Chương 1 mô tả đặc điểm về mạng MANET và những đặc điểm có liên quan đến vấn đề an ninh trong mạng MANET. Chương 2 mô tả giao thức định tuyến AODV và tấn công lỗ đen gây ra trên giao thức này. Trên cơ sở phân tích các giải pháp về tấn công lỗ đen, luận văn giới thiệu giải pháp phát hiện dấu hiệu tấn công lỗ đen nhằm làm giảm sự ảnh hưởng của lỗ đen trong mạng MANET sử dụng giao thức AODV. Chương 3 trình bày về phần mềm mô phỏng NS-2 và tiến hành một số kịch bản mô phỏng để đánh giá hiệu năng mạng khi bị ảnh hưởng bởi tấn công lỗ đen; giải pháp phát hiện và làm giảm ảnh hưởng tấn công lỗ đen.
MẠNG KHÔNG DÂY DI ĐỘNG VÀ NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CÓ LIÊN QUAN ĐẾN VẤN ĐỀ AN NINH TRONG MẠNG KHÔNG DÂY DI ĐỘNG Chương này trình bày các khái niệm tổng quan nhất về mạng không dây di động và đề cập đến các thách thức an ninh mà mạng này đang phải đối mặt. Giới thiệu chung về mạng không dây 1. Đặc điểm mạng không dây Được phát triển mạnh trong vài thập kỷ trở lại đây, mạng không dây cho phép người dùng truyền dữ liệu từ điểm này đến điểm khác không sử dụng đường truyền vật lý, mà có thể sử dụng sóng vô tuyến, hồng ngoại, hay qua vệ tinh. Hầu hết các hệ thống sử dụng mạng không dây ngày nay dựa trên tiêu chuẩn 802.
Tính năng chủ yếu của mạng không dây: - Tính di động: người dùng có thể truy cập dữ liệu ngay cả khi đang di chuyển, việc này nâng cao hiệu quả truy xuất dữ liệu - Tốc độ triển khai mạng nhanh và dễ dàng: Không gặp khó khăn trong việc xác định lắp đặt dây cáp mạng như trong mạng có dây. - Tính mềm dẻo: Chủ động trong việc thiết lập các nhóm mạng nhỏ, do môi trường mạng là không khí nên việc mở rộng mạng là vô cùng dễ dàng. Điều này phù hợp với việc bố trí các hệ thống thông tin phục vụ cho mục đích công cộng. - Chi phí: So với việc lắp đặt mạng có dây truyền thống thì triển khai mạng không dây giảm thiểu chi phí lắp đặt một cách đáng kể.
Tuy nhiên, mạng không dây cũng gặp phải một số hạn chế như: - Phạm vi: Các thiết bị không dây chỉ hoạt động trong phạm vi phủ sóng của mạng, ngoài vùng phủ sóng của mạng thì không thể tham gia truyền nhận dữ liệu. Giới hạn phạm vi hoạt động tốt từ khoảng vài chục mét đến vài trăm mét. - Chất lượng: Do việc sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông nên bị nhiễu, bị tác động bởi các thiết bị phát sóng khác là điều khó tránh khỏi - Bảo mật: Là một điểm quan trọng trong thiết kế hệ thống mạng không dây bởi vì do môi trường truyền là không khí nên tính bảo mật kém, nên dễ bị tổn thương bởi các cuộc tấn công. Các mô hình hoạt động của mạng không dây a.
Mô hình độc lập – Ad hoc (IBSS) z 9 Các nút mạng trong mô hình này hoạt động theo phương thức ngang hàng, chúng không sử dụng các Access Point mà kết nối trực tiếp tiếp với nhau. Mô hình mạng Ad hoc b. Mô hình Infrastructure (BSSs) Mỗi thiết bị trong mô hình đều truyền tín hiệu về điểm truy cập Access Point. Điểm truy cập này hoạt động như một brigde trong chuẩn Ethernet để chuyển các tín hiệu này tới đích thích hợp có thể là mạng có dây hoặc các điểm truy cập khác.
Mô hình mạng Infrastructure c. Mô hình mạng diện rộng – WIMAX Hình 1. Mô hình mạng Wimax z 10 Mô hình này bao gồm nhiều mạng mạng WLAN, bao phủ trong một không gian rộng lớn ví dụ như giữa các tòa nhà. Mạng không dây di động 1.
MANET Là mạng dựa trên mô hình độc lập ad hoc, các nút trong mô hình này giao tiếp trực tiếp với nhau mà không sử dụng một điểm truy cập nào. Do việc kết hợp giữa tính di động với mạng Ad hoc nên người ta thường gọi là mạng MANET (Mobile Ad-hoc-Network). Mạng MANET có các đặc điểm chính sau: - Là tập hợp các nút di chuyển ngẫu nhiên và giao tiếp với nhau mà không cần sự giúp đỡ của bất kỳ cơ sở hạ tầng mạng nào. Các nút vừa đóng vai trò là một host đồng thời đóng vai trò là một router có khả năng tìm kiếm, duy trì và định tuyến các gói dữ liệu cho các nút nằm trong vùng phủ sóng của nó.
- Tất cả các nút đều ngang hàng và không có nút nào đóng vai trò máy chủ trung tâm. - Các nút có thể gia nhập hay rời bỏ mạng bất kể khi nào do đó tạo ra sự thay đổi topology một cách liên tục. MANETs phù hợp cho việc sử dụng trong tình huống mà mạng có dây hoặc mạng không dây dựa trên cơ sở hạ tầng không thể truy cập, quá tải, hư hỏng hoặc bị phá hủy như trong các trường hợp khẩn cấp hoặc các nhiệm vụ cứu hộ, cứu trợ thiên tai và chiến thuật trên chiến trường, hoặc thông thường như các hội nghị trực tuyến, trong nghiên cứu mạng cảm biến. Giao thức định tuyến trong mạng MANET a.
Yêu cầu cơ bản đối với giao thức định tuyến Cũng giống như mạng có dây truyền thống các kỹ thuật định tuyến đóng góp vai trò đặc biệt quan trọng khi triển khai các hệ thống thông tin. Mạng MANET với những đặc điểm riêng có của mình đã nêu ở mục trên thì việc thiết kế các giao thức định tuyến phù hợp với một cấu hình mạng động với số lượng nút mạng lớn, các nút mạng có thể gia nhập hoặc rời mạng bất kỳ lúc nào cộng với việc hạn chế về tài nguyên mạng càng trở nên khó khăn hơn. Do đó, việc thiết kế một giao thức định tuyến có hiệu quả trong mạng MANET phải căn cứ vào một số yêu cầu sau: - Tốc độ hội tụ mạng nhanh: Do đặc tính di chuyển các nút dẫn tới cấu hình mạng thay đổi liên tục nên giao thức định tuyến phải đạt mức hội tụ, thống z 11 nhất các tuyến trong toàn topology một cách sớm nhất trước khi có sự thay đổi mới. - Đảm bảo các cơ chế duy trì tuyến mạng trong điều kiện bình thường mà hạn chế việc sử dụng tài nguyên mạng như băng thông, năng lượng.
- Thuật toán định tuyến thông minh, tránh tình trạng lặp vòng trong quá trình yêu cầu tuyến dẫn đến lãng phí băng thông toàn mạng và năng lượng các nút. - Hạn chế tối đa việc quảng bá thông điệp điều khiển tuyến, chỉ khám phá tuyến khi thực sự có nhu cầu truyền gửi dữ liệu, nói một cách khác là các giao thức định tuyến hoạt động dựa trên yêu cầu. - Bảo mật: Môi trường với những liên kết không dây rất dễ bị tấn công, khai thác thông tin, do đó mã hóa và chứng thực là cách bảo mật thông thường nhất được áp dụng hiện nay. Tuy nhiên việc triển khai hệ thống PKI trong mạng MANET không có sự hỗ trợ bất cứ cở sở hạ tầng nào cũng đang là vấn đề còn nhiều khó khăn - Xây dựng nhiều tuyến đường cho cùng một đích (redundant route): Giảm thiểu quá trình khám phá tuyến mới khi có một liên kết bị đứt thì có thể dùng tuyến dự trữ cho cùng một đích.
- Hỗ trợ chất lượng dịch vụ - QoS: Nhiều ứng dụng triển khai trên mạng ad hoc yêu cầu đảm bảo chất lượng tín hiệu, đáp ứng thời gian thực cho nên không thể bỏ qua yêu cầu về mặt chất lượng dịch vụ trong giao thức định tuyến. Phân loại Một trong những phương pháp phổ biến nhất để phân loại các giao thức định tuyến cho mạng MANET là dựa trên cách thức trao đổi thông tin định tuyến giữa các nút. Theo phương pháp này thì giao thức định tuyến trong mạng ad hoc được chia thành các loại sau: Các giao thức định tuyến theo bảng, định tuyến theo yêu cầu, và định tuyến lai ghép như trong Hình 1.4 dưới đây: z 12 Hình 1. Phân loại các giao thức định tuyến trong mạng MANET - Các giao thức định tuyến theo yêu cầu (on-demand).
Quá trình khám phá tuyến bắt đầu khi có yêu cầu và kết thúc khi có tuyến đường được tìm ra hoặc không tìm ra được tuyến do sự di chuyển của nút. Việc duy trì tuyến là một hoạt động quan trọng của định tuyến theo yêu cầu. So sánh với định tuyến theo bảng, ít tiêu đề định tuyến là 1 ưu điểm của định tuyến theo yêu cầu nhưng việc phải bắt đầu lại quá trình khám phá tuyến trước khi truyền dữ liệu gây trễ trong mạng. Các giao thức chủ yếu dạng này như: giao thức định tuyến vector khoảng cách theo yêu cầu AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector Routing) và giao thức định tuyến định tuyến nguồn động DSR (Dynamic Source Routing), giao thức định tuyến theo thứ tự tạm thời TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm).
- Các giao thức định tuyến theo bảng (table-driven). Trong giao thức này mỗi nút luôn lưu trữ một bảng định tuyến chứa các tuyến đường tới các nút khác trong mạng. Định kỳ mỗi nút đánh giá các tuyến tới các nút trong mạng để duy trì trạng thái kết nối. Mỗi khi có sự thay đổi cấu hình, các thông báo được quảng bá lan truyền trong toàn mạng để thông báo cho các nút cập nhật lại bảng định tuyến của mình.
Với việc lưu trữ sẵn có tuyến đường làm cho tốc độ hội tụ mạng nhanh, tuy nhiên cơ chế định kỳ phát quảng bá thông tin tuyến làm tăng tải trong mạng. Các giao thức thức định tuyến theo bảng bao gồm: giao thức định tuyến không dây WRP (Wireless Routing Protocol), giao thức định tuyến vector khoảng cách tuần tự đích DSDV (Dynamic Destination-Sequenced Distance- Vector Routing), giao thức định tuyến trạng thái liên kết tối ưu OLSR (Optimized Link State Routing). - Các giao thức định tuyến lai ghép (hybrid) để kết hợp ưu điểm của 2 loại giao thức trên và khắc phục các nhược điểm của chúng. Được sử dụng trong hệ z 13 thống mạng lớn có sự phân cấp từng khu vực với ứng dụng khác nhau để có thể linh động trong quá trình định tuyến.
Các giao thức kiểu này bao gồm: Zone Routing Protocol (ZRP) và Hybrid Ad Hoc Routing Protocol (HARP). Vấn đề an ninh trong mạng MANET 1. Thách thức về an ninh trong mạng MANET Với đặc điểm mạng MANET đã trình bày ở phần trên, vấn đề an ninh trong mạng MANET gặp phải nhiều thách thức. Đó là: - Môi trường là không khí kém bảo mật là nguy cơ của việc nghe trộm từ đó kẻ tấn công có thể phân tích lưu lượng mạng phục vụ cho các mục đích tấn công tiếp theo.