Nghiên cứu vấn đề an toàn mạng cục bộ không dây

5

3.4.1.3. TTLS.
101

3.4.1.4. LEAP.
101

3.4.2. Bảo vệ dữ liệu WLAN.
102

3.4.3. u điểm của 802.1x với bảo vệ dữ liệu WLAN.
103
3.5. WPA và 802.11i
104

3.5.1. M hoá TKIP trong WPA.
104

3.5.2. Xác thực trong WPA.
106

3.5.3. Quản lý khoá trong WPA.
108

3.5.4. Đánh giá chung về giải pháp WPA.
109

3.5.5. WPA2.
112
3.6. Mạng riêng ảo VPN cho WLAN.
113

3.6.1. Những u điểm sử dụng VPN trong bảo vệ WLAN.
117

3.6.2. Nhợc điểm sử dụng VPN trong WLAN.
118
Chơng 4: Triển khai WLAN an toàn trong môi
trờng giáo dục.
121
4.1. Vai trò tiềm năng của WLAN trong giáo dục.
121
4.2. Lựa chọn giải pháp an toàn WLAN cho khu trờng học.
122
4.3. Đề xuất thực thi WLAN an toàn tại trờng kỹ thuật nghiệp
vụ công an.
124
Kết luận
126
Phụ lục chơng trình m hoá/giảI m file.
127
Tài liệu tham khảo
138



6
Danh mục các từ viết tắt
STT Từ viết tắt Tên đầy đủ
1 AES Advanced Encryption Standard
2 AP Access Point
3 BSS Basic Service Set
4 DCF Distributed Coordination Function
5 EAP Extensible Authentication Protocol
6 ESS Extended Service Set
7 HCF Hybrid Coordination Function
8 IBSS Independent Basic Service Set
9 IDS Intrusion Detection System
10 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
11 IPsec Internet Protocol Security
12 ISM Industrial Scientific and Medical
13 MAC Media Access Control
14 NIC Network Interface Card
15 PBCC Packet Binary Convolution Coding
16 PCF Point Coordination Function
17 PKI Public Key Infrastructure
18 PSK Pre-sharing Key
19 RADIUS Remote Authentication Dial-In User Service
20 TKIP Temporal Key Integrity Protocol
21 UNII Unlicense National Information Infrastructure
22 VPN Virtual Private Network
23 WEP Wired Equivalent Privacy
24 WLAN Wireless Local Area Network
25 WPA Wi-Fi Protected Access

7
Danh mục các bảng
STT Bảng Tên bảng Trang
1 1.1 Mô tả các thành phần WLAN. 18
2 1.2 Quy định công suất phát ở một số nớc sử dụng băng
tần ISM 2.4 GHz
.

21
3 1.3 Những dịch vụ thiết yếu tầng MAC 802.11. 25
4 2.1 Những cơ chế và kỹ thuật an toàn cơ sở. 35
5 2.2 Những tấn công an toàn không dây. 59

Danh mục các hình vẽ
STT Hình Tên hình Trang
1 1.1 Các loại mạng không dây. 12
2 1.2 Ví dụ mạng ad hoc. 14
3 1.3 Những topo BSS và ESS IEEE 802.11. 15
4 1.4 Phạm vi phủ sóng điển hình của WLAN 802.11. 19
5 1.5 Cầu nối Access Point. 20
6 1.6 Trạng thái NAV kết hợp với cảm nhận sóng mang vật
lý để chỉ ra trạng thái bận của môi trờng.
27
7 2.1 Tấn công bản rõ đã biết. 39
8 2.2 Phân loại chung những tấn công an toàn WLAN. 42
9 2.3 Tấn công bị động. 43
10 2.4 Qúa trình lấy khoá WEP. 44
11 2.5 Tấn công MitM (Man-in-the-middle). 45
12 2.6 Trớc cuộc tấn công. 46
13 2.7 Và sau cuộc tấn công. 46
14 2.8 Tấn công theo kiểu chèn ép. 48
15 2.9 Tấn công MitM sử dụng một AP giả mạo. 49

8
16 3.1 An toàn không dây 802.11 trong mạng cơ bản. 85
17 3.2 Tính riêng t WEP sử dụng thuât toán RC4 86
18 3.3 Sơ đồ xác thực WEP 87
19 3.4 Giao diện nhập khoá WEP. 90
20 3.5 Sự hỗ trợ sử dụng nhiều khoá WEP. 91
21 3.6 Cấu hình quản lý khoá mã tập trung. 92
22 3.7 Lọc địa chỉ MAC. 96
23 3.8 Lọc giao thức. 99
24 3.9 Bảo vệ bằng VPN. 114
25 3.10 An toàn VPN. 115
26 3.11 Bảo vệ WLAN bằng VPN. 115
27 4.1 Truy cập thông tin có thể thực hiện bất kỳ đâu trong
khuôn viên với công nghệ WLAN.
122
28 4.2 Topo mạng WLAN truyền thống tách rời những
ngời sử dụng không dây sử dụng một subnet duy
nhất.
123
29 4.3 Topo mạng WLAN với những phân đoạn mạng
không dây và có dây đan xen, kết hợp chặt chẽ với
những máy chủ chính sách và xác thực.
124








9
Mở đầu
Sự phát triển bùng nổ của mạng không dây trong những năm qua gợi
cho chúng ta nhớ đến sự phát triển nhanh chóng của Internet trong thập kỷ
qua. Điều đó chứng tỏ những tiện ích nổi trội mà công nghệ mạng không dây
đem đến. Chỉ trong một thời gian ngắn, mạng không dây đã trở nên phổ biến,
nhờ giá giảm, các chuẩn mới nhanh hơn và dịch vụ Internet băng rộng phổ
biến ở mọi nơi. Gìơ đây, chuyển sang dùng mạng không dây đã rẻ và dễ dàng
hơn trớc nhiều, đồng thời các thiết bị mới nhất cũng đủ nhanh để đáp ứng các
tác vụ nặng nề nh truyền các tập tin dung lợng lớn, xem phim, nghe nhạc
trực tuyến qua mạng
Xu hớng kết nối mạng LAN không dây (WLAN Wireless Local
Area Network) ngày càng trở nên phổ biến trong các cấu trúc mạng hiện nay.
LAN không dây hiện đang làm thay đổi những cấu trúc mạng hiện hành một
cách nhanh chóng. Nhờ việc ngày càng có nhiều những thiết bị điện toán di
động nh máy tính xách tay, thiết bị xử lý cá nhân PDA (Personal Digital
Assistant) , cộng với việc ngời sử dụng luôn lo lắng đến những phiền toái
khi kết nối mạng LAN bằng cáp mạng thông thờng.
Công nghệ không dây có mặt ở khắp mọi nơi, với bất cứ ứng dụng hay
dịch vụ nào liên quan đến vận chuyển dữ liệu sẽ đều có một giải pháp không
dây, phổ biến là ở những điểm công cộng nh sân bay, nhà ga , mạng không
dây còn chứng tỏ những tiện ích nổi bật của nó khi ứng dụng trong lĩnh vực y
tế và giáo dục. Đối với riêng lĩnh vực giáo dục, hệ thống mạng cục bộ không
dây đã đợc triển khai rộng khắp ở các trờng đại học trên thế giới bởi những
lợi ích về mặt giáo dục cũng nh những u điểm khi lắp đặt.
Sự phát triển nhanh chóng của những mạng cục bộ không dây là minh
chứng cho thấy những lợi ích đi kèm của công nghệ này, Tuy nhiên, hiện nay
hầu hết những triển khai không giây về cơ bản là không an toàn. Việc triển
khai một môi trờng không dây về cơ bản không khó. Việc triển khai một môi

10
trờng không dây đáp ứng những yêu cầu an toàn, và tối thiểu hoá rủi ro thì lại
không dễ. Có thể thực hiện đợc điều đó nhng đòi hỏi việc lập kế hoạch chắc
chắn và một cam kết giải quyết một số vấn đề vận hành, thực thi và kiến trúc
quan trọng.
Trong một tơng lai gần, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ mạng
cục bộ không dây cho các trờng đại học ở Việt Nam là hoàn toàn có khả
năng thực hiện đợc. Với mục đích đi sâu tìm hiểu công nghệ mạng cục bộ
không dây, những giải pháp an ninh cho mạng để trong một tơng lai không
xa có thể triển khai công nghệ mạng cục bộ không dây tại tại các trờng đại
học công an nhân dân, nội dung của luận văn tập trung nghiên cứu về mạng
cục bộ không dây và an toàn mạng cục bộ không dây, chuẩn IEEE 802.11.
Luận văn gồm 4 chơng:
Chơng 1: Mạng cục bộ không dây WLAN Những vấn đề tổng quan.
Chơng 2: An toàn mạng cục bộ không dây Những nguy cơ và và giải
pháp.
Chơng 3: Một số biện pháp an toàn WLAN thông dụng.
Chơng 4: Triển khai WLAN an toàn trong môi trờng giáo dục.
Vấn đề luận văn đề cập còn khá mới mẻ, chính vì thế không tránh khỏi
có những sai sót, rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo
và các bạn đồng nghiệp.
Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sỹ Phạm Huy Hoàng cùng các thầy
cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin-đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này.






11
Chơng 1. Mạng cục bộ không dây wlan những
vấn đề tổng quan
1.1. Tổng quan mạng cục bộ không dây họ 802.11
Đợc IEEE 802.11 phê chuẩn vào năm 1999, đến nay WLAN đã đợc
phát triển mạnh trên thế giới. ở những nớc phát triển, WLAN đợc triển khai
rộng rãi ở những khu đông ngời nh các văn phòng, toà nhà, trờng đại học,
sân bay, th viện, nhà ga, sân vận động, khu triển lãm, khách sạn, siêu thị, khu
dân c
WLAN là một công nghệ truy cập mạng băng rộng không dây, đợc
phát triển với mục đích ban đầu là một sản phẩm phục vụ gia đình và văn
phòng để kết nối các máy tính cá nhân mà không cần dây, nó cho phép trao
đổi dữ liệu qua sóng radio với tốc độ rất nhanh, là cơ hội để cung cấp đờng
truy cập Internet băng thông rộng ngày càng nhiều ở các địa điểm công cộng
nh sân bay, cửa hàng cafe, nhà ga, các trung tâm thơng mại hay trung tâm
báo chí
Có 3 kiểu mạng không dây cơ bản đợc phân loại phụ thuộc vào phạm
vi phủ sóng của chúng:
- Mạng dùng riêng không dây - WPAN (Wireless Personal Area
Network): đợc biết đến là Bluetooth và IR (Infrared), hai công nghệ đợc
ứng dụng phổ biến trong các loại điện thoại di động.
- Mạng cục bộ không dây - WLAN (Wireless Local Area Network):
trong đó có 802.11, HiberLAN và một số công nghệ khác.
- Mạng diện rộng không dây - WWAN (Wireless Wide Area
Network): bao gồm các công nghệ nh 2G, 3G, cellular, CDPD (Cellular
Digital Packet Data), GSM (Global System and Mobile Communication)



12












Hình 1.1: Các loại mạng không dây
Mạng diện rộng không dây là một dạng của mạng không dây. Công
nghệ mạng này sử dụng là công nghệ mạng tế bào nh GPRS, CDMA, GSM,
CDPD, Mobitex để truyền dữ liệu. Những công nghệ tế bào đợc đa ra theo
phạm vi vùng, quốc gia, hoặc thậm chí toàn cầu và đợc cung cấp bởi những
nhà cung cấp dịch vụ không dây. Có hai phơng tiện cơ bản một mạng di
động có thể sử dụng để truyền dữ liệu, đó là những mạng dữ liệu chuyển mạch
gói (GPRS, CDPD) hoặc những kết nối quay số chuyển mạch vòng.
Mạng đô thị không dây cho phép truy cập mạng băng rộng thông qua
những ăngten ngoài. Những trạm thuê bao truyền thông với những trạm cơ sở
đợc kết nối tới một mạng lõi. Mạng này là một giải pháp thay thế tốt cho
những mạng có dây cố định và việc xây dựng nó đơn giản và không tốn kém.
Chuẩn 802.16 là một chuẩn nổi tiếng cho mạng đô thị không dây.
Chuẩn này sử dụng những giải tần từ 10 đến 66 GHz. Chuẩn này hỗ trợ topo
mạng điểm tới đa điểm, sử dụng công nghệ phân chia tần số và phân chia thời
gian cùng với chất lợng dịch vụ QoS. Với QoS cho phép gửi âm thanh, video
PAN
IEEE 802.15 ETSI
Bluetooth HiperPAN
LAN
IEEE 802.11
WirelessLAN
ETSI
HiperLAN
WAN
IEEE 802.16
WirelessMAN
ETSI
HiperMAN
& HIPERACCESS
IEEE 802.20
WirelessMAN
3GPP, EDGE
(GSM)
MAN

13
và dữ liệu với những mức u tiên khác nhau. Tốc độ truyền phụ thuộc vào
khoảng cách truyền nhng xét về mặt lý thuyết thì tốc độ tối đa khoảng 70
Mbít/s. Ngoài ra còn có chuẩn 802.16a sử dụng dải tần từ 2 đến 11 GHz và
cũng hỗ trợ những mạng lới thay cho kiến trúc mạng điểm tới đa điểm, cho
phép những trạm thuê bao truyền thông với những thuê bao khác hơn là truyền
thông trực tiếp với trạm cơ sở.
Mạng cục bộ không dây kết nối hai hay nhiều máy tính mà không sử
dụng dây cáp mạng. Nó cũng tơng tự nh một LAN có dây nhng có một
giao diện không dây. WLAN sử dụng công nghệ trải phổ dựa trên những sóng
vô tuyến để thực hiện truyền thông giữa các thiết bị trong một phạm vi diện
tích giới hạn, đợc gọi là tập dịch vụ cơ sở (BSS Basic Service Set). Nó cho
phép ngời sử dụng có thể di chuyển trong một diện tích phủ sóng rộng mà
vẫn có thể kết nối tới mạng. Công nghệ mạng cục bộ không dây ngày càng trở
nên phổ dụng, đặc biệt với sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị cầm tay
kích thớc nhỏ nh PDA, máy tính bỏ túi
Mạng dùng riêng không dây sử dụng công nghệ cho phép truyền thông
trong phạm vi khoảng 10 m một phạm vi rất ngắn, một trong những công
nghệ nh vậy là Bluetooth, đợc sử dụng nh là cơ sở cho một chuẩn mới
IEEE 802.15.
Một khái niệm then chốt trong công nghệ WPAN đó là plugging in.
Trong trờng hợp lý tởng, khi bất kỳ hai thiết bị đợc trang bị WPAN nào
đặt gần nhau (cách nhau trong phạm vi vài mét) hoặc trong phạm vi một vài
km từ một máy chủ trung tâm, chúng có thể truyền thông với nhau nh thể
đợc kết nối bằng cáp. Đặc tính quan trọng khác đó là khả năng của mỗi thiết
bị khoá các thiết bị khác, ngăn ngừa nhiễu hay truy cập thông tin không đợc
quyền. Tần số hoạt động của mạng này là 2.4 GHz.



14
1.1.1. Kiến trúc mạng WLAN
IEEE 802.11 hỗ trợ 3 topo mạng cơ bản cho WLAN:
- Tập dịch vụ cơ bản độc lập - IBSS (Independent Basic Service Set).
- Tập dịch vụ cơ bản BSS (Basic Service Set).
- Tập dịch vụ mở rộng ESS (Extended Service Set).
Chuẩn 802.11 định nghĩa hai mô hình:
- Chế độ tự do (ad hoc) hay IBSS.
- Chế độ cơ sở hạ tầng (Infrastructure).
Về mặt logic cấu hình tự do ad hoc tơng tự nh một mạng văn phòng
điểm tới điểm mà trong đó không có nút nào đóng vai trò nh một máy chủ.
IBSS WLAN gồm một số nút hay những trạm không dây truyền thông trực
tiếp với nhau. Nhìn chung, những thực thi dạng ad hoc có phạm vi hoạt động
không lớn và không đợc kết nối tới bất kỳ mạng diện rộng nào.

Hình 1.2: Ví dụ mạng ad hoc
Sử dụng chế độ cơ sở hạ tầng, mạng không dây bao gồm ít nhất một AP
kết nối tới cơ sở hạ tầng có dây và một tập những trạm cuối không dây. Cấu
hình này đợc gọi là BSS. Bởi vì hầu hết các WLAN liên hợp yêu cầu truy cập
tới LAN có dây cho những dịch vụ (những máy chủ file, những máy in, những
kết nối Internet), chúng sẽ hoạt động ở chế độ cơ sở hạ tầng và dựa vào một
AP hoạt động nh là một máy chủ logic cho một tế bào hay một kênh WLAN
đơn. Việc truyền thông giữa hai nút A và B, thực chất là từ nút A tới AP và sau

Xem chi tiết: Nghiên cứu vấn đề an toàn mạng cục bộ không dây