữ liệu dịch vụ

MAC MTS

Mobile Telephone System

Hệ thống điện thoại di động

NMT

Nordic Mobile Telephony

Hệ thống điện thoại di động Bắc Âu

OFDM

Orthogonal Frequency

Ghép kênh phân chia

Division Multiplexing

theo tần số trực giao

PAN

Personal Area Network

PBX

Private Brach Exchange

.

Mạng vùng cá nhân
Tổng đài nhánh riêng


PHS

Personal Handy-phone System

Hệ thống điện thoại cầm tay cá nhân

PSTN

Packet Switched Telephone Network

Mạng điện thoại chuyển mạch
gói

RF

Radio Frequency

SMS
STA
TACS

Tần số sóng vô tuyến

Short Message Service
Wireless Station

Dịch vụ nhắn tin ngắn
Thiết bị có hỗ trợ mạng không dây

Total Access Communication System

Hệ thống truyền thông truy cập
hoàn toàn

TDMA

Time Division Multiple Access

Đa truy nhập phân chia theo
thời gian

TKIP
WEP

Temporal Key Integrity Protocol
Wired Equivalent Privacy

Giao thức toàn vẹn khóa thời gian
Bảo mật tương đương mạng hữu
tuyến

WLAN

WPA

Wireless Local Area Network
Wi-Fi Protected Access T

Mạng cục bộ không dây
ruy cập mạng Wifi an toàn

DANH MỤC CÁC BẢNG
Hình 1.1: Mô hình mạng Ad-hoc (hay mạng ngang hàng)
Hình 1.2: Mô hình Infrastructure Mode
Hình 2.1: Phần mềm bắt gói tin Ethereal
Hình 2.2: Phần mềm thu thập thông tin hệ thống mạng không dây NetStumbler
Hình 2.3 : Mô tả quá trình tấn công theo kiểu chèn ép
Hình 2.4 : Mô tả quá trình tấn công theo kiểu thu hút
Hình 2.5: Mô hình hệ mật mã khóa đối xứng Hình
Hình 2.6 : Mô hình hệ mật mã khóa công khai
Hình 2.7: Quá trình chứng thực diễn ra trong WEP
Hình 2.8 : Thêm ICV
Hình 2.9 : Thêm IV và KeyID

.


LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với các công nghệ mới thúc đẩy sự phát triển của mạng Internet thì mạng
không dây cũng đã có một chuyển biến mạnh mẽ, trong đó có mạng WLAN. Các
thiết bị trong mạng này kết nối với nhau không phải bằng các phương tiện truyền
dẫn hữu tuyến mà là bằng sóng vô tuyến. Ích lợi mà mạng này mang lại là khả
năng thiết lập kết nối tới các thiết bị không phụ thuộc vào hạ tầng dây dẫn. Cũng

nhờ vào đặc điểm của mạng không dây mà chi phí cho việc lắp đặt, duy trì, bảo
dưỡng hay thay đổi đường dây đã được giảm đi rất nhiều, đồng thời, tính linh hoạt
được áp dụng một cách khá hiệu quả, ở bất cứ đâu trong phạm vi phủ sóng của
thiết bị chúng ta đều có thể kết nối vào mạng.
Trong những năm gần đây, giới công nghệ thông tin đã chứng kiến sự bùng
nổ của nền công nghiệp mạng không dây. Khả năng liên lạc không dây đã gần như
tất yếu trong các thiết bị cầm tay, máy tính xách tay, điện thoại di động và các thiết
bị số khác. Với các tính năng ưu việt về vùng phục vụ kết nối linh động, khả năng
triển khai nhanh chóng, giá thành ngày càng giảm, mạng WLAN đã trở thành một
trong những giải pháp cạnh tranh có thể thay thế mạng Ethernet LAN truyền thống.
Tuy nhiên, sự tiện lợi của mạng không dây cũng đặt ra một thử thách lớn về bảo
đảm an ninh an toàn cho mạng không dây đối với các nhà quản trị mạng. Ưu thế về
sự tiện lợi của kết nối không dây có thể bị giảm sút do những khó khăn nảy sinh
trong bảo mật mạng.
Vấn đề này càng ngày càng trở nên cấp thiết và cần nhận được sự quan tâm từ
nhiều phía.
Vì vậy giải pháp đảm bảo an ninh an toàn cho mạng không dây là rất cần thiết.

.


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY
1.1. Tổng quan về mạng không dây và các công nghệ ứng dụng trong mạng
không dây.
1.1.1. Sự phát triển của mạng không dây.
Mặc dù mạng không dây đã có lịch sử hơn một thế kỷ, truyền dẫn không
dây được sử dụng phổ biến trong các hệ thống truyền thông chỉ trong 15 – 20 năm
gần đây. Hiện nay lĩnh vực truyền thông không dây là một trong những phần phát
triển nhanh nhất của ngành công nghiệp viễn thông. Các hệ thống truyền thông
không dây như điện thoại tổ ong, điện thoại cố định không dây và điện thoại vệ

tinh cũng như là WLAN được sử dụng phổ biến và trở thành công cụ thiết yếu
trong cuộc sống hàng ngày của nhiều người, cả những người chuyên nghiệp và
không chuyên. Sự phổ biến của các hệ thống truyền thông không dây là do các lợi
ích của nó so với các hệ thống có dây. Những lợi ích quan trọng nhất của hệ thống
không dây là tính di động và sự tiết kiệm chi phí. Có thể nói truyền dẫn không dây
đã bắt đầu từ xa xưa trong lịch sử nhân loại. Tuy nhiên, như chúng ta hiểu về mạng
không dây ngày nay sẽ là hợp logic hơn khi cho rằng nguồn gốc của mạng không
dây bắt đầu cùng với sự truyền sóng vô tuyến lần đầu tiên.
Sự phát triển của mạng không dây phát hoàn thiện từng giai đoạn
-Hệ thống điện thoại di động ban đầu
-Hệ thống điện thoại tế bào tương tự
-Hệ thống điện thoại tế bào số
-GSM
-HSCSD và GPRS
-D-AMPS
-IS-95
-Điện thoại cố định không dây
-Các hệ thống dữ liệu không dây
1.1.2. Các công nghệ ứng dụng trong mạng không dây.
- Công nghệ sử dụng ánh sáng hồng ngoại
.


- Công nghệ Bluetooth
- Công nghệ HomeRF
-Công nghệ HyperLAN
-Công nghệ WiMa
-Công nghệ WiFi
-Công nghệ 3G
-Công nghệ UWB

1.1.3. Các kỹ thuật điều chế trải phổ
Hầu hết các mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ. Điều chế trải phổ trải
năng lượng của tín hiệu trên một độ rộng băng tần truyền dẫn lớn hơn nhiều so với
độ rộng băng tần cần thiết tối thiểu. Điều chế trải phổ không hiệu quả về độ rộng
băng tần khi được sử dụng bởi một người sử dụng. Tuy nhiên, do nhiều người sử
dụng có thể dùng chung cùng độ rộng băng tần phổ mà không gây nhiễu với nhau,
các hệ thống trải phổ trở nên có hiệu quả về độ rộng băng tần trong môi trường
nhiều người sử dụng. Điều chế trải phổ sử dụng hai phương pháp trải tín hiệu trên
một băng tần rộng hơn: DSSS và FHSS
1.2.

Mô hình mạng WLAN

1.2.1 Giới thiệu
Thuật ngữ “mạng máy tính không dây” hay còn là mạng WLAN nói đến công
nghệ cho phép hai hay nhiều máy tính giao tiếp với nhau dùng những giao thức
mạng chuẩn nhưng không cần dây cáp mạng. Các mạng máy tính không dây sử
dụng các sóng điện từ không gian (sóng vô tuyến hoặc sóng ánh sáng) để thu,
phát dữ liệu qua không khí, giảm thiểu nhu cầu về kết nối bằng dây. Vì vậy, các
mạng WLAN kết hợp liên kết dữ liệu với tính di động của người sử dụng. Công
nghệ này bắt nguồn từ một số chuẩn công nghiệp như là IEEE 802.11 đã tạo ra
một số các giải pháp không dây có tính khả thi trong kinh doanh, công nghệ chế
tạo, các trường đại học… khi mà ở đó mạng hữu tuyến là không thể thực hiện
được. Ngày nay, các mạng WLAN càng trở nên quen thuộc hơn, được công nhận
như một sự lựa chọn kết nối đa năng cho một phạm vi lớn các khách hàng kinh
doanh
.


1.2.2. Ưu điểm của mạng WLAN

Mạng WLAN đang nhanh chóng trở thành một mạng cốt lõi trong các mạng
máy tính và đang phát triển vượt trội. Với công nghệ này, những người sử dụng
có thể truy cập thông tin dùng chung mà không phải tìm kiếm chỗ để nối dây
mạng, chúng ta có thể mở rộng phạm vi mạng mà không cần lắp đặt hoặc di
chuyển dây. Các mạng WLAN có ưu điểm về hiệu suất, sự thuận lợi, cụ thể như
sau:
- Tính di động
- Tính đơn giản
- Tính linh hoạt
- Tiết kiệm chi phí lâu dài
- Khả năng vô hướng
1.2.3. Hoạt động của mạng WLAN
Các mạng WLAN sử dụng các sóng điện từ không gian (vô tuyến hoặc ánh sáng)
để truyền thông tin từ một điểm tới điểm khác. Các sóng vô tuyến thường được
xem như các sóng mang vô tuyến do chúng chỉ thực hiện chức năng cung cấp
năng lượng cho một máy thu ở xa. Dữ liệu đang được phát được điều chế trên
sóng mang vô tuyến (thường được gọi là điều chế sóng mang nhờ thông tin đang
được phát) sao cho có thể được khôi phục chính xác tại máy thu. Nhiễu sóng
mang vô tuyến có thể tồn tại trong cùng không gian, tại cùng thời điểm mà không
gây nhiễu lẫn nhau nếu các sóng vô tuyến được phát trên các tần số vô tuyến khác
nhau. Để nhận lại dữ liệu, máy thu vô tuyến sẽ thu trên tần số vô tuyến của máy
phát tương ứng. Trong một cấu hình mạng WLAN tiêu chuẩn, một thiết bị
thu/phát (bộ thu/phát) được gọi là một điểm truy cập, nối với mạng hữu tuyến từ
một vị trí cố định sử dụng cáp tiêu chuẩn. Chức năng tối thiểu của điểm truy cập
là thu, làm đệm, và phát dữ liệu giữa mạng WLAN và cơ sở hạ tầng mạng hữu
tuyến. Một điểm truy cập đơn có thể hỗ trợ một nhóm nhỏ người sử dụng và có
thể thực hiện chức năng trong một phạm vi từ một trăm đến vài trăm feet. Điểm
truy cập (hoặc anten được gắn vào điểm truy cập) thường được đặt cao nhưng về
cơ bản có thể được đặt ở bất kỳ chỗ nào miễn là đạt được vùng phủ sóng mong
.

muốn. Những người sử dụng truy cập vào mạng WLAN thông qua các bộ thích
ứng máy tính không dây như các Card mạng không dây trong các máy tính, các
máy Palm, PDA. Các bộ thích ứng máy tính không dây cung cấp một giao diện
giữa hệ thống điều hành mạng của máy khách và các sóng không gian qua một
anten. Bản chất của kết nối không dây là trong suốt đối với hệ điều hành mạng.

1.2.4. Các mô hình của mạng WLAN
1.2.4.1. Kiểu Ad-hoc
Trong kiểu Ad-hoc mỗi máy tính trong mạng giao tiếp trực tiếp với nhau thông
qua các thiết bị card mạng không dây mà không dùng đến các thiết bị định tuyến
hay thu phát không dây.

Hình 1.1: Mô hình mạng Ad-hoc (hay mạng ngang hàng)
1.2.4.2. Kiểu Infrastructure
Các máy tính trong hệ thống mạng sử dụng một hoặc nhiều các thiết bị định
tuyến hay thiết bị thu phát để thực hiện các hoạt động trao đổi dữ liệu với nhau và
các hoạt động khác

.


Hình 1.2: Mô hình Infrastructure Mode
1.2.5. Cự ly truyền sóng, tốc độ truyền dữ liệu
Truyền sóng điện từ trong không gian sẽ gặp hiện tượng suy hao. Vì thế đối với
kết nối không dây nói chung, khoảng cách càng xa thì khả năng thu tín hiệu càng
kém, tỷ lệ lỗi sẽ tăng lên, dẫn đến tốc độ truyền dữ liệu sẽ phải giảm xuống. Các
tốc độ của chuẩn không dây như 11 Mbps hay 54 Mbps không liên quan đến tốc
độ kết nối hay tốc độ download, vì những tốc độ này được quyết định bởi nhà

cung cấp dịch vụ Internet. Với một hệ thống mạng không dây, dữ liệu được gửi
qua sóng radio nên tốc độ có thể bị ảnh hưởng bởi các tác nhân gây nhiễu hoặc
các vật thể lớn. Thiết bị định tuyến không dây sẽ tự động điều chỉnh xuống các
mức tốc độ thấp hơn, ví dụ như là từ 11 Mbps sẽ giảm xuống còn 5.5 Mbps và 2
Mbps hoặc thậm chí là 1 Mbps.
1.3.

Chuẩn IEEE 802.11 cho mạng WLA
1.3.1. Giới thiệu
IEEE là tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hóa mạng LAN với đề

án IEEE 802 nổi tiếng bắt đầu triển khai từ năm 1980 và kết quả là hàng loạt
chuẩn thuộc họ IEEE 802.x ra đời, tạo nên một sự hội tụ quan trọng cho việc thiết
kế và cài đặt các mạng LAN trong thời gian qua.
1.3.2. Nhóm lớp vật lý PHY
1.3.2.1. Chuẩn 802.11b
Đây là chuẩn đã được chấp nhận rộng rãi trên thế giới và được triển khai
rất mạnh hiện nay do công nghệ này sử dụng dải tần không phải đăng ký cấp phép
phục vụ cho công nghiệp, dịch vụ, y tế.
1.3.2.2. Chuẩn 802.11a
Chuẩn 802.11a là phiên bản nâng cấp của 802.11b, hoạt động ở dải tần 5
GHz, dùng công nghệ trải phổ OFDM. Tốc độ tối đa từ 25 Mbps đến 54 Mbps trên
một kênh, tốc độ thực tế xấp xỉ 27 Mbps, dùng chuẩn này tối đa có 64 người
dùng / điểm truy cập. Đây cũng là chuẩn đã được chấp nhận rộng rãi trên thế giới.
1.3.2.3. Chuẩn 802.11g

.


Các thiết bị thuộc chuẩn này hoạt động ở cùng tần số với chuẩn 802.11b là

2.4 Ghz. Tuy nhiên chúng hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu nhanh gấp 5 lần so với
chuẩn 802.11b với cùng một phạm vi phủ sóng, tức là tốc độ truyền dữ liệu tối đa
lên đến 54 Mbps, còn tốc độ thực tế là khoảng 7-16 Mbps.
1.3.3. Nhóm lớp liên kết dữ liệu MAC
Nhóm bao gồm các chuẩn sau:
-Chuẩn 802.11d
- Chuẩn 802.11e
- Chuẩn 802.11f
-Chuẩn 802.11h
-Chuẩn 802.11i
1.3.4. Các kiến trúc cơ bản của chuẩn 802.11
Kiến trúc chuẩn bao gồm :
-Trạm thu phát – STA
-AP
-BSS
-IBSS
-Hệ thống phân tán – DS
-ESS
1.3.5. Các quá trình cơ bản diễn ra trong mô hình Infrastructure
1.3.5.1. Beacon
Việc quảng bá beacon là một phương pháp mà nhờ đó AP thông báo với các
thiết bị xung quanh là nó đã sẵn sàng hoạt động trong môi trường mạng. Các
beacon là những khung chứa thông tin quản lý do chính AP gửi đi, thường là 10
lần trong một giây. Beacon này chứa các thông tin như là tên mạng và khả năng
của AP. Ví dụ, beacon có thể cho STA biết liệu AP đó có hỗ trợ các phương pháp
bảo mật mới của chuẩn IEEE 802.11 hay không.
1.3.5.2. Thăm dò
Khi một thiết bị được bật lên, nó có thể lắng nghe các beacon và hy vọng sẽ tìm
thấy một AP nào đó để thiết lập kết nối. Ta có thể cho rằng là 10 beacon trong một
.

giây là quá nhiều và lãng phí. Tuy nhiên, nên nhớ rằng có nhiều kênh tần số khác
nhau và STA phải quét trên mỗi tần số và đợi 0,1 giây, như vậy là cũng phải mất
một thời gian mới có thể quét hết được tất cả các kênh. Thêm vào đó, nếu ta đã kết
nối và muốn tìm một AP mới vì tín hiệu của AP cũ quá yếu, ta phải làm sao tìm và
kết nối được càng nhanh càng tốt để không bị gián đoạn. Vì vậy mà STA có một
lựa chọn là gửi đi thông báo thăm dò. Ta có thể hình dung nó như khi ta về nhà mà
chẳng nhìn thấy mọi người đâu, lúc đó ta sẽ hỏi: “Có ai ở nhà không?”. Nếu bất kỳ
một AP nào nhận được thông tin thăm dò đó, nó ngay lập tức gửi trả lại thông báo
giống như dạng một beacon. Nhờ đó mà một STA có thể nhanh chóng biết được
thông tin về các AP xung quanh nó.
1.3.5.3. Kết nối với một AP
Như chúng ta đã nói ở trên quá trình kết nối với một AP được gọi là
assciation. Khi muốn kết nối, thiết bị phải gửi yêu cầu kết nối, AP có thể đáp trả
lại yêu cầu đó. Nếu được chấp nhận, ta có kết nối thành công với AP.
1.3.5.4. Roaming
Nếu có nhiều AP trong cùng một mạng, STA của ta có thể gặp trường hợp
chuyển kết nối từ AP này sang AP khác. Để làm được điều đó, trước hết nó phải
ngắt kết nối với AP cũ bằng thông báo hủy kết nối, rồi sau đó nó kết nối với AP
mới sử dụng thông báo tạo lại kết nối. Thông báo này có chứa một vài thông tin về
AP cũ để giúp cho quá trình chuyển giao diễn ra dễ dàng hơn. Thông tin này cũng
cho phép AP mới trao đổi với AP cũ để đảm bảo rằng việc chuyển đổi vừa mới
diễn ra.
1.3.5.5. Trao đổi dữ liệu
Khi đã kết nối thành công và sau khi chứng thực đã hoàn tất, đó chính là lúc
bắt đầu gửi dữ liệu. Trong phần lớn các trường hợp thì dữ liệu được trao đổi giữa
STA và AP. Thực tế diễn ra đúng như vậy ngay cả khi ta muốn gửi dữ liệu đến
một STA khác. 32 Đầu tiên, ta phải gửi dữ liệu đến AP và sau đó AP gửi dữ liệu
đến STA. Thường dữ liệu được gửi đến AP và nó sẽ đẩy dữ liệu vào mạng LAN

hoặc tới Internet gateway. Để làm được điều này, mỗi gói dữ liệu IEEE 802.11 đi
và đến AP đều có 3 địa chỉ. Hai trong số đó là địa chỉ nguồn và đích thực sự, địa
.


chỉ còn lại là địa chỉ trung gian, đó chính là địa chỉ của AP. Khi gửi dữ liệu từ
STA tới AP thì chỉ có một địa chỉ nguồn, đó chính là địa chỉ của STA gửi thông
tin đi và có tới 2 địa chỉ đích. Một địa chỉ đích là của AP và địa chỉ còn lại chính
là đích thực sự mà dữ liệu cần gửi đến. Giống như dữ liệu từ AP đến STA cũng có
một địa chỉ đích nhưng lại có đến 2 địa chỉ nguồn, một là của AP và một của thiết
bị gửi dữ liệu đi.

.


CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN NINH AN TOÀN CHO
MẠNG KHÔNG DÂY
2.1. Thực trạng mất an ninh an toàn của mạng không dây
2.1.1. Khái niệm an ninh an toàn thông tin
An ninh an toàn thông tin (ANATTT) nghĩa là thông tin được bảo vệ, các hệ
thống và những dịch vụ có khả năng chống lại những hiểm họa, lỗi và sự tác động
không mong đợi, các thay đổi tác động đến độ an toàn của hệ thống là nhỏ nhất.
Thực chất ANATTT không chỉ là những công cụ mà là cả một quá trình trong đó
bao gồm những chính sách liên quan đến tổ chức, con người, môi trường bảo mật,
các mối quan hệ và những công nghệ để đảm bảo an toàn hệ thống mạng.
Hệ thống có một trong các đặc điểm sau là không an toàn: Các thông tin dữ liệu
trong hệ thống bị người không có quyền truy nhập tìm cách lấy và sử dụng (thông
tin bị rò rỉ). Các thông tin trong hệ thống bị thay thế hoặc sửa đổi làm sai lệch nội
dung (thông tin bị xáo trộn)…
Không thể đảm bảo ANATTT 100%, nhưng có thể giảm bớt các rủi ro không

mong muốn. Khi các tổ chức, đơn vị tiến hành đánh giá những rủi ro và cân nhắc
kỹ những biện pháp đối phó về mất ANATTT họ luôn luôn đi đến kết luận: Những
giải pháp công nghệ (kỹ thuật) đơn lẻ không thể cung cấp đủ sự an toàn. Những
sản phẩm Anti-virus, Firewall và các công cụ khác không thể cung cấp sự an toàn
cần thiết cho hầu hết các tổ chức. ANATTT là một mắt xích liên kết hai yếu tố:
yếu tố công nghệ và yếu tố con người.
2.1.2. Đánh giá vấn đề an toàn, bảo mật hệ thống
Để đảm bảo an ninh cho mạng, cần phải xây dựng một số tiêu chuẩn đánh giá
mức độ an ninh an toàn mạng. Một số tiêu chuẩn đã được thừa nhận là thước đo
mức độ an ninh mạng.
2.1.2.1. Đánh giá trên phương diện vật lý
2.1.2.1.1. An toàn thiết bị

.


Các thiết bị sử dụng trong mạng cần đáp ứng được các yêu cầu sau: - Có thiết bị
dự phòng nóng cho các tình huống hỏng đột ngột. Có khả năng thay thế nóng từng
phần hoặc toàn phần (hot-plug, hot-swap). - Khả năng cập nhật, nâng cấp, bổ sung
phần cứng và phần mềm. - Yêu cầu đảm bảo nguồn điện, dự phòng trong tình
huống mất điện đột ngột. - Các yêu cầu phù hợp với môi trường xung quanh: độ
ẩm, nhiệt độ, chống sét, phòng chống cháy nổ, vv...
2.1.2.1.2. An toàn dữ liệu - Có các biện pháp sao lưu dữ liệu một cách định
kỳ và không định kỳ trong các tình huống phát sinh. - Có biện pháp lưu trữ dữ liệu
tập trung và phân tán nhằm giảm bớt rủi ro trong các trường hợp đặc biệt như cháy
nổ, thiên tai, chiến tranh, ...
2.1.2.2. Đánh giá trên phương diện logic
Đánh giá theo phương diện này có thể chia thành các yếu tố cơ bản sau:
2.1.2.2.1. Tính bí mật, tin cậy
Là sự bảo vệ dữ liệu truyền đi khỏi những cuộc tấn công bị động. Có thể dùng

vài mức bảo vệ để chống lại kiểu tấn công này. Dịch vụ rộng nhất là bảo vệ mọi
dữ liệu của người sử dụng truyền giữa hai người dùng trong một khoảng thời gian.
Nếu một kênh ảo được thiết lập giữa hai hệ thống, mức bảo vệ rộng sẽ ngăn chặn
sự rò rỉ của bất kỳ dữ liệu nào truyền trên kênh đó. Cấu trúc hẹp hơn của dịch vụ
này bao gồm việc bảo vệ một bản tin riêng lẻ hay những trường hợp cụ thể bên
trong một bản tin. Khía cạnh khác của tin bí mật là việc bảo vệ lưu lượng khỏi sự
phân tích. Điều này làm cho những kẻ tấn công không thể quan sát được tần suất,
những đặc điểm khác của lưu lượng trên một phương tiện giao tiếp.
2.1.2.2.2. Tính xác thực
Liên quan tới việc đảm bảo rằng một cuộc trao đổi thông tin là đáng tin cậy.
Trong trường hợp một bản tin đơn lẻ, ví dụ như một tín hiệu báo động hay cảnh
báo, chức năng của dịch vụ ủy quyền là đảm bảo với bên nhận rằng bản tin là từ
nguồn mà nó xác nhận là đúng. Trong trường hợp một tương tác đang xảy ra, ví dụ
kết nối của một đầu cuối đến máy chủ, có hai vấn đề sau: thứ nhất tại thời điểm
khởi tạo kết nối, dịch vụ đảm bảo rằng hai thực thể là đáng tin. Mỗi chúng là một
thực thể được xác nhận. Thứ hai, dịch vụ cần phải đảm bảo rằng kết nối là không
.


bị gây nhiễu do một thực thể thứ ba có thể giả mạo là một trong hai thực thể hợp
pháp để truyền tin hoặc nhận tin không được cho phép.
2.1.2.2.3. Tính toàn vẹn 35 Cùng với tính bí mật, tính toàn vẹn có thể áp dụng
cho một luồng các bản tin, một bản tin riêng biệt hoặc những trường lựa chọn trong
bản tin. Một lần nữa, phương thức có ích nhất và dễ dàng nhất là bảo vệ toàn bộ
luồng dữ liệu Một dịch vụ toàn vẹn hướng kết nối, liên quan tới luồng dữ liệu, đảm
bảo rằng các bản tin nhận được cũng như gửi đi không có sự trùng lặp, chèn, sửa,
hoán vị hoặc tái sử dụng. Việc hủy dữ liệu này cũng được bao gồm trong dịch vụ.
Vì vậy, dịch vụ toàn vẹn hướng kết nối phá hủy được cả sự thay đổi luồng dữ liệu
và cả từ chối dữ liệu. Mặt khác, một dịch vụ toàn vẹn không kết nối, liên quan tới
từng bản tin riêng lẻ, không quan tâm tới bất kỳ một hoàn cảnh rộng nào, chỉ cung

cấp sự bảo vệ chống lại sửa đổi bản tin
2.1.2.2.4. Tính không thể phủ nhận
Tính không thể phủ nhận bảo đảm rằng người gửi và người nhận không thể
chối bỏ một bản tin đã được truyền. Vì vậy, khi một bản tin được gửi đi, bên nhận
có thể chứng minh được rằng bản tin đó thật sự được gửi từ người gửi hợp pháp.
Hoàn toàn tương tự, khi một bản tin được nhận, bên gửi có thể chứng minh được
bản tin đó đúng thật được nhận bởi người nhận hợp lệ.
2.1.2.2.5. Khả năng điều khiển truy nhập
Trong hoàn cảnh của an ninh mạng, điều khiển truy nhập là khả năng hạn chế
các truy nhập với máy chủ thông qua đường truyền thông. Để đạt được việc điều
khiển này, mỗi một thực thể cố gắng đạt được quyền truy nhập cần phải được nhận
diện, hoặc được xác nhận sao cho quyền truy nhập có thể được đáp ứng nhu cầu
đối với từng người.
2.1.2.2.6. Tính khả dụng, sẵn sàng
Một hệ thống đảm bảo tính sẵn sàng có nghĩa là có thể truy nhập dữ liệu bất cứ
lúc nào mong muốn trong vòng một khoảng thời gian cho phép. Các cuộc tấn công
khác nhau có thể tạo ra sự mất mát hoặc thiếu về sự sẵn sàng của dịch vụ. Tính khả
dụng của dịch vụ thể hiện khả năng ngăn chặn và khôi phục những tổn thất của hệ
thống do các cuộc tấn công gây ra.
.


2.1.3. Các nguy cơ mất an ninh an toàn trong mạng không dây
2.1.3.1. Tấn công bị động
Tấn công bị động là kiểu tấn công không tác động trực tiếp vào thiết bị nào trên
mạng, không làm cho các thiết bị trên mạng biết được hoạt động của nó vì thế kiểu
tấn công này nguy hiểm ở chỗ nó rất khó phát hiện
Các phương thức thường dùng trong tấn công bị động: nghe trộm (Sniffing,
Eavesdropping), phân tích luồng thông tin (Traffic analysis).
Phương thức bắt gói tin:

Bắt gói tin – Sniffing là khái niệm cụ thể của khái niệm tổng quát “Nghe trộm –
Eavesdropping” sử dụng trong mạng máy tính. Có lẽ đây là phương pháp đơn giản
nhất, tuy nhiên nó vẫn có hiệu quả đối với việc tấn công WLAN. Bắt gói tin có thể
hiểu như là một phương thức lấy trộm thông tin khi đặt một thiết bị thu nằm trong
hoặc nằm gần vùng phủ sóng. Tấn công kiểu bắt gói tin sẽ khó bị phát hiện ra sự có
mặt của thiết bị bắt gói dù thiết bị đó nằm trong hoặc nằm gần vùng phủ sóng nếu
thiết bị không thực sự kết nối tới AP để thu các gói tin
Bắt gói tin ngoài việc trực tiếp giúp cho quá trình phá hoại, nó còn gián tiếp là tiền
đề cho các phương thức phá hoại khác. Bắt gói tin là cơ sở của các phương thức
tấn công như ăn trộm thông tin, thu thập thông tin phân bố mạng (wardriving), dò
mã, bẻ mã (Key crack), ..

.


Wardriving: là một thuật ngữ để chỉ thu thập thông tin về tình hình phân bố các
thiết bị, vùng phủ sóng, cấu hình của mạng không dây. Với ý tưởng ban đầu dùng
một thiết bị dò sóng, bắt gói tin, kẻ tấn công ngồi trên xe ô tô và đi khắp các nơi để
thu thập thông tin chính vì thế mà có tên là wardriving.

2.1.3.2. Tấn công chủ động
Tấn công chủ động là tấn công trực tiếp vào một hoặc nhiều thiết bị trên mạng ví
dụ như vào AP, STA. Kiểu tấn công này dễ phát hiện nhưng khả năng phá hoại của
nó rất nhanh và nhiều, khi phát hiện ra chúng ta chưa kịp có phương pháp đối phó
thì kẻ tấn công đã thực hiện xong quá trình phá hoại.
Tấn công DOS:
Với mạng máy tính không dây và mạng có dây thì không có khác biệt cơ bản về
các kiểu tấn công DOS ở các tầng ứng dụng và vận chuyển nhưng giữa các tầng
mạng, liên kết dữ liệu và vật lý lại có sự khác biệt lớn. Chính điều này làm tăng độ
nguy hiểm của kiểu tấn công DOS trong mạng máy tính không dây. Trước khi thực

hiện tấn công DOS, kẻ tấn công có thể sử dụng chương trình phân tích lưu lượng
mạng để biết được chỗ nào đang tập trung nhiều lưu lượng, số lượng xử lý nhiều
và kẻ tấn công sẽ tập trung tấn công DOS vào những vị trí đó để nhanh đạt được
hiệu quả hơn.
2.1.3.3. Tấn công theo kiểu chèn ép

.


Ngoài việc sử dụng phương pháp tấn công bị động, chủ động để lấy thông tin truy
cập tới mạng của người dùng, phương pháp tấn công theo kiểu chèn ép Jamming
40 là một kỹ thuật sử dụng đơn giản để làm mạng ngừng hoạt động. Phương thức
Jamming phổ biến nhất là sử dụng máy phát có tần số phát giống tần số mà mạng
sử dụng để áp đảo làm mạng bị nhiễu, bị ngừng làm việc. Tín hiệu RF đó có thể di
chuyển hoặc cố định.

Hình 2.3 : Mô tả quá trình tấn công theo kiểu chèn ép
2.1.3.4. Tấn công theo kiểu thu hút
Tấn công theo kiểu thu hút có nghĩa là dùng một khả năng mạnh hơn chen vào
giữa hoạt động của các thiết bị và thu hút, giành lấy sự trao đổi thông tin của thiết
bị về mình. Thiết bị chèn giữa đó phải có vị trí, khả năng thu phát trội hơn các thiết
bị sẵn có của mạng. Một đặc điểm nổi bật của kiểu tấn công này là người sử dụng
không thể phát hiện ra được cuộc tấn công, và lượng thông tin thu được bằng kiểu
tấn công này là giới hạn.

.


Hình 2.4 : Mô tả quá trình tấn công theo kiểu thu hút
2.2. Cơ sở khoa học của mật mã ứng dụng trong việc đảm bảo an toàn và bảo mật

mạng không dây.
2.2.1. Giới thiệu chung
Mật mã trước hết là một loại hoạt động thực tiễn, nội dung chính của nó là để giữ
bí mật thông tin. Để thực hiện được một phép mật mã, cần có một thuật toán biến
bản rõ cùng với khóa mật mã thành bản mã mật và một thuật toán ngược lại biến
bản mật cùng với khóa mật mã thành bản rõ. Các thuật toán đó được gọi tương ứng
là thuật toán lập mã và thuật toán giải mã. Các thuật toán này thường không nhất
thiết phải giữ bí mật, cái luôn cần được giữ bí mật là khóa mật mã. Trong thực tiễn
có những hoạt động ngược lại với hoạt động bảo mật là khám phá bí mật từ các
bản mã “lấy trộm” được, hoạt động này thường được gọi là mã thám hay phá khóa
2.2.2. Hệ mật mã khóa đối xứng
Trong các hệ mã đối xứng chỉ có một khóa được chia sẻ giữa các bên tham gia liên
lạc. Cứ mỗi lần truyền tin bảo mật, cả người gửi A và người nhận B cùng thoả
thuận trước với nhau một khóa chung K, sau đó người gửi dùng giải thuật lập mã
để lập mã cho thông báo gửi đi và người nhận dùng giải thuật giải mã để giải mã
bản mật mã nhận được. Người gửi và người nhận có cùng một khóa chung K, khóa
này được giữ bí mật dùng cho cả lập mã và giải mã. Những hệ mật mã cổ điển với
cách sử dụng trên được gọi là mật mã khóa đối xứng hay còn gọi là mật mã khóa bí
mật. Độ an toàn của hệ mật mã đối xứng phụ thuộc vào khóa. Nếu để lộ khóa thì
bất kỳ người nào cũng có thể mã hóa và giải mã thông điệp.

.


Hình 2.5: Mô hình hệ mật mã khóa đối xứng
Ưu điểm nổi bật của các hệ mật mã khóa đối xứng là việc xây dựng một hệ mật mã
có độ bảo mật cao khá dễ dàng về mặt lý thuyết. Nhưng như nếu không kể đến việc
cần có một nguồn sinh khóa ngẫu nhiên thì việc phân phối, lưu trữ bảo mật và thoả
thuận khóa là một vấn đề khó chấp nhận được trong mạng truyền thông ngày nay.
Trong một mạng có n người dùng, nếu cần khóa cho từng cặp thì cần n(n+1)/2

khóa.
Để khắc phục hiện tượng không thể lưu trữ một khối lượng khóa quá lớn đáp ứng
được nhu cầu mã dịch, người ta xem xét đến việc sử dụng các hệ mật mã khối với
độ dài không lớn lắm như DES… hoặc các hệ mật mã dòng mà khóa được sinh ra
từ một nguồn giả ngẫu nhiên bằng thuật toán
2.2.3. Hệ mật mã khóa công khai
Hệ mật mã khóa công khai hay còn được gọi là hệ mật mã phi đối xứng sử dụng
một cặp khóa, khóa mã hóa còn gọi là khóa công khai và khóa giải mã được gọi là
khóa bí mật hay khóa riêng. Trong hệ mật này, khóa mã hóa khác với khóa giải
mã. Về mặt toán học thì từ khóa công khai rất khó tính được khóa riêng. Biết được
khóa này không dễ dàng tìm được khóa kia. Khóa giải mã được giữ bí mật trong
khi khóa mã hóa được công bố công khai. Một người bất kỳ có thể sử dụng khóa
.


công khai để mã hoá tin tức, nhưng chỉ có người nào có đúng khóa giải mã mới có
khả năng xem được bản rõ.

Hình : Mô hình hệ mật mã khóa công khai
2.3. Nghiên cứu một số giải pháp đảm bảo an ninh an toàn cho mạng
WLAN
2.3.1. Phương pháp bảo mật dựa trên WEP
2.3.1.1. Vấn đề chứng thực
Một số hệ thống sử dụng kiểu chứng thực của chuẩn IEEE 802.11 ban đầu. Chúng
ta đã biết rằng IEEE 802.11 sử dụng 3 kiểu gói tin là gói tin điều khiển, gói tin
quản lý và gói tin dữ liệu. Giai đoạn chứng thực sử dụng gói tin 45 quản lý, để
chứng thực trong trường hợp không có bảo mật STA gửi một gói tin yêu cầu chứng
thực và AP gửi trả lại gói tin báo chứng thực thành công. Đối với chứng thực dựa
trên WEP có 4 gói tin được trao đổi. Đầu tiên STA gửi yêu cầu chứng thực, sau đó
AP gửi trả lại một gói tin challenge. STA đáp lại gói tin challenge đó để chứng tỏ

rằng nó biết khóa bảo mật và nếu được chấp nhận AP sẽ gửi lại gói tin báo chứng
thực thành công.

.


Hình 2.7: Quá trình chứng thực diễn ra trong WEP
Dưới đây là định dạng của gói tin chứng thực, cho dù nhiều gói tin được trao đổi
nhưng nó có chung một dạng:

Hình : Định dạng của gói tin chứng thực
Algorithm Num: chỉ kiểu chứng thực được sử dụng:•
o 0 – Không có bảo mật.
o 1 – Có sử dụng khóa bảo mật (WEP).
Transaction Seq.: chỉ ra ta đang ở phần nào của quá trình chứng thực. Gói tin thứ
nhất ứng với giá trị 1, gói tin thứ hai ứng với giá trị 2 và gói tin thứ 3 (chỉ dùng với
WEP) có giá trị là 3.
Status Code: được gửi cuối cùng để thông báo yêu cầu chứng thực có thành công
hay không.
Challenge Text: là số ngẫu nhiên như đã được nói ở trên
2.3.1.2. Vấn đề mã hóa
Phương pháp chứng thực ở đây gần như không có ý nghĩa, nó đôi khi còn nguy
hơn là không sử dụng. Vì thế, hầu hết các hệ thống WLAN bỏ qua giai đoạn chứng
thực và chuyển luôn sang mã hóa sau khi đã tạo được kết nối.

.


Các hệ thống bảo mật có thể dựa vào việc mã hóa theo chuỗi hoặc mã hóa khối.
WEP sử dụng thuật toán mã hóa chuỗi gọi là RC4 để mã hóa các gói dữ liệu. RC4

là tên viết tắt của Rivest Cipher 4 do Ron Rivest thiết kế vào năm 1987. Ở mức độ
cao nhất, RC4 giống như là một hộp đen, nó lấy một byte từ chuỗi dữ liệu và tạo
một byte khác tương ứng ở đầu ra. Việc giải mã là quá trình ngược lại và vẫn sử
dụng khóa như quá trình mã hóa
2.3.1.3. Cơ chế hoạt động của WEP
Nếu trong một mạng có kết nối WLAN thì dữ liệu bao giờ cũng phải đi qua tầng
dịch vụ mạng IEEE 802.11 MAC. Hay nói một cách khác, gói dữ liệu tới WLAN
cùng với những thông tin cần thiết để gửi gói tin đến đích, gói dữ liệu này được gọi
là một MSDU. Nếu không gặp lỗi nào, MSDU này sẽ được gửi đến tầng dịch vụ
MAC của thiết bị đích và sẽ được hệ điều hành hay trình điều khiển đưa đến đúng
ứng dụng đang chạy. Tuy nhiên, trước khi được chuyển thành dạng sóng điện từ,
MSDU có thể được chia thành những phần nhỏ hơn, gọi là các phân mảnh
(fragment). Mỗi một fragment được mã hóa bởi WEP. Một MAC header được gắn
vào phần đầu và từ kiểm tra được gắn vào phần cuối
Như vậy, từ một MSDU ban đầu sẽ được phân chia ra thành các phần dữ liệu nhỏ
hơn (fragment), đồng thời các byte thông tin khác cũng được thêm vào chứ không
chỉ có mỗi phần dữ liệu được mã hóa. Mỗi phần nhỏ đó được gọi là một MPDU.
Quá trình này coi dữ liệu như một khối gồm các byte, độ lớn tùy theo MSDU ban
đầu cũng như việc chọn lựa độ lớn của fragment, nó thường có giá trị từ 10 đến
1500 byte. Bước đầu tiên trong quá trình mã hóa là thêm giá trị kiểm tra tính toàn
vẹn ICV. Mục đích của việc sử dụng ICV là để phát hiện sự thay đổi nội dung gói
tin trong quá trình nó được truyền đi. Đối với cả các gói tin được mã và không
được mã, cần có một số kiểm tra nhằm phát hiện bit sai lệch trong quá trình truyền
tin. CRC là một số 4 byte được thêm vào cuối của khung ngay trước khi xử lý để
truyền. Nếu có một bit bị sai, bên thu sẽ phát hiện ra ngay dựa vào giá trị CRC và
hủy gói tin đó. Có nhiều khi không phát hiện được sự thay đổi này do kẻ gian đã
tính toán lại giá trị CRC và thay nó vào gói tin. ICV cũng tương tự như CRC, chỉ
có điều nó được tính toán và thêm vào trước khi mã hóa, còn CRC thì về nguyên
.