NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO MẬT MẠNG KHÔNG DÂY

Một ứng dụng hoàn toàn mới và thiết thực cho các công ty, trường học, quân sự…, trong luận văn này em sẽ trình bày và xây dựng ra phần mềm bảo mật mạng không dậy WLAN... BẢNG CÁC TỪ VIẾT

PHAN THÀNH VINH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO MẬT MẠNG KHÔNG DÂY

Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - Năm 2014

PHAN THÀNH VINH

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO MẬT MẠNG KHÔNG DÂY

Chuyên ngành: Khoa Học Máy Tính

Mã số: 60 48 01 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội - Năm 2014

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

Cán bộ hướng dẫn chính: TS Hồ Văn Hương

Cán bộ hướng dẫn phụ (nếu có):

Cán bộ chấm phản biện 1:

Cán bộ chấm phản biện 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại:

HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN THẠC SĨ

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

Ngày tháng năm 2014

Những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp luật Việt Nam Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Phan Thành Vinh

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Bản cam đoan

Mục lục

Tóm tắt luận văn

Bảng các từ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG WLAN 1.1 Tìm hiểu về mạng WLAN 3

1.1.1 Giới thiệu 3

1.1.2 Ưu điểm của mạng WLAN 3

1.1.3 Hoạt động của mạng WLAN 4

1.1.4 Các mô hình của mạng WLAN 5

1.2 Chuẩn IEEE 802.11 cho mạng LAN 7

1.2.1 Giới thiệu 7

1.2.2 Nhóm lớp vật lý PHY 8

1.2.3 Nhóm lớp liên kết dữ liệu MAC 10

1.3 Các quá trình cơ bản diễn ra trong mô hình BSS 11

1.3.1 Beacon 13

1.3.2 Thăm dò 13

1.3.3 Kết nối với một AP 14

1.3.4 Roaming 14

1.4 Kết chương 15

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 16

2.1.1 Khái niệm an ninh an toàn thông tin 16

2.1.2 Đánh giá vấn đề an toàn, bảo mật hệ thống 17

2.1.3 Các nguy cơ mất an ninh an toàn trong mạng không dây 20

Hình 2.1: Phần mềm bắt gói tin Ethereal 21

2.2 Cơ sở khoa học của mật mã ứng dụng trong việc đảm bảo an toàn và bảo mật mạng không dây 27

2.2.1 Giới thiệu chung 27

2.2.2 Hệ mật mã khóa đối xứng 28

2.2.3 Hệ mật mã khóa công khai 30

2.3 Nghiên cứu một số giải pháp đảm bảo an ninh an toàn cho mạng WLAN 32

2.3.1 Phương pháp bảo mật dựa trên WEP 32

2.3.2 Phương pháp bảo mật dựa trên TKIP 40

2.3.3 Phương pháp bảo mật dựa trên AES-CCMP 52

2.3.4 Nghiên cứu thuật toán mã hóa đối xứng RSA 68

2.4 Kết chương 71

Chương 3 XÂY DỰNG PHẦN MỀM BẢO MẬT MẠNG KHÔNG DÂY WLAN SỬ DỤNG USB ETOKEN 3.1 Phân tích yêu cầu, đề xuất giải pháp 73

3.1.1 Bài toán đặt ra 73

3.1.2 Sơ đồ ứng dụng 74

3.1.3 Môi trường hệ thống 76

3.1.5 USB Token 79

3.2 Xây dựng ứng dụng 81

3.2.1 Giới thiệu chung về ứng dụng 81

3.2.2 Server 81

3.2.3 Client 84

KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

+ Họ và tên học viên: Phan Thành Vinh + Chuyên ngành: Khoa học Máy tính Khoá: 24 + Cán bộ hướng dẫn: TS Hồ Văn Hương + Tên đề tài: Nghiên cứu giải pháp bảo mật mạng không dây

Tóm tắt: Nghiên cứu, tìm hiểu mạng LAN không dây, nguy cơ mất an ninh,

an toàn mạng LAN, cơ sỡ khoa học, lý thuyết mật mã Nghiên cứu đề xuất giải pháp mã hóa gói tin kết hợp mã hóa đường truyền sẵn có để xây dựng phần mềm ứng dụng sử dụng eToken, bảo mật mạng WLAN nội bộ Một ứng dụng hoàn toàn mới và thiết thực cho các công ty, trường học, quân sự…, trong luận văn này em sẽ trình bày và xây dựng ra phần mềm bảo mật mạng không dậy WLAN

BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT

AES Advanced Encryption Standard Chuẩn mã hóa tiên tiến

AMPS Advanced Mobile Phone System Hệ thống điện thoại di

động

CCMP Counter Mode - CBC MAC

Protocol

Giao thức mã hóa CCM CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia

CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra dư thừa vòng

DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ dãy trực tiếp

ESS Extended Service Set Tập dịch vụ mở rộng FHSS

FHSS Frequency Hopping Spread Trải phổ nhảy tần

GSM Group Special Mobile Nhóm đặc biệt về di động

IBSS Independent Basic Service Set Tập dịch vụ cơ bản độc lập

ICV Integrity Check Value Giá trị kiểm tra tính toàn

IEEE Institute of Electrical and

động cải tiến MAC Message Authentication Code

(cryptographic community use)

Mã chứng thực gói tin

MIC Message Integrity Code Mã toàn vẹn gói tin

MPDU MAC Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức

PBX Private Brach Exchange 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

SMS Short Message Service Dịch vụ nhắn tin ngắn

không dây TACS 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 Temporal Key Integrity Protocol Giao thức toàn vẹn khóa

thời gian WEP Wired Equivalent Privacy Bảo mật tương đường

mạng hữu tuyến WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục bộ không dây WPA Wi-Fi Protected Access Truy cập mạng Wifi an

toàn

Trang

Bảng 2.1: Những điểm yếu của WEP………41

Bảng 2.2: Cách khắc phục điểm yếu của WEP……… 41

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1: Mô hình mạng Ad - hoc (mạng ngang hàng) ……… 5

Hình 1.2: Mô hình mạng cơ sở………6

Hình 1.3: Mô hình mạng mở rộng……… 7

Hình 1.4: Thông số của 802.11n………10

Hình 2.1: Phần mềm bắt gói tin Ethereal……… 21

Hình 2.2: Phần mềm thu thập thông tin hệ thống mạng không dây NetStumbler……… 22

Hình 2.3: Mô tả quá trình tấn công DOS tầng liên kết dữ liệu……… 25

Hình 2.4: Mô tả quá trình tấn công theo kiểu chèn ép……… 27

Hình 2.5: Mô tả quá trình tấn công theo kiểu thu hút……….…27

Hình 2.6: Mô hình hệ mật mã khóa đối xứng……….…29

Hình 2.7: Mô hình hệ mật mã khóa công khai……… 31

Hình 2.8: Quá trình chứng thực diễn ra trong WEP……… 34

Hình 2.9: Định dạng của gói tin chứng thực……… 35

Hình 2.10: Mã hóa chuỗi……… 36

Hình 2.11: Sự kết hợp của IV với khóa……… 37

Hình 2.12: Thêm ICV……….39

Hình 2.13: Thêm IV và KeyID……… 40

Hình 2.14: Tạo và so sánh giá trị MAC (hoặc MIC) ……… …43

Hình 2.15: Quá trình tạo khóa để mã……… 46

Hình 2.16: Quá trình xử lý ở bên phát………50

Hình 2.17: Quá trình xử lý ở bên thu……….51

Hình 2.18: Quá trình hoạt động của ECB Mode………54

Hình 2.19: Ví dụ về Counter Mode………55

Hình 2.20: Quá trình xử lý gói tin trong CCMP……….…59

Hình 2.21: Trình tự xử lý một MPDU………61

Hình 2.22: Phần đầu CCMP……… 61

Hình 2.23: Mã hóa và giải mã………62

Hình 2.24: Bên trong khối mã hóa CCMP……… 63

Hình 2.25: MPDU sau quá trình mã (CH=CCMP Header)………63

Hình 2.26: Định dạng của khối đầu tiên để đưa vào CBC-MAC………… 64

Hình 2.27: Thành phần của khối đầu tiên để đưa vào CBC-MAC………….65

Hình 2.28: Kết hợp số đếm Ctr trong CCMP AES Counter Mode…………66

Hình 2.29 RSA – Tạo khóa………69

Hình 2.30 RSA – Mã hóa……… 69

Hình 2.31 RSA – Giải mã……… 70

Hình 3.1 Sơ đồ đăng kí token - đăng kí tài khoản……… 74

Hình 3.2 Đăng nhập……… 75

Hình 3.3 Trao đổi giữa Client A và Client B……….75

Hình 3.4 Trao đổi giữa Server – Client……….76

Hình 3.5 Usecase chức năng người quản trị Server……… 77

Hình 3.6 Usecase Quản lý thông tin tài khoản……… 78

Hình 3.7 Usecase giao tiếp với mọi Client………78

Hình 3.8 Chức năng người dùng Client……….78

Hình 3.9 Usecase Client giao tiếp với Server………79

Hình 3.10 USB Token của Viettel……….79

Hình 3.11 Đặc tính kĩ thuật của USB eToken………81

Hình 3.12 Mô hình ứng dụng……… 81

Hình 3.13 Màn hình chính của Server………82

Hình 3.14 Màn hình quản lý tài khoản……… 83

Hình 3.15 Màn hình thêm tài khoản……… 83

Hình 3.16 Màn hình đăng nhập……… 84

Hình 3.17 Màn hình chính của Client……….85

Hình 3.18 Màn hình chọn file………85

Hình 3.19 Màn hình lưu fie……… 86

Hình 3.20 Màn hình cảnh báo không thấy token……… 86

Hình 3.21 So sánh 2 file mã hóa và gốc………87

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, 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

gần như là 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 và 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 toàn an ninh 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 những lý do đó cùng với niềm đam mê thực sự về

những tiện lợi mà mạng không dây mang lại đã khiến em quyết định chọn đề

tài: “Nghiên cứu giải pháp bảo mật mạng không dây WLAN” làm luận văn

tốt nghiệp với mong muốn có thể tìm hiểu, nghiên cứu và ứng dụng các giải

pháp để đảm bảo an ninh cho mạng không dây Mục tiêu đóng góp chính của luận văn là hoàn thiện phần mềm trao đổi thông tin nội bộ một cách bảo mật hoàn toàn mới, chưa có ứng dụng nào phát triển Toàn bộ luận văn được chia làm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về mạng không dây Trình bày tổng quan về các loại mạng không dây và các kỹ thuật được ứng dụng trong mạng không dây, sau đó tập trung trình bày về mạng WLAN và chuẩn của mạng WLAN cũng như những gì diễn ra trong quá trình thiết lập kết nối với một hệ thống WLAN đơn giản (chưa có chứng thực

Nội dung chính của luận văn này là sử dụng USB eToken kết hợp thuật toán mã hóa bất đối xứng RSA để bảo mật mạng không dây WLAN USB Token là thiết bị phần cứng dùng để tạo cặp khóa bí mật, công khai và lưu trữ khóa bí mật, các thiết bị này sẽ được nhà cung cấp dịch vụ chữ ký số giao cho khách hàng để khách hàng có thể tạo cặp khóa và ký lên dữ liệu cần ký Trong luận văn này tôi sẽ trình bày và xây dựng ra phần mềm bảo mật mạng không dây WLAN

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG WLAN 1.1 Tìm hiểu về mạng WLAN

1.1.1 Giới thiệu

Thuật ngữ “mạng máy tính không dây” hay còn gọi 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 dùng

Công nghệ này bắt nguồn từ một số chuẩn công nghiệp như là IEEE

802.11 [7] 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

1.1.2 Ưu điểm của mạng WLAN

- Tính di động: Những người sử dụng mạng WLAN có thể truy

cập nguồn thông tin ở bất kì nơi nào Tính di động này sẽ tăng năng suất và

tính kịp thời, thỏa mãn nhu cầu về thông tin mà các mạng hữu tuyến không

thể có được

- Tính đơn giản: Việc lắp đặt, thiết lập, kết nối một mạng WLAN

rất dễ dàng, đơn giản và có thể tránh được việc kéo cáp qua các bức tường và

trần nhà

- Tinh linh hoạt: Có thể triển khai mạng WLAN ở những nơi mà

mạng hữu tuyến không thể triển khai được hoặc khó triển khai

- Tiết kiệm chi phí lâu dài: Trong khi đầu tư cần thiết ban đầu đối với phần cứng của một mạng máy tinh không dây có thể cao hơn chi phí phần cứng của một mạng hữu tuyến nhưng toàn bộ chi phí lắp đặt và các chi phí về thời gian tồn tại có thể thấp hơn đáng kể Chi phí dài hạn có lợi nhất trong các môi trường động cần phải di chuyển và thay đổi thường xuyên

- Khả năng vô hướng: Các mạng WLAN có thể được cấu hình theo các cách 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 1.1.3 Hoạt động của mạng WLAN

Các mạng WLAN sử dụng các sóng điện tử 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 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 với 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 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 (NOS –

Network Operation System) 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

1.1.4 Các mô hình của mạng WLAN

1.1.4.1 Mô hình mạng độc lập IBSS (Ad-hoc)

Các trạm(máy tính có hỗ trợ card mạng không dây) tập trung lại trong

một không gian nhỏ để hình thành nên kết nối ngang cấp (peer-to-peer) giữa

chúng Các nút di động có card mạng wireless là chúng có thể trao đổi thông

tin trực tiếp với nhau, không cần phải quản trị mạng Vì các mạng ad-hoc này

có thể thực hiện nhanh và dễ dàng nên chúng thường được thiết lập mà không

cần một công cụ hay kỹ năng đặc biệt nào vì vậy nó rất thích hợp để sử dụng

trong các hội nghị thương mại hoặc trong các nhóm làm việc tạm thời Tuy

nhiên chúng có thể có những nhược điểm về vùng phủ sóng bị giới hạn, mọi

người sử dụng đều phải nghe được lẫn nhau

Hình 1.1: Mô hình mạng Ad - hoc (mạng ngang hàng)

- Ưu điểm: Kết nối Peer-to-Peer không cần dùng Access Point, chi

phí thấp, cấu hình và cài đặt đơn giản

- Khuyết điểm: Khoảng cách giữa các máy trạm bị giới hạn, số lượng người dùng cũng bị giới hạn, không tích hợp được vào mạng có dây sẵn có

1.1.4.2.Mô hình mạng cơ sở BSS Trong mô mạng cơ sở, các Client muốn liên lạc với nhau phải thông Access Point (AP) AP là điểm trung tâm quản lý mọi sự giao tiếp trong mạng, khi đó các Client không thể liên lạc trực tiếp với như trong mạng IBSS

Để giao tiếp với nhau các Client phải gửi các Frame dữ liệu đến AP, sau đó

AP sẽ gửi đến máy nhận

Hình 1.2: Mô hình mạng cơ sở

- Ưu điểm: Các máy trạm không kết nối trực tiếp được với nhau, các máy trạm trong mạng không dây có thể kết nối với hệ thống mạng có dây

- Khuyết điểm: Giá thành cao, cài đặt và cấu hình phức tạp hơn

mô hình Ad- Hoc

1.1.4.3 Mô hình mạng mở rộng ESS Nhiều mô hình BSS kết hợp với nhau gọi là mô hình mạng ESS Là mô hình sử dụng từ 2 AP trở lên để kết nối mạng Khi đó các AP sẽ kết nối với nhau thành một mạng lớn hơn, phạm vi phủ sóng rộng hơn, thuận lợi và đáp ứng tốt cho các Client di động Đảm bảo sự hoạt động của tất cả các Client

Hình 1.3: Mô hình mạng mở rộng 1.2 Chuẩn IEEE 802.11 cho mạng LAN

1.2.1 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 IEEE 802.11 [7] là

chuẩn mạng WLAN do Ủy ban các chuẩn về LAN/MAN của IEEE phát triển,

hoạt động ở tần số 5Ghz và 2.4 Ghz IEEE 802.11 và Wifi nhiều khi được

hiểu là một, những thực ra là có sự khác biệt giữa chúng Wifi là một chuẩn

công nghiệp đã được cấp chứng nhận và chỉ là một bộ phận của chuẩn 802.11

Wifi do Wi-Fi Alliance đưa ra để chỉ các sản phẩm của WLAN dựa trên các

chuẩn IEEE 802.11 được tổ chức này chứng nhận Những ứng dụng phổ biến

của Wifi bao gồm Internet, VoIP, Game…ngoài ra còn có các thiết bị điện tử

gia dụng như Tivi, đầu DVD, Camera…

Họ các chuẩn 802.11 hiện nay bao gồm rất nhiều các kỹ thuật điều chế

dựa trên cùng một giao thức cơ bản Các kỹ thuật phổ biến nhất là b,g và n,

các chuẩn khác cũng đang được phát triển và cải tiến Các chuẩn khác như c,

f, h, j là những sửa đổi, mở rộng của các chuẩn trước đó Chuẩn 802.11a là

chuẩn mạng không dây đầu tiên, nhưng 802.11b lại được sử dụng nhiều nhất, sau đó mới đến các chuẩn 802.11g, 802.11a, 802.11n

1.2.2 Nhóm lớp vật lý PHY 1.2.2.1 Chuẩn 802.11b 802.11b là chuẩn đáp ứng đủ cho phần lớn các ứng dụng mạng Với một giải pháp rất hoàn thiện, 802.11b có nhiều đặc điểm thuận lợi so với các chuẩn không dây khác Chuẩn 802.11b sử dụng kiểu trải phô dãy trực tiếp DSSS, hoạt động ở dải tần 2.4GHz, tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 11Mbps trên một kênh, tốc độ thực tế là khoảng từ 4-5 Mbps Khoảng cách có thể lên đến 500 mét trong một môi trường mở rộng Khi dùng chuẩn này tối đa có 32 người dùng/ điểm truy cập Đây là chuẩn đã được chấp nhận rộng rãi trên thế giới và được triển khai rất mạnh hiện này do công nghệ này sử dụng dải tần không phải đăng kí cấp phép phục vụ cho công nghiệp, dịch vụ, y tế Nhược điểm của 802.11b là hoạt động ở dải tần 2.4Ghz trùng với dải tần của nhiều thiết bị trong gia đình như lò vi sóng, điện thoại mẹ con… nên có thể bị nhiễu

1.2.2.2 Chuẩn 802.11a Trong khi 802.11b vẫn đang được phát triển, IEEE đã tạo một mở rộng thứ cấp cho chuẩn 802.11 có tên gọi 802.11a Vì 802.11b được sử dụng rộng rãi quá nhanh so với 802.11a, nên một số người cho rằng 802.11a được tạo sau 802.11b Tuy nhiên trong thực tế, 802.11a và 802.11b được tạo một cách đồng thời Do giá thành cao hơn nên 802.11a chỉ được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp còn 802.11b thích hợp hơn với thị trường mạng gia đình 802.11a hỗ trợ băng thông lên đến 54 Mbps vì nó sử dụng công nghệ OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) và sử dụng tần số vô tuyến 5GHz UNII nên nó sẽ không giao tiếp được với chuẩn 802.11 và 802.11b Tần số của 802.11a cao hơn so với 802.11b chính vì vậy đã làm cho

phạm vi của hệ thống này hẹp hơn so với các mạng 802.11b Với tần số này,

các tín hiệu 802.11a cũng khó xuyên qua các vách tường và các vật cản khác

hơn

Do 802.11a và 802.11b sử dụng các tần số khác nhau, nên hai công

nghệ này không thể tương thích với nhau Chính vì vậy một số hãng đã cung

cấp các thiết bị mạng hybrid cho 802.11a/b nhưng các sản phẩm này chỉ đơn

thuần là bổ sung thêm hai chuẩn này

- Ưu điểm: tốc độ cao, tần số 5Ghz tránh được sự xuyên nhiễu từ

các thiết bị

- Nhược điểm: giá thành đắt, phạm vi hẹp và dễ bị che khuất

1.2.2.3 Chuẩn 802.11g

Vào năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ một chuẩn mới

hơn đó là 802.11g, được đánh giá cao trên thị trường 802.11g thực hiện sự

kết hợp tốt nhất giữa 802.11a và 802.11b Nó hỗ trợ băng thông lên đến

54Mbps vì sử dụng công nghệ OFDM và sử dụng tần số 2.4 Ghz để có phạm

vi rộng 802.11g có khả năng tương thích với các chuẩn 802.11b, điều đó có

nghĩa là các điểm truy cập 802.11g sẽ làm việc với các adapter mạng không

dây 802.11b và ngược lại

- Ưu điểm: tốc độ cao, phạm vi tín hiệu tốt và ít bị che khuất

- Nhược điểm: giá thành đắt hơn 802.11b, các thiết bị có thể bị

xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng cùng băng tần

1.2.2.4 Chuẩn 802.11n

Chuẩn mới nhất trong danh mục Wi-Fi chính là 802.11n Đây là chuẩn

được thiết kế để cải thiện cho 802.11g trong tổng số băng thông được hỗ trợ

bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu không dây và các anten (công nghệ

MIMO)

Khi chuẩn này được đưa ra, các kết nối 802.11n sẽ hỗ trợ tốc độ dữ liệu lên đến 100 Mbps 802.11n cũng cung cấp phạm vi bao phủ tốt hơn so với các chuẩn Wi-Fi trước nó nhờ cường độ tín hiệu mạnh của nó Thiết bị 802.11n sẽ tương thích với các thiết bị 802.11g Sau đây là thông số của 802.11n

Hình 1.4: Thông số của 802.11n

- Ưu điểm: tốc độ lý thuyết cao 270-600Mbps Sử dụng công nghệ

“channel bonding” kết hợp được 2 kênh 20MHz thành 1 kênh 40Mhz

- Nhược điểm: có thể gây nhiễu cho 802.11b vì nó lấy toàn bộ dải phổ 2.4Ghz mà 802.11b đang sử dụng

1.2.3 Nhóm lớp liên kết dữ liệu MAC 1.2.3.1 Chuẩn 802.11d

Chuẩn này chỉnh sửa lớp MAC của 802.11 cho phép máy trạm sử dụng FHSS có thể tối ưu các tham số lớp vật lý để tuân theo các quy tắc của các nước khác nhau nơi mà nó được sử dụng

Chuẩn 802.11e cho phép phân các mức độ ưu tiên lưu thông để các dữ liệu cần thời gian thực (như các luồng tín hiệu hình hay cuộc gọi VoIP) sẽ được truyền trước các dữ liệu kém quan trọng hơn (như e-mail hoặc trang

web) Một số sản phẩm sử dụng một phần của chuẩn này (gọi là WMM -

Wi-Fi Multimedia)

1.2.3.4 Chuẩn 802.11f

Được phê chuẩn năm 2003 Đây là chuẩn định nghĩa các thức các AP

giao tiếp với nhau khi một client roaming từng vùng này sang vùng khác

Chuẩn này còn được gọi là Inter-AP Protocol (IAPP) Chuẩn này cho phép

một AP có thể phát hiện được sự hiện diện của các AP khác cũng như cho

phép AP “chuyển giao” client sang AP mới (lúc roaming), điều này giúp cho

quá trình roaming được thực hiện một cách thông suốt

1.2.3.5 Chuẩn 802.11h

Hiện đang được sử dụng tại châu Âu, đây là khu vực mà quy định tần

số radio đòi hỏi các sản phẩm phải có hệ thống TPC (Transmission Power

Control) và DFS (Dynamic Frequency Selection) TPC giới hạn năng lượng

được truyền tải tới mức tối thiểu cần thiết để vươn tới người dùng xa nhất

DFS lựa chọn kênh dẫn radio tại điểm truy nhập nhằm hạn chế tối thiểu nhiễu

với các hệ thống khác, đặc biệt là ra đa Tại một số khu vực trên thế giới, đa

phần tần số 5 GHz được dành cho chính phủ và quân đội sử dụng

1.2.3.6 Chuẩn 802.11i

Là một chuẩn về bảo mật, nó bổ sung cho các yếu điểm của WEP trong

chuẩn 802.11 Chuẩn này sử dụng các giao thức như giao thức xác thực dựa

trên cổng 802.1X, và một thuật toán mã hóa được xem như là không thể crack

được đó là thuật toán AES (Advance Encryption Standard), thuật toán này sẽ

thay thế cho thuật toán RC4 được sử dụng trong WEP

1.2.3.7 Chuẩn 802.11w

Là nâng cấp của các tiêu chuẩn bảo mật được mô tả ở IEEE 802.11i,

hiện chỉ trong giai đoạn khởi đầu

1.3 Các quá trình cơ bản diễn ra trong mô hình BSS

Để hiểu được quá trình kết nối giữa STA và AP diễn ra như thế nào và khi nào thì chúng thực sự truyền dữ liệu, chúng ta sẽ xem xét ở góc độ tổng quan trước Đó là một loạt các quá trình diễn ra trong hệ thống không sử dụng chế độ bảo mật Ở đây, ta coi AP đã được cấp nguồn và hoạt động bình thường AP quảng bá sự hiện diện của chính bản thân nó bằng cách gửi các thông báo vô tuyến ngắn liên tục khoảng 10 lần trong một giây Những thông báo này được gọi là beacon và cho phép các thiết bị không dây phát hiện ra sự tồn tại của AP đó

Giả sử rằng có ai đó bật máy tính có card mạng không dây STA Sau khi được kích hoạt, STA này bắt đầu dò tìm các AP Nó cũng có thể được cấu hình để tìm kiếm một AP duy nhất, tuy nhiên, nó cũng có thể kết nối với một

AP bất kỳ nào khác mà nó “nhìn thấy” Có rất nhiều tần số khác nhau (được gọi là các kênh) mà STA có thể sử dụng để dò tìm các beacon Quá trình này gọi là quét

STA này có thể phát hiện một vài AP xung quanh mà nó có thể truy cập và phải quyết định kết nối với AP nào, vì tại một thời điểm nó chỉ có thể kết nối tới một AP duy nhất, thường AP được lựa chọn có độ lớn tín hiệu lớn nhất Khi STA đã sẵn sàng kết nối với một AP nào đó, trước hết, nó gửi một thông báo yêu cầu chứng thực tới AP Chuẩn 802.11 ban đầu coi thông báo chứng thực như là một phần của giải pháp bảo mật Vì trong tình huống đặt

ra, ta không sử dụng phương pháp bảo mật nào, AP lập tức đáp ứng yêu cầu chứng thực bằng cách gửi thông báo đáp trả lại và chỉ ra rằng nó chấp nhận kết nối

Khi một STA kết nối với một AP, nó được phép gửi và nhận dữ liệu từ mạng đó STA gửi một thông báo yêu cầu kết nối và AP gửi trả lại một thông báo thể hiện kết nối thành công Sau thời điểm đó, dữ liệu do STA gửi tới AP

được gửi tiếp tới mạng LAN thông qua chính AP đó Và ngược lại, dữ liệu từ

mạng LAN muốn chuyển tới STA cũng phải thông qua AP

Đối với các sản phẩm hỗ trợ Wifi thời kì đầu, khi đã kết nối nghĩa là ta

có quyền truy nhập ngay lập tức Tuy nhiên, theo quan niệm bảo mật mới, kết

nối tức là cho phép STA bắt đầu quá trình chứng thực, quá trình này thực sự

cần thiết để đảm bảo việc truy cập mạng được an toàn

1.3.1 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 802.1 hay không

1.3.2 Thăm dò

Khi một thiết bị được bật lên, nó có thể lắng nghe các beacon và hy

vọng sẽ 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 tấn số và đợi 0,1 giây,

như vậy là cũng phải mất một thời gian mới có thể quét được hết tất cả các

kênh Thêm vào đó, nếu ta đã kết nối và muốn tìm một AP mới vì tín hiệu 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 thấy mọi người đâu, lúc đó ta

sẽ hỏi: “Có ai ở nhà không? “ Nếu bất kì 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

1.3.3 Kết nối với một AP Như ta đã nói ở trên quá trình kết nối với một AP được gọi là association 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 thể kết nối thành công với AP 1.3.4 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 dữ liệu vừa mới diễn ra

1.3.5 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 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 thật sự, địa chỉ còn lại là địa chỉ trung gian, đó chính là địa chỉ

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 là của thiết bị gửi dữ liệu đi

1.4 Kết chương

Chương này giúp cho chúng ta có một cái nhìn tổng quan về sự phát

triển của mạng không dây, các công nghệ ứng dụng trong mạng không dây

cũng như các kỹ thuật điều chế trải phổ Chúng ta cũng có thể hiểu một cách

khái quát cơ chế hoạt động của mạng WLAN, ưu điểm cũng như các mô hình

hoạt động của mạng WLAN

Ngoài ra, chúng ta cũng tìm hiểu về chuẩn 802.11 cho mạng WLAN,

nắm được những gì diễn ra trong quá trình thiết lập kết nối với một hệ thống

WLAN đơn giản (chưa có chứng thực và mã hóa)

Chương tiếp theo sẽ nghiên cứu theo sẽ nghiên cứu thực trạng mất an

ninh an toàn của mạng không dây, các kiểu tấn công trong mạng không dây,

các kỹ thuật mật mã ứng dụng để bảo mật mạng không dây và một số giải

pháp cho việc đảm bảo an ninh an toàn cho mạng không dây mà cụ thể là

WLAN

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

- Yếu tố công nghệ: Bao gồm những sản phẩm của công nghệ như Firewall, phần mềm phòng chống virus, giải pháp mật mã, sản phẩm mạng, hệ điều hành và những ứng dụng như: trình duyệt Internet và phần mềm nhận Email từ máy trạm

- Yếu tố con người: Là những người sử dụng máy tính, những người

làm việc với thông tin và sử dụng máy tính trong công việc của mình Con

người là khâu yếu nhất trong toàn bộ quá trình đảm bảo ANATTT Hầu như

phần lớn các phương thức tấn công được hacker sử dụng là khai thác các

điểm yếu của hệ thống thông tin và đa phần các điểm yếu đó rất tiếc lại do

con người tạo ra Việc nhận thức kém và không tuân thủ các chính sách về

ANATTT là nguyên nhân chính gây ra tình trạng trên Đơn cử là vấn đề sử

dụng mật khẩu kém chất lượng, không thay đổi mật khẩu định kỳ, quản lý

lỏng lẻo là những khâu yếu nhất mà hacker có thể lợi dụng để xâm nhập

và tấn công

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

a 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

b 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:

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

b 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

c Tính toàn vẹn

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

d 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

e 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

f 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

a 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

Các phương thức thường dùng trong tấn công bị động: nghe trộm (Sniffing,Eavesdropping), phân tích luồng thông tin (Traffic analysis)

b 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

Những chương trình bắt gói tin có khả năng lấy các thông tin quan

trọng, mật khẩu, … từ các quá trình trao đổi thông tin trên máy người dùng

với các site HTTP, email, các instant messenger, các phiên FTP, các phiên

telnet nếu những thông tin trao đổi đó dưới dạng văn bản không mã hóa Có

những chương trình có thể lấy được mật khẩu trên mạng không dây của quá

trình trao đổi giữa Client và Server khi đang thực hiện quá trình nhập mật

khẩu để đăng nhập

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),

Hình 2.1: Phần mềm bắt gói tin Ethereal

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

Hình 2.2: Phần mềm thu thập thông tin hệ thống mạng không dây

NetStumbler Biện pháp đối phó: Vì “bắt gói tin” là phương thức tấn công kiểu bị động nên rất khó phát hiện và do đặc điểm truyền sóng trong không gian nên không thể phòng ngừa việc nghe trộm của kẻ tấn công Giải pháp đề ra ở đây

là nâng cao khả năng mã hóa thông tin sao cho kẻ tấn công không thể giải mã được, khi đó thông tin lấy được sẽ không có giá trị đối với kẻ tấn công 2.1.3.2 Tấn công chủ động

a Định nghĩa 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

So với kiểu tấn công bị động thì tấn công chủ động có nhiều phương

thức đa dạng hơn, ví dụ như: Tấn công DOS, Sửa đổi thông tin (Message

Modification), Đóng giả, mạo danh, che dấu (Masquerade), Lặp lại thông tin

(Replay), Bomb, Spam mail,…

b 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

 Tấn công DOS tầng vật lý

Tấn công DOS tầng vật lý ở mạng có dây muốn thực hiện được thì

yêu cầu kẻ tấn công phải ở gần các máy tính trong mạng Điều này lại không

đúng trong mạng không dây Với mạng này, bất kỳ môi trường nào cũng dễ

Active Attacks Message Modification Denied of service

bị tấn công và kẻ tấn công có thể xâm nhập vào tầng vật lý từ một khoảng cách rất xa, có thể là từ bên ngoài thay vì phải đứng bên trong tòa nhà Trong mạng máy tính có dây khi bị tấn công thì thường để lại các dấu hiệu dễ nhận biết như là cáp bị hỏng, dịch chuyển cáp, hình ảnh được ghi lại

từ camera thì với mạng không dây lại không để lại bất kỳ một dấu hiệu nào 802.11 PHY đưa ra một phạm vi giới hạn các tần số trong giao tiếp Một kẻ tấn công có thể tạo ra một thiết bị làm bão hòa dải tần 802.11 với nhiễu Như vậy, nếu thiết bị đó tạo ra đủ nhiễu tần số vô tuyến thì sẽ làm giảm tín hiệu / tỷ lệ nhiễu tới mức không phân biệt được dẫn đến các STA nằm trong dải tần nhiễu sẽ bị ngừng hoạt động Các thiết bị sẽ không thể phân biệt được tín hiệu mạng một cách chính xác từ tất cả các nhiễu xảy ra ngẫu nhiên đang được tạo ra và do đó sẽ không thể giao tiếp được Tấn công theo kiểu này không phải là sự đe dọa nghiêm trọng, nó khó có thể thực hiện phổ biến do vấn đề giá cả của thiết bị quá đắt trong khi kẻ tấn công chỉ tạm thời vô hiệu hóa được mạng

 Tấn công DOS tầng liên kết dữ liệu

Do ở tầng liên kết dữ liệu kẻ tấn công cũng có thể truy cập bất kì đâu nên lại một lần nữa tạo ra nhiều cơ hội cho kiểu tấn công DOS Thậm chí khi WEP đã được bật, kẻ tấn công có thể thực hiện một số cuộc tấn công DOS bằng cách truy cập tới thông tin lớp liên kết Khi không có WEP, kẻ tấn công truy cập toàn bộ tới các liên kết giữa các STA và AP để chấm dứt truy cập tới mạng Nếu một AP sử dụng không đúng anten định hướng kẻ tấn công có nhiều khả năng từ chối truy cập từ các client liên kết tới AP Anten định hướng đôi khi còn được dùng để phủ sóng nhiều khu vực hơn với một AP bằng cách dùng các anten Nếu anten định hướng không phủ sóng với khoảng cách các vùng là như nhau, kẻ tấn công có thể từ chối dịch vụ tới các trạm

liên kết bằng cách lợi dụng sự sắp đặt không đúng này, điều đó có thể được

minh họa ở hình dưới đây:

Hình 2.3: Mô tả quá trình tấn công DOS tầng liên kết dữ liệu

Giả thiết anten định hướng A và B được gắn vào AP và chúng được

sắp đặt để phủ sóng cả hai bên bức tường một cách độc lập Client A ở bên

trái bức tường, vì vậy AP sẽ chọn anten A cho việc gửi và nhận các khung

Client B ở bên phải bức tường, vì vậy chọn việc gửi và nhận các khung với

anten B Client B có thể loại client A ra khỏi mạng bằng cách thay đổi địa chỉ

MAC của Client B giống hệt với Client A Khi đó Client B phải chắc chắn

rằng tín hiệu phát ra từ anten B mạnh hơn tín hiệu mà Client A nhận được từ

anten A bằng việc dùng một bộ khuếch đại hoặc các kỹ thuật khuếch đại

khác nhau Như vậy AP sẽ gửi và nhận các khung ứng với địa chỉ MAC ở

anten B Các khung của Client A sẽ bị từ chối chừng nào mà Client B tiếp tục

gửi lưu lượng tới AP

 Tấn công DOS tầng mạng

Nếu một mạng cho phép bất kì một client nào kết nối, nó dễ bị tấn

công DOS tầng mạng Mạng máy tính không dây chuẩn 802.11 là môi

trường chia sẻ tài nguyên Một người bất hợp pháp có thể xâm nhập vào

mạng, từ chối truy cập tới các thiết bị được liên kết với AP Ví dụ như kẻ tấn công có thể xâm nhập vào mạng 802.11b và gửi đi hàng loạt các gói tin ICMP qua cổng gateway Trong khi cổng gateway có thể vẫn thông suốt lưu lượng mạng, thì dải tần chung của 802.11b lại dễ dàng bị bão hòa Các Client khác liên kết với AP này sẽ gửi các gói tin rất khó khăn

Biện pháp đối phó: Biện pháp mang tính “cực đoan” hiệu quả nhất là chặn và lọc bỏ đi tất cả các bản tin mà DOS hay sử dụng, như vậy có thể sẽ chặn bỏ luôn cả những bản tin hữu ích Để giải quyết tốt hơn, cần có những thuật toán thông minh nhận dạng tấn công – attack detection, dựa vào những đặc điểm như gửi bản tin liên tục, bản tin giống hệt nhau, bản tin không có ý nghĩa, Thuật toán này sẽ phân biệt bản tin có ích với các cuộc tấn công để có biện pháp lọc bỏ

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 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 2.4: 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 2.5: Mô tả quá trình tấn công theo kiểu thu hút

Phương thức thường sử dụng theo kiểu tấn công này là Mạo danh

AP (AP rogue), có nghĩa là chèn thêm một AP giả mạo vào giữa các kết nối

trong mạng

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 đã được con người sử dụng từ lâu đời Các hình thức mật mã sơ

khai đã được tìm thấy từ khoảng bốn nghìn năm trước trong nền văn minh Ai

Cập cổ đại Trải qua hàng nghìn năm lịch sử, mật mã đã được sử dụng rộng

rãi ở khắp nơi trên thế giới từ Đông sang Tây để giữ bí mật cho việc giao lưu

thông tin trong nhiều lĩnh vực hoạt động giữa con người và các quốc gia, đặc

biệt trong các lĩnh vực quân sự, chính trị, ngoại giao 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 Các phương pháp mật mã cổ điển đã được biết đến từ khoảng 4000 năm trước Một số kỹ thuật đã được những người Ai Cập sử dụng từ nhiều thế

kỷ trước Những kỹ thuật này chủ yếu sử dụng hai phương pháp chính là: phép thay thế và phép chuyển dịch Trong phép thay thế, một chữ cái này được thay thế bởi chữ cái khác và trong phép chuyển dịch, các chữ cái được sắp xếp theo một trật tự khác [10]

Hệ mã chuẩn DES được xây dựng tại Mỹ trong những năm 70 theo yêu cầu của Văn phòng quốc gia về chuẩn và được sự thẩm định của cơ quan an ninh quốc gia là một ví dụ về mật mã đối xứng DES kết hợp cả hai phương pháp thay thế và chuyển dịch DES thực hiện mã hoá trên từng khối bản rõ

là một xâu 64 bit, có khóa là một xâu 56 bit và cho ra bản mã cũng là một xâu 64 bit Hiện nay, DES và biến thể của nó (3DES) vẫn được sử dụng thành công trong nhiều ứng dụng

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 2.6: 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

Mặc dù đã thực hiện việc mã hóa và giải mã bằng các hệ mật mã khối

hay bằng thuật toán sinh khóa như đã nêu ở trên thì vấn đề phân phối và

thoả thuận khóa vẫn phải được thực hiện Như vậy phân phối và thoả thuận khóa là một vấn đề chưa thể được giải quyết trong các hệ mật mã khóa đối xứng

2.2.3 Hệ mật mã khóa công khai

Để giải quyết vấn đề phân phối và thoả thuận khóa của mật mã khóa đối xứng, năm 1976 Diffie và Hellman đã đưa ra khái niệm về hệ mật mã khóa công khai [10] và một phương pháp trao đổi công khai để tạo ra một khoá bí mật chung mà tính an toàn được bảo đảm bởi độ khó của một bài toán toán học cụ thể (là bài toán tính “logarit rời rạc”) 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 Người gửi A sẽ mã hoá thông điệp bằng khóa công của người nhận và người nhận B sẽ giải mã thông điệp với khoá riêng tương ứng của mình

Hình 2.7: Mô hình hệ mật mã khóa công khai

Có nhiều hệ thống khóa công khai được triển khai rộng rãi như hệ

RSA, hệ ElGamal sử dụng giao thức trao đổi khoá Diffie-Hellman và nổi lên

trong những năm gần đây là hệ đường cong Elliptic Trong số các hệ mật mã

trên thì hệ RSA là hệ được cộng đồng chuẩn quốc tế và công nghiệp chấp

nhận rộng rãi trong việc thực thi mật mã khóa công khai

Hệ mật mã RSA, do Rivest, Shamir và Adleman tìm ra, đã được

công bố lần đầu tiên vào tháng 8 năm 1977 trên tạp chí Scientific American

Hệ mật mã RSA được sử dụng rộng rãi trong thực tiễn đặc biệt cho mục đích

bảo mật và xác thực dữ liệu số Tính bảo mật và an toàn của chúng được bảo

đảm bằng độ phức tạp của một bài toán số học nổi tiếng là bài toán phân tích

số nguyên thành các thừa số nguyên tố

Việc phát minh ra phương pháp mã công khai tạo ra một cuộc

“cách mạng” trong công nghệ an toàn thông tin điện tử Nhưng thực tiễn

triển khai cho thấy tốc độ mã hóa khối dữ liệu lớn bằng các thuật toán mã

hóa công khai chậm hơn rất nhiều so với hệ mã hóa đối xứng Ví dụ, để đạt được độ an toàn như các hệ mã đối xứng mạnh cùng thời, RSA đòi hỏi thời gian cho việc mã hóa một văn bản lâu hơn gấp hàng ngàn lần Do đó, thay bằng việc mã hóa văn bản có kích thước lớn bằng lược đồ khóa công khai thì văn bản này sẽ được mã hóa bằng một hệ mã đối xứng có tốc độ cao như DES, IDEA,… sau đó khóa được sử dụng trong hệ mã đối xứng sẽ được mã hóa sử dụng mật mã khóa công khai Phương pháp này rất khả thi trong việc

mã và giải mã những văn bản có kích thước lớn.Vấn đề còn tồn đọng của hệ mật mã khóa đối xứng được giải quyết nhờ hệ mật mã khóa công khai Chính

ưu điểm này đã thu hút nhiều trí tuệ vào việc đề xuất, đánh giá các hệ mật mã công khai Nhưng do bản thân các hệ mật mã khóa công khai đều dựa vào các giả thiết liên quan đến các bài toán khó nên đa số các hệ mật mã này đều

có tốc độ mã dịch không nhanh lắm Chính nhược điểm này làm cho các hệ mật mã khóa công khai khó được dùng một cách độc lập

Một vấn đề nữa nảy sinh khi sử dụng các hệ mật mã khóa công khai là việc xác thực mà trong mô hình hệ mật mã đối xứng không đặt ra Do các khóa mã công khai được công bố một cách công khai trên mạng cho nên việc đảm bảo rằng “khóa được công bố có đúng là của đối tượng cần liên lạc hay không?” là một kẽ hở có thể bị lợi dụng Vấn đề xác thực này được giải quyết cũng chính bằng các hệ mật mã khóa công khai Nhiều thủ tục xác thực

đã được nghiên cứu và sử dụng như Kerberos, X.509… Một ưu điểm nữa của các hệ mật mã khóa công khai là các ứng dụng của nó trong lĩnh vực chữ ký

số, cùng với các kết quả về hàm băm, thủ tục ký để bảo đảm tính toàn vẹn của một văn bản được giải quyết

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

Có hai vấn đề cần phải quan tâm khi nói đến WEP, đầu tiên là chứng

thực và thứ hai là mã hóa

Với IEEE 802.11 WEP [7], trong giai đoạn chứng thực một thiết bị mới

phải chứng minh rằng nó đúng là thành viên của nhóm, vậy nó chứng minh

bằng cách nào? Về phía AP mà nói, nếu một thiết bị có thể chứng tỏ nó đúng

là đáng tin cậy thì có thể tin địa chỉ MAC của nó không phải là địa chỉ giả

mạo và nó cho phép thiết bị mới này kết nối vào mạng Tuy nhiên thật không

may là chẳng có dấu hiệu đảm bảo nào được sử dụng trong quá trình chứng

thực vì thế mà chẳng có cơ sở để biết liệu gói tin đến từ thiết bị đáng tin cậy

hay là không Kiểu chứng thực này thực sự không đảm bảo tin cậy và do đó

nó đã bị loại bỏ khỏi tính năng của WLAN, cho dù là nó nằm trong chuẩn

IEEE 802.11

Dù yếu nhưng một số hệ thống vẫn 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 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 2.8: Quá trình chứng thực diễn ra trong WEP

Về mặt nguyên tắc, nếu một AP hoạt động ở chế độ không có bảo mật

nó luôn luôn chấp nhận các yêu cầu chứng thực và đáp lại với một gói tin báo chứng thực thành công Tuy nhiên, trong thực tế nhiều hệ thống cung cấp các phương pháp riêng của mình, phổ biến nhất là sử dụng danh sách địa chỉ MAC AP có một danh sách các địa chỉ MAC mà nó cho phép truy nhập vào mạng Danh sách này do người quản trị tạo ra và lưu lại trên AP Quá trình chứng thực dựa vào danh sách này, tức là nếu STA có địa chỉ MAC nằm trong danh sách thì nó được phép truy cập vào mạng, nếu không, nó sẽ bị từ chối Đương nhiên là không thể ngăn chặn được những địa chỉ MAC giả, nhưng dù sao thì nó cũng có tác dụng nhất định nhằm tránh việc vô tình truy cập nhầm mạng

Chứng thực WEP với mục đích là chứng minh với AP rằng STA biết khóa bảo mật Khi một STA yêu cầu chứng thực, AP gửi tới nó một số ngẫu nhiên được gọi là challenge text Đây là một số 128 bit bất kỳ (giả ngẫu nhiên) STA sau đó mã hóa số này bằng khóa bảo mật và gửi trả lại cho AP

Do AP đã lưu lại số ngẫu nhiên mà nó đã gửi đi, đồng thời nó cũng có khóa

bảo mật mà STA có từ đó nó có thể giải mã số mà STA gửi đến, so sánh hai

kết quả nếu hai kết quả trùng nhau thì STA đó là thiết bị biết khóa mật mã và

đáng tin cậy Ở đây có một vấn đề là STA chẳng có cách nào biết được

liệu AP có biết khóa bảo mật hay không Nếu một kẻ nào đó đang theo dõi,

thì vô tình ta đã cho hắn ta một cơ hội bẻ khóa vì hắn đã có thể có trong tay

cả số ngẫu nhiên và số đã được mã hóa bằng khóa bảo mật, dựa vào đó có

thể tìm ra khóa Đó cũng là lý do tại sao hiệp hội Wifi Alliance loại bỏ kiểu

trao đổi này

Dưới đây là định dạng của gói tin chứng thực, cho dù nhiều gói tin

được trao đổi nhưng nó có chung một dạng:

Algorithm Num Transaction Seq Status Code Challenge Text

Hình 2.9: Định dạng của gói tin chứng thực

 Algorithm Num: chỉ kiểu chứng thực được sử dụng:

0 – Không có bảo mật

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

Ngoài việc chứng thực, mã hóa là một phần không thể thiếu được khi

nói đến WEP Để bảo vệ những thông tin cần thiết, tránh nguy cơ bị lộ thông

tin thì mã hóa chính là giải pháp được tính đến

Khi WEP được kích hoạt, dữ liệu được truyền đi dưới dạng mã hóa nên

những kẻ tấn công có lấy được gói tin cũng không giải mã được Để giải mã

gói tin chúng ta phải biết khóa Chuẩn IEEE 802.11 ban đầu đã đưa ra 2 quá trình: trước hết là phải chứng thực sau đó mới mã hóa Như đã nói ở phần trước, 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

Hình 2.10: Mã hóa chuỗi Một trong những ưu điểm của RC4 là nó dễ thực hiện và không sử dụng bất kỳ các phép toán phức tạp hay tốn thời gian tính toán nào giống như phép nhân Nói chung đây cũng là một thách thức đối với những nhà thiết kế thuật toán, làm sao để thỏa mãn vừa đảm bảo tính bảo mật lại vừa dễ thực hiện Có 2 giai đoạn chính trong việc dùng thuật toán RC4 Giai đoạn đầu là khởi tạo: một số bảng dữ liệu được tạo nên dựa trên khóa đã cho, giai đoạn hai: dữ liệu được đưa qua dây truyền mã Trong trường hợp đối với WEP, cả giai đoạn khởi tạo và giai đoạn mã hóa xảy ra đối với từng gói Mỗi gói được coi như là một chuỗi dữ liệu, điều này đảm bảo rằng nếu một gói bị mất thì gói tin tiếp theo vẫn có thể giải mã được Có một vấn đề trong việc sử dụng giá trị khóa cố định Cho dù khóa đó có được thay đổi đi chăng nữa, nó vẫn gặp phải vấn đề đối với các gói tin khi đi qua hệ thống mã hóa đó là tất

cả các gói tin được mã hóa với cùng một khóa Giả sử ta dùng thuật toán

RC4 với khóa đã cho và với dữ liệu là “asfecewa” và giả sử ta thu được đoạn

mã “&(#cheiv” Nó trông có vẻ ngẫu nhiên, tuy nhiên, do khóa không thay

đổi nên cứ lần nào ta cho dữ liệu vào là “asfecewa” thì cũng được kết quả

tương tự như trên Một mặt nào đó nó có thể chấp nhận được nhưng mặt

khác nó lại là một mối nguy hiểm, tạo điều kiện cho kẻ khác cơ hội giải

mã Nếu như biết được các đoạn dữ liệu mã hóa giống nhau tại những vị trí

cho trước có thể đoán được là dữ liệu ban đầu có sự lặp lại Để giải quyết tình

huống này vector khởi tạo IV được sử dụng, nó là một khái niệm khá đơn

giản Thay vì chỉ sử dụng khóa cố định để mã hóa ta có thể kết hợp khóa này

với 24 bit để làm sao cho mỗi gói tin mã hóa sẽ khác nhau cho dù nội dung

của chúng có giống nhau Số 24 bit này chính là vector khởi tạo IV, nó biến

khóa 104 bit thành khóa 128 bit Gọi là mã hóa 128 bit nghe có vẻ không

được đúng cho lắm vì IV được gửi đi cùng với gói tin được mã hóa nhưng

chính nó lại không được mã

Hình 2.11: Sự kết hợp của IV với khóa

Do giá trị của IV luôn thay đổi nên khi kết hợp với khóa để mã hóa

đã tạo ra các gói tin được mã hoàn toàn khác nhau cho dù dữ liệu được mã

giống nhau Để đảm bảo an toàn, không bao giờ được sử dụng 2 lần cùng một

IV với cùng một khóa Do IV không được mã hóa và dễ dàng đọc được từ gói

tin gửi đi nên việc lưu lại để so sánh với các giá trị sau là việc đơn giản

Một điều không may là IV trong IEEE 802.11 WEP chỉ có 24 bit mà

thôi Giá trị này có vẻ khá lớn nhưng tính toán một lúc ta sẽ thấy nó quả

thực không phải như vậy Một số 24 bit sẽ có giá trị từ 0 đến 16777216, tức

là vào khoảng gần 17 triệu giá trị IV khác nhau Nếu một AP hoạt động liên tục với tốc độ 11 Mbps có thể truyền và nhận 700 gói có kích thước trung bình trong một giây Nếu mỗi gói ứng với một IV khác nhau thì không đầy

7 tiếng sau nó đã cạn kiệt Do rất ít người thay đổi khóa mỗi ngày nên việc

sử dụng lại IV chắc chắn sẽ xảy ra

Những vấn đề với IV chỉ ra rằng thực sự là khó thiết kế các giao thức bảo mật dựa trên việc mã hóa chuỗi bởi vì trạng thái của quá trình mã hóa không được khởi động lại trong toàn bộ chuỗi đó Một phiên bản khác của WEP là TKIP cũng dựa trên RC4 nhưng khắc phục được việc tái sử dụng IV

sẽ được đề cập đến ở phần sau

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