Một số vấn đề an ninh trong mạng máy tính không dây1

1

MỞ ĐẦU
Lần đầu tiên khi Guglinelmo Marconi truyền đi tín hiệu không dây đầu tiên
qua một sườn đồi của nước Ý vào năm 1894, công nghệ không dây đã làm thay
đổi phương thức gửi và nhận thông tin của con người. Thế giới bước sang thế kỷ
21 ngành công nghệ không dây cũng là một trong những ngành công nghệ mũi
nhọn cho sự phát triển của nền kinh tế, đồng thời nó còn là một tiêu trí quan
trọng đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia. Việc truy cập không dây cho phép
chúng ta có thể truy suất đến các nguồn thông tin tại bất cứ nơi nào trong văn
phòng làm việc, sân bay, nhà ga... Điều này giúp chúng ta có thể điều hành công
việc từ xa, có thể làm việc ở nơi khác văn phòng hay gửi các báo cáo khi cần
thiết, giúp chúng ta ra quyết định nhanh chóng trong công việc. Tuy nhiên chính
sự quảng bá và tiện dụng của các hệ thống không dây là những nguyên nhân
chính của nhiều vấn đề bảo mật cho hệ thống này. Thông tin là một tài sản quý
giá, đảm bảo được an toàn dữ liệu cho người sử dụng là một trong những yêu
cầu được đặt ra hàng đầu. Chính vì vậy em đã quyết định chọn đề tài “ Một số
vấn đề về bảo mật trong hệ thống mạng không dây ”, làm đề tài tốt nghiệp, với
mong muốn tìm hiểu, nghiên cứu các lỗ hổng trong bảo mật cần khắc phục các
phương thức tấn công và giải pháp phòng tránh.
Do thời gian có hạn và khối lượng kiến thức cần nghiên cứu là vô cùng rộng
lớn nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý
kiến của các thầy cô giáo, các nhà chuyên môn và các bạn để luận văn được hoàn
thiện hơn và trở thành một cẩm nang tra cứu trong vấn đề bảo mật hệ thống
mạng không dây.


2

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY

I. GIỚI THIỆU CHUNG
1. Giới thiệu
Thuật ngữ “mạng máy tính không dây” 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. Ưu điểm của mạng máy tính này đã được thể hiện khá
rõ trong mọi lĩnh vực của cuộc sống. Đó chính là sự trao đổi, chia sẻ, lưu trữ và
bảo vệ thông tin. Mạng máy tính không dây ngay từ khi ra đời nó đã phát triển
rất nhanh chóng. Sự phát triển này dựa trên hai nhân tố quan trọng sau đây:
- Sự phổ cập của mạng không dây

Thời gian gần đây với sự phát triển của công nghệ ,sự hoàn thiện của các
chuẩn làm cho giá thành của thiết bị Wireless LAN giảm đồng thời nhu cầu sử
dụng Internet càng tăng , tại các nước phát triển các dịch vụ truy nhập Internet
không dây đã trở nên phổ cập, bạn có thể ngồi trong tiền sảnh của một khách sạn
và truy nhập Internet từ máy tính xách tay của mình một cách dễ dàng thông qua
kết nối không dây.Với những lợi ích mà Wireless LAN đem lại, ngày nay công
nghệ này được ứng dụng rất nhiều tại các cơ quan công lập, các trường đại học,
các doanh nghiệp hay thậm chí tại các khu công cộng. Chính những đặc tính dễ
mở rộng và quản lý bảo trì đã tạo ra một sự phổ cập rộng lớn của công nghệ
mạng không dây không chỉ tại những nước phát triển có công nghệ tiên tiến mà
trên toàn thế giới.
- Sự thuận tiện


3

Mạng máy tính không dây 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 xuất thông tin của mình 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 máy tính không dây có ưu điểm về hiệu suất, sự
thuận tiện, cụ thể như sau:
- Tính di động : Những người sử dụng mạng máy tính không dây có thể truy
nhập nguồn thông tin ở bất kỳ nơi nào. Tính di động này sẽ tăng năng suất và
tính kịp thời của các quyết định, thỏa mãn nhu cầu về thông tin mà mạng có dây
không thể có được.
- Tính đơn giản : Lắp đặt, thiết lập, kết nối một mạng máy tính không dây là rất
dễ dàng, đơn giản và có thể tránh được việc kéo cáp qua các bức tường và trần
nhà.
- Tính linh hoạt : Có thể triển khai ở những nơi mà mạng máy tính có dây khó có
thể triển khai được.
- Khả năng vô hướng : các mạng máy tính không dây có thể được cấu hình theo
các topo khác nhau để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng và lắp đặt cụ thể. Các cấu
hình dễ dàng thay đổi từ các mạng ngang hàng thích hợp cho một số lượng nhỏ
người sử dụng đến các mạng có cơ sở hạ tầng đầy đủ dành cho hàng nghìn người
sử dụng mà có khả năng di chuyển trên một vùng rộng.


4

2. Quá trình phát triển
Công nghệ này tuân theo rất nhiều các tiêu chuẩn và cung cấp nhiều mức bảo
mật khác nhau. Nhờ vào các tiêu chuẩn này mà các sản phẩm được sản suất một
cách đa dạng, các nhà sản suất có thể kết hợp cùng nhau trong việc chế tạo cùng
một sản phẩm, hay mỗi phần của sản phẩm do một nhà cung cấp chế tạo nhưng
đều tuân theo một tiêu chuẩn chung được quy định.
Trong phạm vi của đồ án em xin trình bầy cơ bản về chuẩn 802.11 của mạng
không dây, chuẩn này được đưa ra vào năm 1997 bởi tổ chức IEEE (Institute of
Electrical and Electronics Engineers) Học viện các kỹ sư Điện và Điện tử của
Mĩ. Chuẩn này được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng có tốc độ trao đổi dữ liệu ở

tầm trung và tầm cao.
Chuẩn 802.11 là chuẩn nguyên thuỷ của mạng không dây WLAN, vào năm
1999 chuẩn 802.11a ra đời hoạt động ở dải tần 5GHZ, có tốc độ tối đa 54Mbps.
Cũng trong năm này chuẩn 802.11b ra đời hoạt động ở dải tần 2,4-2,48 Ghz và
hỗ trợ tốc độ 11Mbps. Chuẩn này đang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống
mạng không dây, cung cấp được tốc độ phù hợp cho phần lớn các ứng dụng.
Chuẩn 802.11g là chuẩn mới được giới thiệu vào năm 2003 cũng hoạt động ở
cùng dải tần với 802.11b cho phép tốc độ truyền đạt tới 54Mbps, do nó tương
thích với 802.11b nên chuẩn này nhanh chóng chiếm lĩnh được thị trường và
đang được sử dụng nhiều trên thế giới.
Chuẩn 802.11e đang được nghiên cứu để phát triển và có khả năng hỗ trợ các
ứng dụng cần băng thông lớn.


5

II. CÔNG NGHỆ CHO MẠNG KHÔNG DÂY
Năm 1977 IEEE đưa ra chuẩn đầu tiên 820.11 hỗ trợ 3 công nghệ
- Sóng hồng ngoại IR (Infrared) : Giải thông thấp, ánh sáng mặt trời có thể
làm ảnh hưởng tới sóng hồng ngoại nên IR ít được sử dụng rộng rãi.
- Trải phổ trực tiếp DSSS (Direct Sequence Spread Stpectrum)
- Trải phổ nhẩy tần FHSS (Frequency Hopping Spread Stpectrum)
Năm 1999 IEEE đưa ra chuẩn 820.11b và 80211a nhằm mở rộng tốc độ
truyền dữ liệu của WLAN.
Bảng thống kê chuẩn và công nghệ WLAN

Chuẩn
802.11
802.11a
802.11b

BlueTooth
802.11g

Công nghệ

Tốc độ(Mbps)

Băng

tần(Ghz)
DSSS,FHSS,IR
1,2
2,4 - 2,48
OFDM
6,9,12,18,24,36,48,54
5
DSSS
1,2 - 5,5 - 11
2,4 - 2,48
FHSS
1
2,4 - 2,48
OFDM
54
2,4 - 2,48

Lớp mạng
WLAN
WLAN
WLAN

PAN
WLAN

1. Công nghệ trải phổ
Hầu hết chuẩn giao tiếp cho mạng LAN không dây là sử dụng công nghệ trải
phổ. Một công nghệ sóng vô tuyến tần số rộng được phát triển trong quân đội để
ứng dụng trong các hệ thống thống thông tin liên lạc cần sự bí mật. Công nghệ
này sử dụng chế độ truyền sóng vô tuyến, phát đi các tín hiệu quảng bá trong
một phạm vi tần số nào đó. Thiết bị thu nhận tín hiệu cũng phải được đồng bộ
với thiết bị phát về tấn số để có thể tiếp nhận được các tín hiệu đó. Sử dụng công
nghệ này giúp các thiết bị di động tránh được nhiễu thường xẩy ra trong các hệ
thống có băng thông hẹp. Công nghệ này sử dụng chế độ truyền thông tin tiêu


6

tốn nhiều băng thông hơn, nhưng có tín hiệu mạnh hơn và dễ nhận biết bởi các
thiết bị khác. Vì thế công nghệ này chấp nhận giảm bớt hiệu quả băng thông để
đổi lấy sự bảo mật, toàn vẹn thông tin và sự tin cậy của tín hiệu truyền đi.
Tần số hẹp

Tần số rộng
Nhiễu

Tần số
Hình 1: Độ nhiễu của tần số

Nhìn hình vẽ trên ta thấy rằng nhiễu có thể anh hưởng rất lớn tới những tín
hiệu băng thông hẹp nhưng đối với tín hiệu băng thông rộng thì ảnh hưởng đó
giảm đi rất nhiều.

Hiện tại có hai công nghệ trải phổ được sử dụng phổ biến như nhau trong hệ
thống mạng không dây là DSSS (Direct Sequence Spread Stpectrum) và FHSS
(frequency hopping spread Stpectrum).
1.1 Công nghệ trải phổ trực tiếp DSSS
DSSS là công nghệ trải phổ tần số rộng sử dụng phương pháp tạo ra một
mẫu bit thừa cho mỗi bit sẽ truyền đi, bit này được gọi là chip hoặc mã chip. Mã
chip càng dài thì khả năng khôi phục tín hiệu gốc càng cao nhưng việc sử dụng
mã chip này cũng đòi hỏi tốn nhiều băng thông hơn so với truyền thông băng
hẹp.
Tỷ lệ số chip sử dụng trên một bit được gọi là tỷ lệ trải phổ, tỷ lệ này
càng cao càng tăng khả năng chống nhiễu cho việc truyền tín hiệu, nếu tỷ lệ này


7

thấp sẽ làm tăng băng thông cho các thiết bị di động. Các thuật toán được sử
dụng có thể khôi phục lại thông tin gốc nếu một vài bit lỗi trong quá trình truyền
thông tin mà không cần yêu cầu gửi lại gói tin.

Hình 2: Sự mã hoá thông tin của trải phổ chuỗi trực tiếp

Hình trên cho thấy một ví dụ về hoạt động của trải phổ chuỗi trực tiếp. Mỗi
bit tin được mã hoá thành một chuỗi các bit (gọi là chip/mã chip).
1 được mã hoá thành 00010011100
0 được mã hoá thành 11101100011
Như vậy việc gửi chuỗi nhị phân 101 sẽ thành gửi đi chuỗi:
00010011100 11101100011 00010011100
Các mã chip thông thường nghịch đảo lẫn nhau, điều này làm cho DSSS đối phó
tốt với nhiễu và kể cả một phần bản tin có thể bị nhiễu, vẫn có thể khôi phục lại
bản tin gốc.

8

Biểu đồ phân bố kênh của DSSS

Kênh

Tần số thấp

Tần số trung tâm

Tần số cao

1

2.401

2.412

2.423

2

2.404

2.417

2.428

3

2.411

2.422

2.433

4

2.416

2.427

2.438

5

2.421

2.432

2.443

6

2.426

2.437

2.448

7

2.431

2.442

2.453

8

2.436

2.447

2.458

9

2.441

2.452

2.463

10

2.446

2.457

2.468

11

2.451

2.462

2.473

DSSS trải rộng ra trên toàn phổ, nên số lượng các kênh không bị chồng chéo
lên nhau trong băng tần 2,4GHz là rất ít ( 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.
1.2 Công nghệ trải phổ nhẩy tần
Công nghệ trải phổ nhảy tần FHSS này sử dụng nhiều băng tần hẹp để truyền
thông tin thay vì sử dụng băng thông rộng. Một bộ tạo số giả ngẫu nhiên được sử
dụng để sinh chuỗi tần số muốn nhẩy tới các chạm phát, thu phải sử dụng cùng
một bịi tạo số giả ngẫu nhiên giống nhau và được đồng bộ hoá tại cùng một thời
điểm, chúng sẽ nhẩy tới “tần số” một cách đồng thời.


9

Theo FHSS, Nó có khả năng hạn chế tối đa lượng nhiễu trên băng tần hẹp
từ bên ngoài với công nghệ nhảy tần này, hơn hẳn so với DSSS, 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 đã thay đổi thành 15 kênh) và độ trễ tối đa là 400ms trên mỗi
kênh.
Giao thức 802.11 sử dụng 79 kênh (bước kênh 1Mhz) trải trong dải phổ từ 2.4
Ghz đến 2.483 Ghz với độ trễ là 20ms.
Phương pháp FHSS cũng cho phép xây dựng nhiều kênh không bị chồng
nhau. Vì số lượng các tần số để chuyển sử được là tương đối nhiều nên trong
cùng một phạm vi làm việc, người dùng có thể xây dựng nhiều kênh làm việc
khác nhau mà không bị nhiễu như DSSS (tối đa 3 kênh).
Một đặc tính khác của FHSS là cho phép sử dụng nhiều điểm truy cập
Access Point trong một vùng làm việc nếu như cần thêm lượng băng thông hoặc
cần tăng số lượng người truy cập tối đa. Các thiết bị di động sẽ được kết nối một
cách ngẫu nhiên đến một trong các Access Point này, điều này là không thực
hiện được với DSSS.
Cuối cùng, một điều được nhìn thấy rất rõ là sự khuếch đại công suất cho các
bộ phát FHSS sẽ hiệu quả hơn nhiều so với DSSS , các thiết bị của hệ FHSS tiêu
thụ ít năng lượng hơn. Và khi năng lượng tốn ít hơn, các thiết bị di động sẽ có thể
kết nối với thời gian lâu hơn mà không phải thay hay xạc pin.


10

Tần số
Kênh 2

F4
F3
Kênh 1
F2

F1

Độ trễ
0.625ms

Thời gian

Hình 3: Chuyển đổi tần số trên các kênh

1.3 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex)- Ghép kênh phân
chia theo tần số trực giao
OFDM được đưa vào áp dụng cho công nghệ truyền thông không dây băng
thông rộng nhằm khắc phục một số nhược điểm và tăng khả năng về băng thông
cho công nghệ mạng không dây.
Tất cả các sóng mạng với tín hiệu OFDM được đồng bộ về thời gian và tần
số do vậy nhiễu giữa các tín hiệu có thể điều khiển được.
Các sóng mạng này xếp chồng nhau trong miền tần số nhưng không gây ra
nhiễu sóng mang vì các sóng mang có tần số trực giao với nhau (mỗi tần số sóng
mang là số nguyên lần của tần số cơ bản).


11

f1 = f 0 ,

f 2 = 2 f0

f3 = 3 f0

f4 = 4 f0

f5 = 5 f0

f 6 = 6 f 0 ....

Số chu kỳ trong một symbol giữa hai sóng mang cạnh nhau chỉ khác nhau là
một với OFDM thì hệ thống cần một băng tần bảo vệ giữa các dải tần. Hệ thống
OFDM dùng mã sửa sai để hiệu chỉnh gọi là Coded OFDM.
2. Một số thành phần kỹ thuật khác
2.1 Đa truy cập cảm ứng sóng mang - Tránh xung đột CSMA/CA
Đa truy cập cảm ứng sóng mang - Tránh xung đột CSMA/CA của WLAN rất
giống với đa truy cập cảm ứng sóng mang - Tránh xung đột của Ethemet. Điểm
khác ở đây là CSMA/CA nó sẽ chỉ truyền dữ liệu khi bên kia sẵn sàng nhận và
không truyền, nhận dữ liệu nào khác trong lúc đó, đây còn gọi là nguyên tắc
LBT (listening before talking) - nghe trước khi nói . Do vậy, 802.11 không thể
nhận ra được các xung đột theo cách mà mạng Ethernet sử dụng trong phát hiện
xung đột của CSMA/CA.
Chuẩn 802.11 sử dụng các kỹ thuật tránh xung đột về bản chất là buộc máy
phát "nghe trước khi nói". Hơn nữa, sau khi gửi một gói tin đi. Máy thu sẽ đáp
lại bằng một khung ACK xác nhận bản tin đã được nhận. Nếu khung ACK
không nhận được, máy phát sẽ giả sử rằng bản tin bị mất và sẽ thử phát lại có
một vài vấn đề về bảo mật đáng chú ý đối với CSMA/CA và tấn công DOS. Hãy
cho rằng kẻ tấn công vào phổ tín hiệu bằng nhiễu. Như vậy, do cơ chế "nghe
trước khi nói", các client sẽ không phát và hoạt động mạng sẽ ngưng lại. Hơn
nữa, thậm chí khi client xử lý phát được bản tin nếu client không thu được khung
ACK, Nó giả sử rằng bản tin bị mất và cố gắng phát lại khung tương tự hết lần
này đến lần khác. Khi nó bị tấn công DoS, xảy ra nhiều vấn đề không được đề
cập đến trong giao thức 802.11.


12

2.2 Yêu cầu và sẵn sàng gửi RTS/CTS
RTS/CTS (Request To Send/Clear To Sen) là một kỹ thuật quản lý lưu
lượng giúp tối thiểu hóa các truyền phát chồng lấn trong môi trường đông đúc .
Client sẽ phát một khung RTS và yêu cầu cho phép phát. Sau đó AP sẽ phát một
khung CTS để chấp nhận cho phép phát, và client sẽ bắt đầu phát bản tin và chờ
ACK để phát tiếp. Việc sử dụng RTS/CTS (và tất cả các khung mở rộng) trong
một phòng với số lượng nhỏ các client có thể đưa tới một hiệu suất thực tế kém
hơn so với khi chúng ta không sử dụng RTS/CTS.
Source

RTS

Destination

CTS

DATA
A
ACK

Hình 4: Quá trình gửi RTS/CTS

Một lợi thế là RTS/CTS rất hữu ích trong trường hợp một node ẩn. Hãy
cho rằng chúng ta có hai client và chúng có thể thấy AP nhưng không thấy lẫn
lau. Việc sử dụng RTS/CTS sẽ giúp đảm bảo rằng các client không vô ý cố gắng
kết nối trong cùng một thời điểm. Chú ý rằng, RTS/CTS là một cơ cấu: tùy chọn
và việc sử dụng nó không được yêu cầu trong đặc tả 802.11.

13

III. MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG KHÔNG DÂY
1. Phương thức Adhoc WLAN (IBSS)
Phương thức AdHoc được biết đến như là một phương thức không xác
định. Chúng hoạt động theo phương thức ngang hàng và không sử dụng AP, các
thiết bị cầm tay kết nối trực tiếp với nhau trong mạng. Kết nối Adhoc kiểu này
thường được sử dụng trong các môi trường như phòng họp hay nhà hàng khi mà
vài thiết bị laptop cần kết nối với nhau và yêu cầu một liên kết tạm thời.

Hình 5: Mô hình mạng Adhoc

Hình trên là một mô hình mạng AdHoc, trong đó các máy client chỉ giao
tiếp với nhau trong một phạm vi giống như trong một văn phòng. Nếu một máy
client nào muốn kết nối tới bên ngoài thì một máy nào đó trong phòng phải hoạt
động đóng vai trò như một gateway và thực hiện dịch vụ truyền tín hiệu.
Phương thức AdHoc cũng được đề xuất sử dụng trong các mạng đan
xen lớn nơi mà mỗi nút mạng vừa là client vừa là router để chuyển các gói đi
khắp mạng. Mặc dù phương thức này không được phổ biến rộng rãi, tuy nhiên
nó thường được sử dụng như một thay thế cho Hub khi cần thiết lập mạng tạm
thời.


14

2. Phương thức InFraStructure (BSSs)

WLAN – Distribution System

AP

AP

Hình 6: Mô hình kết nối tập dịch vụ cơ bản BSS

Hình trên là một ví dụ về mạng 802.11 theo phương thức tập dịch vụ cơ
bản. Mỗi thiết bị mạng không dây trong đó đều truyền tín hiệu tới một thiết bị
mạng gọi là điểm truy cập (AP - Access Point). Điểm truy cập này hoạt động
như một cầu mạng theo chuẩn Ethemet và chuyển các tín hiệu đó tới các mạng
thích hợp, mạng dây dẫn hoặc các mạng không dây khác.
Trước khi có thể trao đổi dữ liệu, các máy client và AP phải được thiết lập
một mối quan hệ hay một sự liên kết. Chỉ khi kết nối đó được thiết lập chính xác,
hai trạm kết nối không dây mới có thể trao đổi dữ liệu với nhau được.
Sau đây là ba trạng thái cơ bản để bắt đầu tám bước trong quá trình thiết
lập liên kết đó :
- Chưa chứng thực và không kết nối
- Đã chứng thực và chưa kết nối
- Đã xác định và đã kết nối
Để chuyển tiếp giữa các trạng thái, các thành phần giao tiếp trao đổi với
nhau các thông báo gọi là các management frames. Tiến trình này diễn ra như
sau :


15

- Tất cả các điểm truy cập phát một tín hiệu đèn báo management frame
tại một khoảng thời gian xác định.
- Để liên kết với một điểm truy cập và gia nhập một BSS, các máy client
dò tìm tín hiệu hiệu thông báo để phát hiện ra điểm truy cập ở trong phạm vi kết
nối.

- Máy client lựa chọn BSS để gia nhập theo một cách độc lập
- Máy client cũng có thể gửi một yêu cầu thăm dò managenment frame
để tìm một điểm truy cập với một giá trị SSID xác định trước. SSID - Ervices
Set Indentifier là một giá trị định danh được gán cho điểm truy cập không dây.
- Sau khi nhận dạng được điểm truy cập, máy client và điểm truy cập thực
hiện việc chứng thực bằng việc trao đổi các thông tin kiểm tra biết trước.
- Sau khi chứng thực thành công, máy client chuyển sang trạng thái thứ
hai: đã chứng thực và chưa kết nối.
- Để chuyển từ trạng thái thứ hai sang trạng thái thứ ba, đã xác định và có
kết nối, máy client gửi một yêu cầu liên kết và điểm truy cập sẽ trả lời bằng một
tín hiệu xác nhận kết nối.
- Các máy client sẽ trở thành ngang hàng trong mạng không dây và có thể
truyền dữ liệu trong mạng.


16

3. Mô hình mạng diện rộng (WiMax)

WLAN
3

WLAN
1

WLAN
2

WLAN
4

Hình 7: Mô hình mạng diện rộng Wimax

Hình trên là mô hình mạng WMAN (Wimax) bao phủ một vùng rộng lớn
hơn nhiều mạng WLAN, kết nối nhiều toà nhà qua những khoảng cách địa lý
rộng lớn. Công nghệ Wimax dựa trên chuẩn IEEE 802.16 và HiperMAN cho
phép các thiết bị truyền thông trong một bán kính lên đến 50km và tốc độ truy
nhập mạng lên đến 70 Mbps.

IV. CÁC CHUẨN CỦA MẠNG KHÔNG DÂY
1. Chuẩn 802.11.WLAN
Chuẩn IEEE 802.11 cung cấp một tập hợp các đặc tả cho mạng LAN
không dây được phát triển bởi nhóm các kỹ sư của tổ chức IEEE (Institute of
Eleetrical and Electronics Engineers - Học viện các kỹ sư Điện và Điện tử của
Mĩ. Chuẩn 802.11 này ra đời vào năm 1989, tập trung vào sự triển khai trong
môi trường mạng của các doanh nghiệp lớn, coi một mạng không dây như hệ
thống Ethemet. Tổ chức IEEE đã chấp nhận các đặc tả này vào năm 1997.
Các đặc tả 802.11 định nghĩa các giao tiếp qua không khí (over-the-air)
giữa các thiết bị không dây di động và một trạm làm việc hoặc giữa hai thiết bị
di động. Cho tới ngày nay, đã có 4 chuẩn được hoàn thiện trong hệ thống 802.11


17

là chuẩn 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g và một số chuẩn đang trong thời
gian hoàn thiện nh 802.11e, 802.11i . . . Tất cả bốn chuẩn đã có sử dụng giao
thức Ethemet và CSMA/CA trong việc chia sẻ đường truyền.
1.1 IEEE 802.11
Chuẩn không dây IEEE 802.11 cung cấp các giao tiếp không dây với tốc
độ lMbps hoặc 2Mbps trong các dải ISM (Industrial, Scientific, Medical - công
nghiệp, nghiên cứu khoa học, y tế ) 2.4 GHz sử dụng FHSS hoặc DSSS. Phương

pháp điều biến sử dụng trong 802.11 là PSK (Phase Shift Keying).
Thông thường trong một mạng WLAN, các trạm không dây (STA) sẽ có
chung một điểm truy cập cố định (AP) làm chức năng cầu nối (bridge) như trong
mạng LAN thường. Sự kết hợp một AP với các STA được gọi là BSS (Basic
Service Set).
Chuẩn 802.11 được thiết kế cho các ứng dụng có tốc độ truyền dữ liệu vừa
và lớn như ở các cửa hàng, nhà máy hay doanh nghiệp. Ở đó các giao tiếp không
dây được giới hạn và có thể đạt tốc độ truyền dữ liệu lMbps tới 2Mbps.
1.2 IEEE 802.11b
Vào năm 1999, Viện kỹ thuật điện và điện tử thông qua một chuẩn mở
rộng cho IEEE 802.11 và gọi là IEEE 802.11b. Chuẩn IEEE 802.11b cung cấp
việc truyền dữ liệu cho các mạng WLAN trong dải tần số 2.4 GHZ với tốc độ 1
Mbps, 2 Mbps, 5.5 Mbps và có thể đạt tốc độ cao nhất là 11Mpbs. Hầu hết các
mạng sử dụng chuẩn 802.11b đều có khả năng giảm tốc độ truyền dữ liệu khi các
trạm không dây cách xa AP, nhờ đó các giao tiếp không dây không bị ngắt quãng
mặc dù ở một tốc độ rất thấp.
IEEE 802.11b là chuẩn không dây được sử dụng phổ biến nhất hiện nay
với số lượng lớn các nhà cung cấp cho các đối tượng khách hàng là các doanh
nghiệp, gia đình hay các tổ chức, cơ quan nhà nước. IEEE 802.11b giống như


18

HomeRF và Bluetooth, sử dụng băng tần 2.4 GHz và phương pháp điều biến
tuyến tính được biết đến là CCK (Complementary Code Keying) sử dụng các mã
thay đổi của DSSS.
Chuẩn 802.11b hay còn được gọi là Wi-fi hoàn toàn tương thích ngược lại
với tiêu chuẩn 802.11. Điều biến sử dụng trong 802.11 là PSK trong khi ở
802.11b là CCK cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và ít bị ảnh hưởng của
các tác động truyền đa chiều.

Tốc độ 11Mbps làm cho công nghệ LAN không dây trở nên thực tế hơn
với các doanh nghiệp. Thị trường gia đình cũng được dự đoán sẽ có những bùng
nổ trong thời gian tới với chuẩn 802.11b khi các nhà sản xuất mạng LAN có dây
truyền thống chuyển sang sản xuất các thiết bị mạng LAN không dây.
Tổng hợp các đặc trưng cơ bản của 802.11b
- Tần số : 2.4Ghz
- Số kênh : 11 (3 kênh độc lập)
- Tốc độ tối đa : 11 Mbps
- Tầm phủ sóng : 100 m
- Phương pháp trải phổ : DSSS
- Kỹ thuật điều biến : DBPSK (lMbps)
DQBSK (2Mbps)
CCK (5.5Mbps và 11Mbps)
802.11b hoạt động trong miền tần số 2.4-2.4835, dải tần này thường được
xem như là băng phân mảnh bởi quá nhiều thiết bị khác cùng chia sẻ (2.4Ghz là
một phần băng tần công nghiệp, khoa học và y tế)


19

26Mhz
902
Mhz

83.5Mhz

928
Mhz

2.4

Mhz

2.4835
Mhz

125Mhz
5.725
Mhz

5.850
Mhz

Hình 8: Phân bố băng tần ISM

Vào năm 1985, FCC (Federal Communications Commission - Uỷ ban
truyền thông Liên bang Mĩ phân bổ ba dải tần trên như dải tần không cần đăng
ký, tức là không yêu cầu cấp quyền FCC đặc biệt nào để cho các thiết bị hoạt
động ở tần số đó, tuy nhiên, người dùng được yêu cầu giới hạn công suất của các
thiết bị.
Chính vì lý do đó, trong băng tần này tràn ngập các thiết bị không dây
cùng hoạt động, nên khả năng nhiễu cũng gia tăng nhiều hơn. Về mặt tích cực thì
băng tần này có mặt trên toàn cầu, mỗi quốc gia có chuẩn riêng của mình cho
việc quản lý tần số, FCC chỉ có áp dụng cho nước Mĩ.
1.3 IEEE 802.11a
Như đã chú ý, IEEE 802.11a xuất hiện sau IEEE 802.11b. Chuẩn IEEE
802.11 a được đưa ra trong nỗ lực khắc phục một số vấn đề chính phát sinh trong
thời gian đầu triển khai 802.11 và 802.11b. Nó hoạt động trong dải tần số từ 5
Ghz đến 6 GHZ sử dụng phương pháp điều biến OFDM (Orthogonal Frequency
Division Multiplexing - đa tần trực giao) có thể nâng tốc độ truyền dữ liệu tối đa
lên tới 54 Mbps (thông thường là 6 Mbps, 12 Mbps, 24 Mbps).

Một trong những điểm mạnh của hệ thống 802.11a là rất ít khi bị nhiễu vì
nó hoạt động ở tần số cao 5Ghz và sử dụng công nghệ OFDM thay vì các công
nghệ trải phổ. Tuy nhiên, chú ý rằng tần số 5Ghz là tần số đã được sử dụng tại
một số nước, không phải là tần số phổ biến như 2.4Ghz.


20

Mặc dù rất nhiều nhà cung cấp đang phát triển các thiết bị để mở rộng
dòng sản phẩm 802.11b với các linh kiện của 802.11a nhưng công nghệ này vẫn
còn mới và các lỗi kỹ thuật là không thể tránh khỏi. Ví dụ khi triển khai cho một
số mạng WLAN thì sự hoạt động của mạng không đạt được như các thông số về
mặt lý thuyết. Một cản trở chính cho các doanh nghiệp tiếp cận các sản phẩm
802.11 a là tốc độ truyền dữ liệu kém xa với tốc độ lý thuyết.
Nhiều doanh nghiệp cảm thấy rằng 802.11a thậm chí còn không tin cậy
bằng 802.11b, chính vì vậy họ vẫn tiếp tục phát triển hệ thống cũ. Một vấn đề
khác là chuẩn 802.11a không tương thích ngược với chuẩn mạng 802.11b đang
rất phổ biến.
Tổng hợp các đặc trưng cơ bản của 802.11a
- Tần số : 5 Ghz
- Số kênh : 12
- Tốc độ tối đa : 54 Mbps
- Tầm phủ sóng : 20 in
- Kỹ thuật điều biến : DBPSK (6 và 9 Mbps)
QBSK (12 và 18Mbps)
16-QAM (24 và 36Mbps)
64-QAM (48 và 54Mbps)
1.4 IEEE 802.11g
Chuẩn được đưa ra năm 2003 IEEE 802.11g hỗ trợ việc truyền dữ liệu
trong khoảng cách tương đối ngắn với tốc độ 20 Mbps đến 54 Mbps.

Giống như 802.11b, 802.11g hoạt động trong dải tần số 2.4 GHZ và vì thế
có tính tương thích với các mạng 802.11b, đây chính là điểm mạnh nhất của
chuẩn 802.11g so với 802.11a. Tuy nhiên, chú ý rằng khi làm việc với một thiết


21

bị 802.11b, tốc độ tối đa của chuẩn sẽ giảm xuống 1 Mbps để đảm bảo tính
tương thích cũng như đảm bảo chất lượng dữ liệu truyền.
Vấn đề của chuẩn 802.11g là nó vẫn hoạt động ở trong dải tần 2.4Ghz nên
chỉ có 3 kênh hoạt động độc lập và khó tránh khỏi việc nhiễu nếu trong môi
trường có nhiều thiết bị phát sóng cùng dải tần đang hoạt động.
Tổng hợp các đặc trng cơ bản của 802.11a
- Tần số : 2.4 Ghz
- Số kênh : 11 (3 kênh độc lập)
- Tốc độ tối đa : 54 Mbps
- Tầm phủ sóng : 100 in
- Lược đồ mã hoá : OFDM
- Kỹ thuật điều biến : DBPSK (1 Mbps)
DQPSK (2 Mbps)
CCK (5.5 và 11 Mbps)
OFDM (6, 12, 18, 36, 48 và 54Mbps)
1.5 IEEE 802.11e
Chuẩn không dây mới nhất IEEE 802.11e sẽ tập trung vào việc giao tác
giữa doanh nghiệp, gia đình và môi trường công cộng như sân bay khách sạn.
Không giống như các chuẩn khác, đây là chuẩn không dây đầu tiên tạo sự
liên kết giữa doanh nghiệp và gia đình. Nó cũng thêm đặc điểm QoS và hỗ trợ
multimedia cho 802.11a và 802.11b trong khi vẫn đảm bảo giao tiếp với các
chuẩn này. QoS và hỗ trợ multimedia là các yếu tố cần thiết để cung cấp các dịch
vụ VOD, AOD, VoIP và truy cập Internet tốc độ cao.

22

2. Chuẩn 802.16 Broadband wireless
Chuẩn 802.16 được ra đời khoảng tháng 4/2002, bắt đầu phục vụ từ giữa
năm 2004, chuẩn IEEE 802.16 (WiMAX) sẽ là công nghệ không dây mang tính
cách mạng trong ngành công nghiệp dịch vụ không dây băng rộng.
Lớp MAC 802.16 hỗ trợ nền tảng point-to-multipoint trên băng tần 10-66
GHZ, tốc độ truyền tải dữ liệu từ 75Mbps tới 120Mbps. Sử dụng công nghệ
OFDM, tương tự như 802.11a và 802.11g.
3. Chuẩn 802.15.Bluetooth
Bluetooth hoạt động ở dải tần 2.4Ghz, sử dụng phương thức trải phổ
FHSS. Trong mạng Bluetooth, các phần tử có thể kết nối với nhau theo kiểu
Adhoc ngang hàng hoặc theo kiểu tập trung, có 1 máy xử lý chính và có tối đa là
7 máy có thể kết nối vào. Khoảng cách chuẩn để kết nối giữa 2 đầu là 10 mét, nó
có thể truyền qua tường, qua các đồ đạc vì công nghệ này không đòi hỏi đường
truyền phải là tầm nhìn thẳng (LOS - Light of Sight). Tốc độ dữ liệu tối đa là
740Kbps (tốc độ của dòng bit lúc đó tương ứng khoảng 1Mbps. Nhìn chung thì
công nghệ này còn có giá cả cao.

V. BẢO MẬT TRONG MẠNG KHÔNG DÂY
1. Bảo mật với WEP
Sóng vô tuyến lan truyền trong môi trường mạng có thể bị kẻ tấn công bắt
sóng được và có thể thực hiện các ý đồ lấy cắp thông tin. Điều này thực sự là
mối đe doạ nghiêm trọng. Để bảo vệ dữ liệu khỏi bị nghe trộm, nhiều dạng mã
hóa dữ liệu đã được dùng. Đôi khi các dạng mã hóa này thành công, một số khác
thì có tính chất ngược lại, do đó làm phá vỡ sự an toàn của dữ liệu. Chính vì vậy
việc bảo vệ mạng không dây càng trở nên cấp thiết và phức tạp.

23

Mục tiêu của việc bảo mật bao gồm:
- Xác thực bất kỳ một máy chạm nào truy cập vào mạng không dây
- Bảo mật luồng dữ liệu trao đổi trên mạng không dây
- Chống sửa chữa thay đổi dữ liệu trên mạng không dây
Phương thức chứng thực qua SSID khá đơn giản, chính vì vậy mà nó chưa
đảm bảo được yêu cầu bảo mật, mặt khác nó chỉ đơn thuần là chứng thực mà
chưa có mã hóa dữ liệu. Do đó chuẩn 802.11 đã đưa ra phương thức mới là WEP
(Wired Equivalent Privacy).
WEP có thể dịch là chuẩn bảo mật dữ liệu cho mạng không dây mức độ tương
đương với mạng có dây, là phương thức chứng thực người dùng và mã hóa nội
dung dữ liệu truyền trên mạng LAN không dây (WLAN). WEP là một thuật toán
mã hóa đối xứng có nghĩa là quá trình mã hóa và giải mã đều dùng một là khóa
dùng chung - Share key, khóa này AP sử dụng và Client được cấp.
Chuẩn IEEE 802.11 quy định việc sử dụng WEP như một thuật toán kết hợp
giữa bộ sinh mã giả ngẫu nhiên PRNG (Pseudo Random Number Generator) và
bộ mã hóa luồng theo kiểu RC4. Thuật toán mã hóa RC4 thực hiện việc mã hóa
và giải mã khá nhanh, tiết kiệm tài nguyên bộ vi xử lý, tuy nhiên người ta đã
nhận ra rằng WEP vẫn không phải là công cụ mã hoá thật sự an toàn cho mạng
không dây. Trên thực tế phương thức này đã bộc lộ những yếu điểm mà chúng ta
sẽ nghiên cứu kỹ hơn về WEP ở chương sau.
2. Bảo mật với TKIP
Để khắc phục các yếu điểm của WEP, người ta đưa ra TKIP ( Temporal key
Integrity Protocol – giao thức bảo toàn dữ liệu với khoá theo thời gian )
TKIP có ba nhân tố chính để tăng cường mã hoá:
- Chức năng xáo trộn khoá mã từng gói.
- Chức năng tăng cường MIC(mã toàn vẹn bản tin) gọi là Michael

24

- Các luật tăng cường sắp xếp các IV
Khác với WEP chỉ có chứng thực một chiều, TKIP sử dụng phương thức xác
thực cho phép có nhiều chế độ xác thực và liên kết đến các tầng bảo mật khác
nhau khi xác thực. Thuật toán xác thực EAP cho phép xác thực hai chiều giữa
máy chạm và RADIUS server. Để hiểu kỹ về nguyên lý hoạt động của phương
thức này ta sẽ nghiên cứu kỹ hơn ở các chương sau.

CHƯƠNG II
AN NINH TRONG MẠNG KHÔNG DÂY
I. VẤN ĐỀ AN NINH TRONG MẠNG KHÔNG DÂY
Như chúng ta đã biết mạng không dây sử sóng điện từ để thu và phát tín
hiệu, môi trường truyền sóng là môi trường không khí. Do vậy vấn đề an ninh
trong mạng không dây sẽ trở lên phức tạp hơn mạng có dây rất nhiều. Ngày nay
khi công nghệ càng phát triển thì khả năng và kỹ thuật tấn công cũng trở lên tinh
vi hơn, nguy cơ bị tấn công mạng ngày càng tăng. Bởi vì tấn công, phá hoại là do
con người thực hiện, kỹ thuật càng phát triển, càng thêm khả năng đối phó, ngăn
chặn thì kẻ tấn công cũng ngày càng tìm ra nhiều các kỹ thuật tấn công khác
cũng như những lỗi kỹ thuật khác của hệ thống.
Các giải pháp bảo mật thông tin trên đường truyền đã bộc lộ nhiều lỗ hổng, vì
thế an toàn thông tin ngày càng trở lên mong manh hơn bao giờ hết. Sở dĩ nguy
cơ bị tấn công của mạng không dây lớn hơn của mạng có dây là do những yếu tố
sau:
- Kẻ tấn công thường thực hiện một cách dễ dàng tại bất kỳ nơi đâu trong vùng
phủ sóng của hệ thống mạng.


25

- Thông tin trao đổi được truyền đi trong không gian, vì vậy không thể ngăn chặn
được việc bị lấy trộm hay nghe lén thông tin.
- Công nghệ còn khá mới mẻ, nhất là đối với Việt Nam. Các công nghệ từ khi
đưa ra đến khi áp dụng thực tế còn cách nhau một khoảng thời gian dài.
Qua những phân tích trên chúng ta thấy được vấn đề an ninh trong mạng không
dây đóng một vai trò hết sức quan trọng. Thông tin chỉ có giá trị khi nó giữ được
tính chính xác, thông tin chỉ có tính bảo mật khi chỉ có những người được phép
nắm giữ thông tin biết được nó. Thực sự vấn đề bảo mật cho mạng máy tính
không dây nói chung phức tạp hơn hệ thống mạng có dây rất nhiều.

II. CÁC LOẠI HÌNH TẤN CÔNG MẠNG KHÔNG DÂY
1. Tấn công bị động - Passive attacks
1.1 Định nghĩa
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. Ví dụ như việc lấy
trộm thông tin trong không gian truyền sóng của các thiết bị sẽ rất khó bị phát
hiện dù thiết bị lấy trộm đó nằm trong vùng phủ sóng của mạng chứ chưa nói
đến việc nó được đặt ở khoảng cách xa và sử dụng anten được định hướng tới
nơi phát sóng, khi đó cho phép kẻ tấn công giữ được khoảng cách thuận lợi mà
không để bị phát hiện.
1.2 Phương thức bắt gói tin (Sniffing)
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 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. Kẻ tấn công sẽ khó bị phát hiện ra sự