Ứng dụng thuật toán fuzzy random forest trong phát hiện xâm nhập mạng không dây”

ĐẠI HỌC QUỐC GA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
---------------



---------------

NGUYỄN VĂN LINH

ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN FUZZY RANDOM
FOREST TRONG PHÁT HIỆN XÂM NHẬP MẠNG

KHÔNG DÂY

Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60480101

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS. Lê Hoàng Sơn

Hà Nội - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
---------------



---------------

NGUYỄN VĂN LINH

ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN FUZZY RANDOM
FOREST TRONG PHÁT HIỆN XÂM NHẬP MẠNG

KHÔNG DÂY
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60480101

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS. Lê Hoàng Sơn
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn

PGS TS. Lê Hoàng Sơn

Hà Nội - 2019


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc nhất tới Thầy
giáo, PGS. TS. Lê Hoàng Sơn đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trường Đại Học Công Nghệ - Đại Học
Quốc Gia Hà Nội – những người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn trong quá trình tôi
học tập và tại trường.
Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người thân
yêu luôn bên cạnh, quan tâm, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện

luận văn tốt nghiệp này.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà

Nội, tháng
2019

04

Học viên

Nguyễn Văn Linh

1

năm


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong Luận văn là sản phẩm của riêng cá
nhân tôi, không sao chép lại của người khác. Những điều được trình bày trong nội
dung Luận văn, hoặc là của cá nhân hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất
cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn đúng quy cách. Tôi
xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời
cam đoan của mình.

Hà Nội, tháng 04 năm 2019
Tác giả luận văn

Nguyễn Văn Linh

2


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN

1

LỜI CAM ĐOAN................................................................................................2
MỤC LỤC...........................................................................................................3
DANH SÁCH BẢNG..........................................................................................4
DANH SÁCH HÌNH VẼ.....................................................................................5
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT..............................................................................7
1

2

3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN BÀI TOÁN VÀ KIẾN THỨC NỀN.............11
1.1

Đặt vấn đề

11

1.2

Tổng quan về mạng không dây

12

1.2.1 Kiến trúc mạng 802.11

12

1.2.2

Cơ chế bảo mật

13

1.2.3

Các dạng tấn mạng không dây

16

1.2.4 Các dấu hiệu tấn công mạng không dây

18

1.3

Mục tiêu của luận văn

20

1.4

Tổng kết chương

20

CHƯƠNG II: THUẬT TOÁN FUZZY RANDOM FOREST....................22
2.1

Giới thiệu

22

2.2

Thuật toán Decision Tree

24

2.3

Thuật toán Fuzzy Decision Tree

30

2.4

Thuật toán Random Forest

34

2.5

Thuật toán Fuzzy Random Forest

46

2.6

Tổng kết chương

68

CHƯƠNG III : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM............................................. 70
3.1

Giới thiệu về bộ dữ liệu

70

3.2

Xử lý dữ liệu

76

3.3

Xây dựng ứng dụng

81

3.4

Kết quả đánh giá

81

3.1

Tổng kết chương

84

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.......................................................... 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................. 87

3


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1 : Dữ liệu sử dụng cho phân lớp Bayes
Bảng 2.1: Dữ liệu phân lớp sử dụng cây quyết định
Bảng 2.2: Dữ liệu kiểm thử thuật toán cây quyết định
Bảng 2.3: Tất cả thuộc tính Sunny của Outlook
Bảng 2.4: Tất cả thuộc tính Rain của Outlook
Bảng 2.5: Bảng đánh giá và kiểm tra kết quả của thuật toán DT
Bảng 2.6: Tập dữ liệu phân lớp cho thuật toán RF
Bảng 2.7: Dữ liệu được chọn ngẫu nhiên từ tập dữ liệu ban đầu cho cây 2

Bảng 2.8: Dữ liệu để kiểm tra độ chính xác thuật toán RF
Bảng 2.9: Tất cả dữ liệu Sunny của Outlook
Bảng 2.10: Tất cả dữ liệu Rain của Outlook
Bảng 2.11: Bảng đánh dấu dữ liệu được chọn ngẫu nhiên cho cây 3
Bảng 2.12: Bảng dữ liệu chọn ngẫu nhiên cho cây 3
Bảng 2.13: Tất cả dữ liệu nhánh Strong của Wind
Bảng 2.14: Nhánh Sunny của Outlook nốt tiếp Strong của Wind
Bảng 2.15: Đánh giá kết quả thuật toán RF
Bảng 2.16: Dự liệu training thuật toán FRF
Bảng 2.17: Dữ liệu đánh giá thuật toán FRF
Bảng 2.18 Giá trị fuzzy của các thuộc tính
Bảng 2.19: Nhánh Sunny của outlook (FRF 1)
Bảng 2.20: Nhánh rain của outlook(FRF 1)
Bảng 2.23: Đánh giá kết quả cây FRF
Bảng 3.1: Bộ dữ liệu AWID [36]
Bảng 3.2: Các lớp của bộ dữ liệu AWID [36]
Bảng 3.3: Tỉ lệ của các bản ghi và lớp trong bộ dữ liệu
Bảng 3.4: Thuộc tính trong 1 bảng ghi
Bảng 3.5: Đánh giá kết quả của thuật toán

4


DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Báo cáo hàng năm về tình hình bảo mật của Cisco [27]
Hình 1.2: Kiến trúc mạng không dây [37]
Hình 1.3: Cơ chế bảo mật WEP
Hình 1.4: Tấn công Flooding
Hình 1.5: Tấn công Injection
Hình 1.6: Tấn công Impersonation

Hình 1.7: Các điểm trong không gian D chiều
Hình 1.8: Siêu phẳng phân lớp các điểm trong không gian
Hình 1.9 : Đồ thị biểu diễn các điểm trong mặt phẳng R+
Hình 1.10 : Các điểm lựa chọn cho siêu phẳng
Hình 1.11: Kiến trúc mô hình SVM
Hình 1.12: Đồ thị biểu diễn siêu phẳng tìm được
Hình 1.13: Kiến trúc chung của mạng nơ-ron
Hình 1.14: Mô hình mạng nơ-ron
Hình 1.15: Công thức và đồ thị hàm ngưỡng
Hình 1.16: Công thức và đồ thị hàm tuyến tính
Hình 1.17: Công thức và đồ thị hàm sigmod
Hình 1.18: Công thức và đồ thị hàm tanh
Hình 1.19: Công thức và đồ thị hàm gausian
Hình 2.1: Hình ảnh cây sau vòng lặp đầu tiên của thuật toán DT
Hình 2.2: Cây phân lớp sau vòng lặp thứ 2 của thuật toán DT
Hình 2.3: Cây phân lớp cuối cùng của thuật toán DT
Hình 2.4: Ví dụ về cây quyết định với phân lớp mờ và phân lớp rõ
Hình 2.5: Lớp rõ và lớp mờ
Hình 2.6: Đồ thị biểu diễn các miền giá trị
Hình 2.7: Mô hình thuật toán rừng ngẫu nhiên [3]
Hình 2.8: Cây RF 2 sau vòng lặp thứ nhất
Hình 2.9: Cây RF 2 sau vòng lặp thứ hai
Hình 2.10: Cây RF 2 hoàn chỉnh thứ nhất
Hình 2.11: Cây RF 3 sau vòng lặp 1
Hình 2.12: Cây RF 3 sau vòng lặp 2
Figure 2.13: Cây RF 3 hoàn thiện
Hình 2.14: Mô hình fuzzy random forest
5

Hình 2.15: Đồ thị miền giá trị mờ của outlook
Hình 2.16: Đồ thị miền giá trị mờ của temprature
Bảng 2.17: Đồ thị miền giá trị mờ của humidity
Hình 2.18: Đồ thị miền giá trị mờ của wind
Hình 2.19: Cấy FRF 1 sau vòng lặp đầu tiên
Hình 2.20: Cây FRF 1 sau vòng lặp 2
Hình 2.21: Cây FRF 1 sau vòng lặp 3
Hình 2.22: Cây FRF 1 sau vòng lặp 4
Hình 2.23: Cây FRF hoàn thiện
Hình 3.1: Dữ liệu sau khi chuyển sang hệ cơ số 10
Hình 3.2: Dữ liệu đã được xử lý
Hình 3.3: Nhãn cho tập thuộc tính
Hình 3.4: Vị trí các thuộc tính dùng để phân lớp
Hình 3.5: Khoảng giá trị cho từng thuộc tính
Hình 3.6: Đồ thị hàm singleton
Hình 3.7: Công thức và đồ thị hàm triangular
Hình 3.8: Công thức và đồ thị hàm trapezoidal
Hình 3.9: Công thức là đồ thị hàm hình thang phải
Hình 3.10: Công thức là đồ thị hàm hình thang trái
Hình 3.12: Cây sau khi chạy thuật toán
Hình 3.13: Đồ thị đánh giá độ chính xác của cây
Hình 3.14: Độ chính xác của từng lớp theo số cây theo precision
Hình 3.15: Độ chính xác của từng lớp theo số cây theo recall

6


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

STT

Từ viết tắt

1

AP

2

ARP

3

CCMP

4

DoS

5

DT

6

FCS


7

7

FDT

8

FRF

9

FTP

10

HTTP

11

IEEE

12

IoT



13

IP

14

MAC

15

NLP

16

OOB

17

RF

18

SSID

19

STA



10

20

TKIP

21

WLAN


1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN BÀI TOÁN VÀ KIẾN THỨC NỀN
1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển của công nghệ và kinh tế, các thiết bị không dây như
điện thoại di động, máy tính xách tay, v.v. không ngừng gia tăng. Kèm theo đó là sự
phát triển của các hệ thống mạng không dây (WiFi) có mặt ở mọi nơi từ gia đình, các
công ty đến các địa điểm công cộng như quán ăn, quán café. Tốc độ phát triển của các
thiết bị không dây và mạng không dây đi kèm theo mối đe dọa từ an ninh mạng. Mỗi
ngày có hàng triệu giao dịch được thực hiện qua mạng. Chính vì sự phổ biến và tầm
quan trọng của nó như vậy mà vấn đề về bảo mật và an toàn cho mạng không dây
được đặt lên cao đặc biệt là ở những nơi quan trọng như ngân hàng hay cơ quan chính
phủ. Các cuộc tấn công mạng ngày các phổ biến làm thiệt hàng tỷ đô cho nền kinh tế.
Trên thế giới thiệt hại do các cuộc tấn công mạng lên đến 200 tỷ usd mỗi năm. Theo
Báo cáo An ninh mạng thường niên năm 2017 của Cisco, hơn 1/3 tổ chức từng bị

vi phạm an ninh trong năm 2016 chịu thiệt hại đáng kể do mất khách hàng, cơ hội và
doanh thu lên đến hơn 20% [5].

Hình 1.1: Báo cáo hàng năm về tình hình bảo mật của Cisco [27]
Hơn nữa ngày nay với sự phát triển của IoT, các thiết bị kết nối internet, router wifi,
trở thành đích nhắm của các hacker. Chính vì vậy rất nhiều biện pháp được đưa ra để
phòng chống và ngăn chặn các hình thức tấn công mạng.
11

Do đó bài toán được đặt ra ở đây là xác định một truy cập là bình thường hay bất
thường, Hay đúng hơn là bài toán phân lớp một truy cập mạng theo các thuộc tính
đã biết.
Trong những năm gần đây với sự phát triển và hoàn thiện của các thuật toán học
máy, nó được ứng dụng trong rất nhiều ngành khác nhau. Trong lĩnh vực an ninh
mạng cũng tương với bài toán phân lớp xâm nhập mạng không dây việc áp dụng các
thuật toán học máy đem lại hiệu quả cao. Trong luận văn này thì sẽ tìm hiểu và áp
dụng thuật toán Fuzzy Random Forest cho bài toán này.
1.2 Tổng quan về mạng không dây
1.2.1 Kiến trúc mạng 802.11
802.11 là một tập các chuẩn của tổ chức IEEE bao gồm các đặc tả kỹ thuật liên
quan đến hệ thống mạng không dây. Chuẩn IEEE 802.11 mô tả một giao tiếp "truyền
qua không khí" sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa một thiết bị không
dây và tổng đài hoặc điểm truy cập, hoặc giữa 2 hay nhiều thiết bị không dây với nhau
(mô hình ad-hoc) [6].

Hình 1.2: Kiến trúc mạng không dây [37]
802.11 cấu trúc gồm 3 thành phần chính: tầng quản lý, tầng điều khiển và tầng
dữ liệu [28].
Tầng quản lý: Đóng vai trò cài đặt giao tiếp giữa STA với AP và duy trì kết nối
[28].
12


Tầng điều khiển: Điều phối truy cập vào môi trường không dây và đóng vai trò
trong việc phân phối các khung dữ liệu từ STA đến AP và ngược lại [28].
Tầng dữ liệu: Được sử dụng để truyền tải thông tin thực tế được tạo ra từ các lớp
khác. Tất cả các khung dữ liệu đều có cùng cấu trúc bao gồm tiêu đề, thân khung và

khung kiểm tra. Chiều dài thân khung trong byte là biến duy nhất của 4byte trong
phạm vi từ 0 đến 2312 [28].
1.2.2 Cơ chế bảo mật
Wired Equivalent Privacy – WEP
WEP là một thuật toán bảo nhằm bảo vệ sự trao đổi thông tin chống lại sự nghe
lén, chống lại những nối kết mạng không được cho phép .v.v.. WEP sử dụng stream
cipher RC4 cùng với một mã 40bit và một số ngẫu nhiên 24bit (initialization vector –
IV) để mã hóa thông tin. Thông tin mã hóa được tạo ra bằng cách thực hiện operation
XOR giữa keystream và plain text [4].

Hình 1.3: Cơ chế bảo mật WEP
Do WEP sử dụng RC4, một thuật toán sử dụng phương thức mã hóa dòng, nên cần
một cơ chế đảm bảo hai dữ liệu giống nhau sẽ không cho kết quả giống nhau sau khi
được mã hóa hai lần khác nhau. Đây là một yếu tố quan trọng trong vấn đề mã hóa dữ
liệu nhằm hạn chế khả năng suy đoán khóa của hacker. Để đạt mục đích trên, một giá trị
có tên Initialization Vector (IV) được sử dụng để cộng thêm với khóa nhằm tạo ra khóa
khác nhau mỗi lần mã hóa. IV là một giá trị có chiều dài 24bit và được chuẩn IEEE
802.11 đề nghị (không bắt buộc) phải thay đổi theo từng gói dữ liệu. Vì máy gửi tạo ra IV
không theo định luật hay tiêu chuẩn, IV bắt buộc phải được gửi đến máy nhận

13


ở dạng không mã hóa. Máy nhận sẽ sử dụng giá trị IV và khóa để giải mã gói dữ liệu
[4].
Cách sử dụng giá trị IV là nguồn gốc của đa số các vấn đề với WEP. Do giá trị
IV được truyền đi ở dạng không mã hóa và đặt trong header của gói dữ liệu 802.11
nên bất cứ ai “tóm được” dữ liệu trên mạng đều có thể thấy được. Với độ dài 24 bit,
giá trị của IV dao động trong khoảng 16.777.216 trường hợp. Những chuyên gia bảo
mật tại đại học California-Berkeley đã phát hiện ra là khi cùng giá trị IV được sử dụng

với cùng khóa trên một gói dữ liệu mã hóa (khái niệm này được gọi nôm na là va
chạm IV), hacker có thể bắt gói dữ liệu và tìm ra được khóa WEP. Thêm vào đó, ba
nhà phân tích mã hóa Fluhrer, Mantin và Shamir đã phát hiện thêm những điểm yếu
của thuật toán tạo IV cho RC4. FMS đã vạch ra một phương pháp phát hiện và sử
dụng những IV lỗi nhằm tìm ra khóa WEP [4].
Thêm vào đó, một trong những mối nguy hiểm lớn nhất là những cách tấn công
thêm hai phương pháp nêu trên đều mang tính chất thụ động. Có nghĩa là kẻ tấn công
chỉ cần thu nhận các gói dữ liệu trên đường truyền mà không cần liên lạc với Access
Point. Điều này khiến khả năng phát hiện các tấn công tìm khóa WEP đầy khó thêm
và gần như không thể phát hiện được [4].
Hiện nay, trên Internet đã sẵn có những công cụ có khả năng tìm khóa WEP
như AirCrack, AirSnort, dWepCrack, WepAttack, WepCrack, WepLab. Tuy nhiên, để
sử dụng những công cụ này đòi hỏi nhiều kiến thức chuyên sâu và chúng còn có hạn
chế về số lượng gói dữ liệu cần bắt được [4].
Mặc dù các thuật toán được cải tiến và kích thước kí tự được tăng lên, qua thời
gian nhiều lỗ hổng bảo mật được phát hiện trong chuẩn WEP khiến nó càng ngày càng
dễ bị qua mặt khi mà sức mạnh của máy tính ngày càng được củng cố. Năm 2001,
nhiều lỗ hổng tiềm tàng đã bị phơi bày trên mạng Internet. Đến năm 2005, FBI công
khai trình diễn khả năng bẻ khóa WEP chỉ trong một vài phút bằng phần mềm hoàn
toàn miễn phí nhằm nâng cao nhận thức về sự nguy hiểm của WEP.
Mặc dù nhiều nỗ lực cải tiến được tiến hành nhằm tăng cường hệ thống của WEP,
chuẩn này vẫn đặt người dùng vào vị trí hết sức nguy hiểm và tất cả các hệ thống

14


sử dụng WEP nên được nâng cấp hoặc thay thế. Tổ chức Liên minh WiFi chính thức
cho WEP ngừng hoạt động vào năm 2004.
WiFi Protected Access - WPA
WiFi Protected Access là một chuẩn do liên minh WiFi đưa ra nhằm thay thế cho

WEP. Chuẩn này chính thức được áp dụng vào năm 2003, một năm trước khi WEP được
cho "nghỉ hưu". Cấu hình WPA phổ biến nhất là WPA-PSK. WPA sử dụng mã hóa 256-bit
giúp tăng tính bảo mật lên rất nhiều so với 64-bit và 128-bit của WEP [7].

Một trong những yếu tố giúp WPA bảo mật tốt hơn là nó có khả năng kiểm tra
tính toàn vẹn của gói tin - tính năng giúp kiểm tra xem liệu hacker có thu thập hay
thay đổi gói tin truyền qua lại giữa điểm truy cập và thiết bị dùng WiFi hay không; và
Temporal Key Integrity Protocol, hệ thống kí tự cho từng gói, an toàn hơn rất nhiều so
với kí tự cố định của WEP. TKIP sau đó được thay thế bằng Advanced Encryption
Standard [7].
Mặc dù đã có nhiều cải tiến so với WEP nhưng "bóng ma" của người tiền
nhiệm một lần nữa lại ám ảnh WPA. Nguyên nhân nằm ở TKIP, một thành phần chủ
chốt của thuật toán mã hóa này. Liên minh WiFi đã thiết kế để có thể nâng cấp lên
TKIP từ phiên bản firmware của WEP và hacker có thể lợi dụng các điểm yếu của
WEP để hack vào thành phần này từ đó hack vào mạng WPA. Cũng giống như WEP,
các tổ chức về bảo mật đã chứng minh điểm yếu của WPA thông qua một loạt thử
nghiệm. Một điểm thú vị là các phương thức phổ biến nhất để hack WPA không phải
là những cuộc tấn công trực tiếp vào thuật toán này, mà thông qua 1 hệ thống bổ sung
được phát hành cùng WPA là WiFi Protected Setup (WPS - một hệ thống giúp liên kết
thiết bị với các điểm truy cập 1 cách dễ dàng) [7].
Wi-Fi Protected Access II
Đến năm 2006, WPA được thay thế bằng chuẩn mới là WPA2. Những thay đổi
đáng kể nhất của WPA2 so với người tiền nhiệm của nó là WPA2 sử dụng 1 thành phần
mới thay thế cho TKIP là có tên CCMP; đồng WPA2 yêu cầu phải sử dụng thuật toán
AES. Có thể nói rằng chuẩn WPA2 mới nhất này đã tăng khả năng bảo mật của router
WiFi lên cao nhất từ trước tới nay mặc dù nó vẫn còn 1 số lỗ hổng hơi khó hiểu. Tuy
nhiên bạn có thể hình dung về lỗ hổng này là nó yêu cầu hacker phải có quyền truy cập

15

được vào mạng WiFi trước sau đó chúng mới có thể tiến hành hack được vào các
client khác trong cùng mạng. Bởi thế, WPA2 có thể coi là chuẩn an toàn cho mạng
WiFi gia đình và với lỗ hổng trên, hacker chỉ có thể thâm nhập được vào mạng WiFi
của các doanh nghiệp (với rất nhiều thiết bị kết nối) mà thôi [7].
Ngoài ra, bạn nên lưu ý tắt tính năng WPS, hệ thống dễ bị tấn công trong WPA
và vẫn còn được lưu lại trong WPA2 nhằm tránh các nguy cơ bị tấn công, mặc dù việc
hack vào hệ thống này yêu cầu hacker phải mất từ 2 đến 14 tiếng thông qua một hệ
thống máy tính có năng lực tính toán cao. Bên cạnh đó, việc flash firmware (sử dụng
một bản firmware ngoài, không phải do nhà sản xuất router cung cấp) không hỗ trợ
WPS sẽ giúp cho WiFi của bạn được đảm bảo an toàn tuyệt đối [7].
1.2.3 Các dạng tấn mạng không dây
Có nhiều phương pháp để tấn công mạng không dây, một số phương pháp phổ
biến như:
Tấn công bị động:
Tấn công bị động hay nghe lén 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 rất khó phát hiện. Các phương thức thường dùng trong tấn
công bị động như: nghe trộm, phân tích luồng thông tin. Sử dụng cơ chế bắt gói tin
Sniffing để lấy trộm thông tin khi đặt một thiết bị thu nằm trong vùng phủ sóng. Tấn
công kiểu bắt gói tin khó bị phát hiện ra sự có mặt của thiết bị bắt gói tin nếu thiết bị
đó không thực sự kết nối tới AP [8].
Có nhiều ứng dụng bắt gói tin có khả năng thu thập được password từ những
địa chỉ HTTP, email, phiên làm việc FTP, telnet. Những kiểu kết nối trên đều truyền
password theo dạng clear text (không mã hóa). Có nhiều ứng dụng có thể lấy được
password trên mạng không dây của quá trình trao đổi giữa Client và Server khi đang
thực hiện quá trình đăng nhập. Việc bắt gói tin giúp kẻ tấn công có thể nắm được
thông tin, phân tích được lưu lượng của mạng và nó còn gián tiếp làm tiền đề cho các
phương thức tấn công phá hoại khác [8].

16


Tấn công chủ động:
Tấn công chủ động là tấn công trực tiếp vào các thiết bị trên mạng như AP.
Cuộc tấn công chủ động có thể được dùng để tìm cách truy cập tới một server để thăm
dò, lấy những dữ liệu quan trọng, thậm chí làm thay đổi cấu hình cơ sở hạ tầng mạng.
Kiểu tấn công này dễ phát hiện nhưng khả năng phá hoại của nó rất nhanh. Kiểu tấn
công cụ thể: Mạo danh, truy cập trái phép [8].
Một trong những cách phổ biến là một máy tính tấn công bên ngoài giả mạo là
máy tính trong mạng rồi xin kết nối vào mạng để rồi truy cập trái phép nguồn tài nguyên
trên mạng. Hacker sẽ giả mạo địa chỉ MAC, địa chỉ IP của thiết bị mạng trên máy tính
của mình thành các giá trị của máy tính đang sử dụng trong mạng, làm cho hệ thống hiểu
nhầm và cho phép kết nối. Các thông tin về địa chị MAC, IP cần giả mạo có thể thu thập
được từ việc bắt trộm các gói tin trên mạng. Việc thay đổi địa chỉ MAC của card mạng
không dây có thể thực hiện dễ dàng trên hệ điều hành Windows, UNIX [8].

Tấn công kẻ ngồi giữa thao túng
Tấn công kiểu thu hút là trường hợp hacker sử dụng một AP giả mạo chèn vào
giữa hoạt động của các thiết bị, thu hút và giành lấy sự trao đổi thông tin của các thiết
bị về minh. AP chèn vào phải có vị trí, khả năng thu phát cao hơn nhiều so với AP hợp
pháp trong vùng phủ sóng của nó để làm cho các client kết nối lại với AP giả mạo này.
Với kiểu tấn công này thì người dùng khó có thể phát hiện được. Để tấn công thu hút,
hacker phải biết được giá trị SSID mà các client đang sử dụng và key WEP nếu mạng
có sử dụng WEP. Kết nối ngược từ AP trái phép được điều khiển thông qua một thiết
bị client như PC card hay workgroup bridge [8].
Tấn công thu hút có thể được thực hiện trên một laptop với 2 PCMCIA card.
Phần mềm AP chạy trên 1 laptop mà ở đó một PC card được sử dụng như một AP,
1PC card dùng để kết nối laptop với AP hợp pháp. Lúc này latop trở thành kẻ ở giữa
hoạt động giữa client và AP hợp pháp. Hacker dùng kiểu tấn công này có thể lấy được

các thông tin giá trị bằng cách sử dụng các chương trình phân tích trên máy tính [8].
Tấn công xác thực lại
Kẻ tấn công xác định mục tiêu tấn công là các người dùng trong mạng WLAN
và các kết nối của họ đến AP. Sau đó sẽ chèn các frame yêu cầu xác thực lại vào mạng
WLAN bằng cách giả mạo địa chỉ MAC của AP và các người dùng. Người dùng khi
17


nhận được các frame yêu cầu xác thực lại sẽ hiểu nhầm là của AP gửi đến. Sau khi
ngắt được kết nối của một người dùng ra khỏi mạng WLAN, hacker tiếp tục thực hiện
ngắt kết nối với các người dùng còn lại. Sau khi bị ngắt kết nối, thông thường người
dùng sẽ kết nối lại để phục hồi dịch vụ, nhưng kẻ tấn công đã nhanh chóng tiếp tục
gửi các gói yêu cầu xác thực lại cho người dùng [8].
Tấn công giả mạo điểm truy cập
Tấn công giả mạo AP là kiểu tấn công man-in-the-middle cổ điển. Đây là kiểu
tấn công mà tin tặc đứng ở giữa và trộm lưu lượng truyền giữa hai nút. Kiểu tấn công
này rất mạnh vì tin tặc có thể trộm tất cả lưu lượng đi qua mạng. Rất khó khăn để tấn
công theo kiểu man-in-the-middle trong mạng có dây bời vì kiểu tấn công này yêu cầu
truy cập thực sự vào đường truyền. Trong mạng không dây thì lại dễ bị tấn công kiểu
này. Tin tặc sẽ tạo ra một AP giả mạo có cấu hình giống hệt như AP hợp pháp bằng
cách sao chép SSID, địa chỉ MAC.v.v.. của AP hợp pháp (những thông tin cấu hình
của AP hợp pháp có thể thu được bằng việc bắt các gói tin truyền trong mạng). Tin tặc
phải chắc chắn AP giả mạo có cường độ tín hiệu mạnh hơn cả so với AP hợp pháp
bằng cách đặt AP giả mạo gần với client hơn AP hợp pháp [8].
Bước tiếp theo là làm cho nạn nhân kết nối tới AP giả bằng cách đợi cho client
tự kết nối hoặc gây ra một cuộc tấn công DoS vào AP hợp pháp do vậy client sẽ phải
kết nối tới AP giả. Sau khi nạn nhân kết nối, nạn nhân vẫn hoạt động bình thường và
nếu nạn nhân kết nối tới một AP hợp pháp khác thì dữ liệu của nạn nhân đều đi qua
AP giả. Do đó, hacker có thể dùng các ứng dụng để thu thập các thông tin anh ta
muốn. Kiểu tấn công này tồn tại do trong 802.11 không yêu cầu chứng thực 2 hướng

giữa AP và client, AP phát quảng bá ra toàn mạng, rất dễ bị nghe trộm và ăn cắp thông
tin bởi hacker [8].
1.2.4 Các dấu hiệu tấn công mạng không dây
Có 3 loại dấu hiệu giúp chúng ta phát hiện được các điểm bất thường
Flooding Attacks: Loại tấn công này nhằm vào management frame thứ mà
không được bảo vệ trong 802.11, mặc dù 802.11 đã cố gắng để lấp lỗ hổng này.
Flooding attacks tạo ra một lượng tăng management frame đột ngột trên một đơn vị
thời gian. Nó là một dạng tấn công tiêu biểu trong trong tấn công DOS [28].
18


Hình dưới là một deauthentication attack trong các khoảng thời gian 1400 đến
1600 và 2800 đến 3000

Hình 1.4: Tấn công Flooding
Injection Attacks:
Tạo ra một loạt các khung dữ liệu được mã hóa hợp lệ có kích thước nhỏ
hơn.
Hình dưới ARP được thực hiện trên đó truyền một số lượng lớn các khung dữ
liệu nhỏ trong một khoảng thời gian lớn có lặp lại IVs để gợi lên phản ứng của mạng
[28].

Hình 1.5: Tấn công Injection
19


Impersonation Attacks:
Tạo ra một AP giả thường đi kèm với một cuộc tấn công hủy cấp phép để buộc
STA kết nối với AP riêng. Điểm chung của tất cả các cuộc tấn công mạo danh là số
lượng khung đèn hiệu xấp xỉ gấp đôi so với network victim [28].

Hình 1.6: Tấn công Impersonation
1.3 Mục tiêu của luận văn
Luận văn tập trung nghiên cứu và áp dụng thuật toán fuzzy random forest vào
bài toán phân lớp xâm nhập mạng không dây từ đó có thể đặt được một số điểm như
nhau.
-

Biết các dạng tấn công mạng không dây cơ bản

-

Hiểu được một số thuật toán học máy áp dụng trong bài toán phân lớp

mạng không dây
-

Áp dụng được thuật toán fuzzy random forest và áp dụng vào bài toán

phân lớp mạng không dây
Mục tiêu chính của luận văn là xây dựng được một thuật toán phân lớp hiệu
quả và có độ chính xác cao.
1.4 Tổng kết chương
Bài toán phát hiện xâm nhập mạng không dây là một bài toán quan trọng hiện
nay chính bởi vì tầm quan trọng và tốc độ phát triển nhanh của internet. Cùng với sự
phát triển của AI nói chung và ML nói riêng trong những năm trở lại đây, cũng đã có
20