MỞ ĐẦU Kể từ khi Guglielmo Marconi truyền đi tín hiệu không dây đầu tiên qua một sườn đồi ở nước Ý vào năm 1894, công nghệ không dây đã làm thay đổi phương thức con người gửi nhận thông tin của mình. Công nghệ này đã xuất hiện trong các kênh truyền thanh, truyền hình, từ những năm đầu thế kỷ 20 cho đến những thiết bị hiện đại của thế kỷ 21, tạo ra những ngành công nghiệp mới, những dịch vụ, những quá trình sản xuất mới. Khi thế giới bước sang thế kỷ 21, kỷ nguyên công nghệ thông tin và truyền thông, ngành công nghệ không dây cũng là một trong những công nghệ mũi nhọn giúp cho sự phát triển của các nền kinh tế, việc triển khai các hệ thống không dây được tiến hành trên phạm vi toàn cầu. Có thể nói công nghệ không dây đã giải phóng con người ra khỏi sự trói buộc của không gian dây dẫn.
Giúp con người sáng tạo ra những cách làm việc mới với chất lượng không đổi và hiệu suất cao hơn rất nhiều. Việc truy cập không dây cho phép nhân viên của các công ty truy xuất đến nguồn thông tin tại bất cứ nơi nào trong văn phòng, thậm chí là ở ngoài văn phòng, giúp người dùng có thể kết nối internet và lấy các thông tin cần thiết tại bất kỳ vị trí nào : bến xe, sân bay, nhà ga, trong xe ô tô, công viên… Điều này giúp việc ra quyết định nhanh chóng hơn và hiệu quả công việc cao hơn. Bên cạnh đó, các dịch vụ công cộng cũng được triển khai dễ dàng hơn cho người dùng di động. Tuy nhiên, chính sự tiện dụng và quảng bá của các hệ thống không dây cũng là nguyên nhân chính của rất nhiều những vấn đề về bảo mật đối với các hệ thống này.
Luận văn này sẽ trình bày các vấn đề về bảo mật trong hệ thống mạng không dây, các lỗ hổng trong bảo mật, các phương thức tấn công và phòng tránh. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Do giới hạn về thời gian và lượng kiến thức cần nghiên cứu là vô hạn nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các nhà chuyên môn và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn. TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 1 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 1. Giới thiệu Công nghệ không dây tuân theo rất nhiêu các tiêu chuẩn và cung cấp nhiều mức bảo mật khác nhau.
Nhờ vào các tiêu chuẩn này, các sản phẩm được sản xuất dễ dàng hơn, tạo được khối lượng lớn các sản phẩm, cho phép các nhà sản xuất có thể kết hợp với nhau trong việc chế tạo cùng một sản phẩm, mỗi phần của sản phẩm do một nhà cung cấp chế tạo theo một tiêu chuẩn chung. Trong phạm vi đồ án này, em xin trình bày về chuẩn 802.11 của mạng dữ liệu không dây, được đưa ra năm 1997 bởi tổ chức IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers – Học viện các kỹ sư Điện và Điện tử của Mĩ) [8]. Chuẩn này được thiết kế nhằm hỗ trợ các ứng dụng có tốc độ trao đổi dữ liệu tầm trung và cao, ví dụ như hệ thống mạng Ethernet. Giao thức của chuẩn bao gồm Lớp vật lý và lớp dữ liệu trong mô hình OSI Tại lớp dữ liệu, 802.11 cung cấp sự xác định cho các dịch vụ sau : - Sự chứng thực/ sự không chứng thực - Truy cập/ Bỏ truy cập/ Truy cập lại - Sự riêng tư WEP - Phân phát MSDU (MAC Service Data Unit) Ba phương thức được chỉ định trong lớp vật lý : - Trải phổ trực tiếp DSSS (Direct Sequence Spread Stpectrum) - Trải phổ nhảy tần FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) - Hồng ngoại IR (Infrared) TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 2 Mặc dù giao thức 802.11 định nghĩa IR và có thể thực hiện được, nhưng trên thực tế gần như không có sản phẩm thương mại nào dựa trên IR được phát triển, vì những giới hạn của công nghệ IR như khoảng cách cũng như sự nhìn thấy nhau của các thiết bị.11 là chuẩn nguyên thuỷ của mạng không dây WLAN, được thiết kế có tốc độ truyền tải 1Mbps đến 2Mbps.
[8] Tiếp sau đó, đến năm 1999, chuẩn 802.11a được ra đời, co phép thiết lập kết nối mạng không dây với tần số 5Ghz và có tốc độ tối đa 54Mbps. Cũng trong năm 1999 này, chuẩn 802.11b ra đời, hoạt động ở dải tần 2.48Ghz và hỗ trợ tốc độ 11Mbps.11b dễ sản xuất hơn và đang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống mạng không dây, có khả năng cung cấp được tốc độ phù hợp cho phần lớn các ứng dụng.11g là một chuẩn mới được giới thiệu năm 2003 cũng hoạt động cùng dải tần với 802.11b cho phép tốc độ truyền tại đạt tới 54Mbps, do tính tương thích với chuẩn 802.11b nên chuẩn này nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường và đang là chuẩn được sử dụng nhiều nhất trên thế giới.11e đang được nghiên cứu và sẽ có khả năng hỗ trợ các ứng dụng cần băng thông lớn hơn. Công nghệ trải phổ Trên thực tế, chuẩn giao tiếp cho mạng không dây WLAN là công nghệ trải phổ [2], một công nghệ sóng vô tuyến tần số rộng được phát triển bởi quân đội để sử dụng trong các hệ thống thông tin liên lạc cần sự bảo đảm về bí mật. Công nghệ trải phổ sử dụng chế độ truyền sóng vô tuyến, phát đi các tín hiệu quảng bá trên một phạm vi tần số nào đó.
Thiết bị nhận tín hiệu phải biết tần số phát để có thể tiếp nhận được tín hiệu đó. Phần lớn các mạng không dây sử dụng công nghệ trải phổ, nó giúp cho các thiết bị di động tránh được nhiễu thường xảy ra cho các hệ thống có băng TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 3 thông hẹp. Trên định nghĩa thì công nghệ trải phổ không lợi về phổ, nhưng có kết quả trong việc truyền dẫn tín hiệu. Công nghệ này sử dụng chế độ truyền thông tin tiêu tốn nhiều băng thông hơn, nhưng có tín hiệu mạnh hơn và dễ phát hiện bởi các thiết bị khác hơn.
Vì vậy, công nghệ trải phổ cũng chấp nhận giảm bớt hiệu quả băng thông để đổi lấy sự bảo mật, sự toàn vẹn và sự tin cậy của tín hiệu truyền đi. Hình 1 – Độ nhiễu của tần số Nhìn hình trên, ta có thể thấy nhiễu có thể ảnh hưởng lớn đến tín hiệu băng thông hẹp nhưng đối với tín hiệu băng thông rộng thì ảnh hưởng đó giảm đi rất nhiều [8]. Hiện tại, có hai công nghệ trải phổ rất khác nhau, nhưng được sử dụng phổ biến như nhau hoạt động trên hệ thống mạng không dây : DSSS (direct sequence spread spectrum) và FHSS (frequency hopping spread spectrum). TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.1- Công nghệ trải phổ trực tiếp DSSS DSSS là công nghệ trải phổ tần số rộng [4] sử dụng phương pháp tạo ra một mẫu bit thừa cho mỗi bit sẽ truyền đi, bit này được gọi là chip hoặc mã chip.
Mã chip càng dài, khả năng khôi phục tín hiệu gốc càng cao. Nhưng việc sử dụng mã chip này cũng đòi hỏi tốn nhiều băng thông hơn nhiều so với truyền thông băng hẹp. Tỷ lệ số chip sử dụng trên một bit được gọi là tỷ lệ trải phổ, tỷ lệ này càng cao càng tăng khả năng chống nhiễu cho việc truyền tín hiệu, trong khi tỷ lệ này thấp sẽ giúp tăng băng thông cho các thiết bị di động. Các thuật toán đặc biệt có thể khôi phục lại thông tin gốc nếu một vài bit bị lỗi trong quá trình truyền thông tin mà không cần yêu cầu gửi lại gói tin.
Nói một cách đơn giản, mỗi bit được mã hoá thành một chuỗi các bit, ví dụ : 1 được mã hoá thành 00010011100 0 được mà hoá thành 11101100011 Thì việc gửi chuỗi nhị phân : 101 sẽ thành gửi đi chuỗi : 00010011100 11101100011 00010011100 Chú ý rằng các mã chip thông thường nghịch đảo lẫn nhau, điều này làm cho DSSS đối phó tốt với nhiễu và kể cả một phần bản tin có thể nhiễu, vẫn có thể được khôi phục lại bản tin gốc.472 Hình 2 : Biểu đồ phân bố kênh DSSS TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 5 Bởi vì DSSS trải rộng ra trên toàn phổ, nên số lượng các kênh không bị chồng lên nhau trong băng tần 2.4Ghz là rất ít (thường thì là ba kênh) [6], vì vậy số lượng các mạng cùng hoạt động độc lập trong một pham vi mà không bị nhiễu là rất hạn chế.2- Trải phổ nhảy tần số FHSS Công nghệ trải phổ nhảy tần FHSS này sử dụng nhiều băng tần hẹp để chuyển thông tin thay vì sử dụng băng thông rộng, thuật toán FHSS sẽ phát tán tín hiệu trên một tần số trong một thời gian ngắn, rồi tự động nhảy sang (hopping) tần số khác để truyền tín hiệu. Các thiết bị truyền và nhận tín hiệu FHSS sẽ phải được đồng bộ hoá sao cho chúng có cùng tần số tại cùng một thời điểm, nhờ vào sự đồng bộ này, tín hiệu được đảm bảo trong suốt quá trình kết nối. Theo FHSS, nó có khả năng hạn chế tối đa lượng nhiễu trên băng tần hẹp từ bên ngoài với công nghệ nhảy tần này, hơn hẳn so với DSSS, bởi vì nếu FHSS bị nhiễu tại một kênh nào đó thì nó sẽ chuyển sang kênh tần khác để gửi tín hiệu. Theo quy định của FCC [8], số lượng kênh tối thiểu được sử dụng trong FHSS là 75 kênh (sau này đã thay đổi thành 15 kênh) và độ trễ tối đa là 400ms trên mỗi kênh.11 sử dụng 79 kênh (bước kênh 1Mhz) trải trong dải phổ từ 2.483 Ghz với độ trễ là 20ms.
Phương pháp FHSS cũng cho phép xây dựng nhiều kênh không bị chồng nhau. Vì số lượng các tần số để chuyển sử được là tương đối nhiều nên trong cùng một phạm vi làm việc, người dùng có thể xây dựng nhiều kênh làm việc khác nhau mà không bị nhiễu như DSSS (tối đa 3 kênh). TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 6 Một đặc tính khác của FHSS là cho phép sử dụng nhiều điểm truy cập Access Point trong một vùng làm việc nếu như cần thêm lượng băng thông hoặc cần tăng số lượng người truy cập tối đa. Các thiết bị di động sẽ được kết nối một cách ngẫu nhiên đến một trong các Access Point này, điều này là không thực hiện được với DSSS.
Cuối cùng, một điều được nhìn thấy rất rõ là sự khuyếch đại công suất cho các bộ phát FHSS sẽ hiệu quả hơn nhiều so với DSSS [3], các thiết bị của hệ FHSS tiêu thụ ít năng lượng hơn. Và khi năng lượng tốn ít hơn, các thiết bị di động sẽ có thể kết nối với thời gian lâu hơn mà không phải thay hay xạc pin.