MỞ ĐẦU Mạng truyền thông không dây đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong đời sống, kinh tế số, xã hội của con người. Nó đã và đang phát triển rất mạnh mẽ trong thời gian gần đây. Mạng di động không dây đặc biệt là MANET cho phép các máy tính di động thực hiện kết nối và truyền thông với nhau không cần dựa trên hạ tầng có dây. Ứng dụng của mạng MANET trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: tác chiến điện tử, an ninh, dự báo, cảnh báo thiên tai thảm họa, IOT(Internet of thing)… Ưu điểm mạng MANET hoạt động trong môi trường không khí và không phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng mạng cố định, nhưng nó cũng rất dễ bị tấn công.
Những điểm yếu cơ bản của mạng MANET đến từ kiến trúc mở peer-to-peer. Những kẻ tấn công có thể xâm nhập vào mạng thông qua việc tấn công các node, từ đó làm tê liệt hoạt động của mạng. Một số các cách tấn công được tin tặc sử dụng nhiều nhất như: Blackhole, Grayhole, Wormhole, Sinkhole, Rushing and Flooding. Trên cơ sở phân tích các tấn công trong mạng MANET, trong phạm vi của luận văn bày một số vấn đề về an toàn giao thức định tuyến trong mạng MANET, tấn công lỗ đen trong giao thức định tuyến AODV và Đánh giá ảnh hưởng của tấn công lỗ đen trong giao thức định tuyến AODV trên mạng MANET.
Bố cục luận văn gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan về mạng MANET Nghiên cứu tổng quan về mạng MANET, đặc điểm, phân loại các kiểu mạng, tìm hiểu phương thức hoạt động, cơ chế tìm đường của một số giao thức định tuyến cơ bản. Trong đó tập trung tìm hiểu, phân tích kỹ vào giao thức định tuyến AODV. Chƣơng 2: Tìm hiểu các phƣơng thức tấn công trong mạng MANET Nghiên cứu những vấn đề an ninh trong mạng MANET và yêu cầu chung đảm bảo an toàn an ninh mạng, phân tích một số phương pháp tấn công phổ biến. Phân tích kỹ lưỡng cơ chế hoạt động của kiểu tấn công lỗ đen trong giao thức định tuyến AODV, đặc biệt là các trường dễ bị kẻ tấn công khai thác trong gói tin điều khiển.
Chƣơng 3: Đánh giá tấn công lỗ đen trong giao thức định tuyến AODV trên mạng MANET thông qua sử dụng công cụ mô phỏng. 9 Phân tích, lựa chọn phương pháp đánh giá, tìm hiểu công cụ mô phỏng NS2, ngôn ngữ TCL, C++, AWK, Gnuplot, tạo Agent bổ sung giao thức blackhole mô phỏng hành vi của node độc hại (lỗ đen) trong mạng dựa trên giao thức AODV có sẵn trên phần mềm mô phỏng NS2. Thiết lập bài toán mô phỏng mạng, xây dựng kịch bản, chọn tham số mô phỏng tấn công kiểu lỗ đen. Viết chương trình, Script theo từng kịch bản, phân tích file vết (trace), tính toán các thông số hiệu năng và vẽ đồ thị mô tả ảnh hưởng của lỗ đen lên thống số hiệu năng của mạng theo từng kịch bản.
Đánh giá mức độ ảnh hưởng của hiệu năng mạng khi có sự xuất hiện lỗ đen. 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MANET Ngày nay mạng MANET thực sự rất phát triển ở tất cả các lĩnh vực trên thế giới. Sự gia đời điện thoại thông minh kích thích việc phát triển mạnh mẽ của mạng di động từ 3G, 4G , 5G, IOT. Mô hình MANET đã được ứng dụng và triển khai rộng rãi trên thế giới và việt nam, nó giúp cho các thiết bị di động kết nối được với nhau ở mọi lúc mọi nơi mà không cần phải xây dựng hạ tầng mạng phức tạp.
Giới thiệu tổng quan về mạng MANET Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. Mạng tùy biến không dây (Wireless ad-hoc network) là một tập hợp gồm nhiều hơn một thiết bị/node mạng với khả năng nối mạng và giao tiếp không dây với nhau mà không cần sự hỗ trợ của một sự quản trị trung tâm, cơ sở hạ tầng mạng nào. Mỗi node trong một mạng tùy biến không dây hoạt động vừa như một máy chủ (host) vừa như một thiết bị định tuyến. Mạng MANNET Mạng MANNET được minh họa trong Hình 1.
Trong đó các gói tin từ node nguồn là một thiết bị di động cần chuyển tới một node đích là một thiết bị di động không nằm trong phạm vi truyền của node nguồn. Để chuyền dữ liệu từ node nguồn đến nút đích cần có sự trợ giúp của các node trung gian để chuyển tiếp gói tin. Do vậy các node mạng phải sử dụng giao thức định tuyến phù hợp. Thuật ngữ “Ad hoc” mô tả một mạng không có cơ sở hạ tầng cố định, trong đó hình trạng mạng được tạo thành bởi chính các node mạng.
Chế độ “Ad hoc” của chuẩn IEEE 802.11 hoạt động theo mô hình này, mặc dù nó chỉ hỗ trợ để thiết lập một mạng đơn chặng. Các mạng di động không dây kiểu không cấu trúc (MANET) đã mở rộng khái niệm “Ad hoc” đa chặng theo nghĩa: một node mạng có thể định tuyến và chuyển tiếp một gói tin nó nhận được từ một node mạng khác. Nói cách 11 khác, con đường chuyển tiếp gói tin từ node nguồn tới node đích có thể chứa các node trung gian khác. Các node trung gian sẽ đọc thông tin trong phần header của các gói tin và chuyển tiếp chúng tới chặng kế tiếp trên con đường đã được hình thành.
Các node trong mạng MANET thông thường sẽ kết nối với nhau trong một khoảng thời gian để trao đổi thông tin. Trong khi trao đổi thông tin, các node này vẫn có thể di chuyển. Do đó, mạng MANET cần đáp ứng được yêu cầu truyền dữ liệu khi cấu trúc mạng có thể thay đổi liên tục. Các node mạng phải có cơ chế tự tổ chức thành một mạng để thiết lập các đường truyền dữ liệu mà không cần sự hỗ trợ từ bên ngoài.
Trong mô hình này, mỗi node mạng có thể đóng vai trò vừa là một node đầu cuối để chạy các chương trình ứng dụng của người sử dụng vừa là một bộ định tuyến để chuyển tiếp các gói tin cho các node mạng khác. Đặc điểm của mạng MANETError! Reference source not found. - Thiết bị tự trị đầu cuối (Autonomous terminal): Trong MANET, mỗi thiết bị di động đầu cuối là một node tự trị. Nó có thể mang chức năng của host và router.
Bên cạnh khả năng xử lý cơ bản của một host, các node di động này có thể chuyển đổi chức năng như một router. Vì vậy, thiết bị đầu cuối và chuyển mạch là không thể phân biệt được trong mạng MANET. - Hoạt động phân tán (Distributed operation): Vì không có hệ thống mạng nền tảng cho trung tâm kiểm soát hoạt động của mạng nên việc kiểm soát và quản lý hoạt động của mạng được chia cho các thiết bị đầu cuối. Các node trong MANET đòi hỏi phải có sự phối hợp với nhau.
Khi cần thiết các node hoạt động như một thiết bị chuyển tiếp để thực hiện chức năng của mình như bảo mật và định tuyến. - Định tuyến đa đường (Multipath routing): Thuật toán định tuyến không dây cơ bản có thể định tuyến một chặng và nhiều chặng dựa vào các thuộc tính liên kết khác nhau và giao thức định tuyến. Định tuyến đơn đường trong MANET đơn giản hơn định tuyến đa đường ở vấn đề cấu trúc và thực hiện với chi phí thấp và ít ứng dụng. Khi truyền các gói dữ liệu từ một nguồn của nó đến điểm trong phạm vi truyền tải trực tiếp không dây, các gói dữ liệu sẽ được chuyển tiếp qua một hoặc nhiều các node trung gian.
- Tô-pô mạng động (Dynamic network topology): Vì các node là di động, nên cấu trúc mạng có thể thay đổi nhanh và không thể biết trước, các kết nối giữa các thiết bị đầu cuối có thể thay đổi theo thời gian. MANET sẽ thích ứng tuyến và 12 điều kiện lan truyền giống như mẫu di động và các node mạng di động. Các node di động trong mạng thiết lập định tuyến động với nhau khi chúng di chuyển, hình thành mạng riêng của chúng trong không gian. Hơn nữa, một người dùng trong MANET có thể không chỉ hoạt động trong mạng lưới di động đặc biệt, mà còn có thể yêu cầu truy cập vào một mạng cố định công cộng như Internet.
- Các thiết bị đầu cuối thường có khả năng chịu tải nhẹ (Light-weight terminals): trong hầu hết các trường hợp các node trong mạng MANET là thiết bị với tốc độ xử lý thấp, bộ nhớ ít và lưu trữ điện năng ít. Vì vậy cần phải tối ưu hoá các thuật toán và cơ chế. - Dao động về dung lượng liên kết (Fluctuating link capacity): Bản chất tỷ lệ bit lỗi cao và thường xuyên biến động của kết nối không dây cần được quan tâm trong mạng MANET. Đường đi từ đầu cuối này đến đầu cuối kia có thể được chia sẻ qua một vài chặng.
Kênh giao tiếp ở đầu cuối chịu ảnh hưởng của nhiễu, hiệu ứng đa đường, sự giao thoa và băng thông của nó ít hơn so với mạng có dây. Trong một vài tình huống, truy cập của hai người dùng có thể qua nhiều liên kết không dây và các liên kết này có thể không đồng nhất. Phân loại mạng MANET Error! Reference source not found.,Error! Reference source not found. Phân loại theo cấu trúc * Mạng MANET đẳng cấp (Flat): Trong kiến trúc này tất cả các node có vai trò ngang hàng với nhau (peer - to- peer) và các node đóng vai trò như các router định tuyến gói dữ liệu trên mạng.
Trong những mạng lớn thì cấu trúc Flat không tối ưu hoá việc sử dụng tài nguyên băng thông của mạng vì những thông tin điều khiển phải truyền trên toàn bộ mạng. Tuy nhiên nó thích hợp trong những tô-pô có các node di chuyển nhiều. Mô hình mạng đẳng cấp *Mạng MANET phân cấp (Hierarchical): Đây là mô hình sử dụng phổ biến nhất. Trong mô hình này thì mạng chia thành các miền (domain), trong mỗi domain bao gồm một hoặc nhiều cụm (cluster), mỗi cluster bao gồm nhiều node (node).
Có hai loại node là node chủ hay còn được gọi là node cụm chủ (master node) và node bình thường (nomal node). - Master node: Là node quản trị một router có nhiệm vụ chuyển dữ liệu của các node trong cluster đến các node trong cluster khác và ngược lại. Nói cách khác nó có nhiệm vụ như một gateway. - Normal node: Là các node nằm trong cùng một cluster.
Nó có thể kết nối với các node trong cluster hoặc kết nối với các cluster khác thông qua master node. Mô hình mạng phân cấp + Với các cơ chế trên mạng sử dụng tài nguyên băng thông hiệu quả hơn vì các thông báo điều khiển chỉ phải truyền trong phạm vi một cluster. Tuy nhiên việc 14 quản lý tính chuyển động của các node trở nên phức tạp hơn. Kiến trúc mạng phân cấp thích hợp cho các mạng có tính chuyển động thấp.