Luận Văn Thạc Sĩ: Tìm Hiểu Kỹ Thuật Bẻ Khóa Mạng Không Dây

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật phân tích hus tìm hiểu kỹ thuật bẻ khóa mạng không dây, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Thị Ánh Phƣợng
• Người hướng dẫn: PGS. TS Lê Trọng Vĩnh
• Trường học: Trường đại học khoa học tự nhiên
• Chuyên ngành: Cơ sở toán cho tin học
• Đề tài: Tìm hiểu kỹ thuật bẻ khóa mạng không dây
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sỹ khoa học
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• GIỚI THIỆU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lịch sử phát triển mạng không dây
• 1.2. Các loại mạng không dây
• 1.3. Một số mô hình trong mạng không dây
• 1.3.1. Mô hình mạng độc lập (Independent Basic Service sets - IBSS) hay còn gọi là mạng Ad-hoc
• 1.3.2. Mô hình mạng cơ sở (Basic Service sets – BSS/Infracstructure BSS)
• 1.3.3. Mô hình mạng mở rộng (Extended Service sets - ESS)
• 1.4. Mã khối và hệ mã Feistel
• 1.5. Kết luận chương
• 2. CHƯƠNG 2: GIAO THỨC BẢO MẬT TRONG MẠNG KHÔNG DÂY
• 2.1. Giao thức bảo mật WEP
• 2.1.1. Tổng quan về giao thức WEP
• 2.1.2. Thuật toán mã hóa dòng RC4
• 2.1.3. Mã hóa dữ liệu và bảo vệ toàn vẹn. Hạn chế của WEP
• 2.1.4. Giải pháp WEP tối ưu
• 2.2. Giao thức WPA (WI-FI Protected Access)
• 2.2.1. Tổng quan về WPA
• 2.2.2. Phương thức mã hóa TKIP
• 2.2.3. Phương thức kiểm soát truy cập
• 2.2.4. Hạn chế của WPA
• 2.3. Giao thức WPA2
• 2.3.1. Phương thức mã hóa AES – CCMP
• 2.3.2. Hạn chế của WPA2
• 2.4. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: BẺ KHÓA MẠNG KHÔNG DÂY
• 3.1. Bẻ khóa mạng không dây sử dụng giao thức bảo mật WEP
• 3.1.1. Bẻ khóa sử dụng véc-tơ IV trùng lặp
• 3.1.2. Bẻ khóa sử dụng phương pháp thống kê
• 3.1.3. Cuộc tấn công thứ nhất Korek A_s5_1
• 3.1.4. Cuộc tấn công thứ hai: Korek A_s13
• 3.1.5. Cuộc tấn công thứ 9: Korek A_s3
• 3.1.6. Cuộc tấn công thứ 17: Korek A_neg
• 3.1.7. Thử nghiệm bẻ khóa WEP
• 3.2. Bẻ khóa mạng không dây sử dụng giao thức bảo mật WPA
• 3.2.1. Tấn công Chopchop trên mạng sử dụng giao thức bảo mật WPA
• 3.3. Bẻ khóa mạng không dây sử dụng giao thức bảo mật WPA2
• 3.3.1. Thực nghiệm bẻ khóa WPA/WPA2
• 3.4. Kết luận chương
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tìm Hiểu Kỹ Thuật Bẻ Khóa Mạng Không Dây Tổng Quan

Kỹ thuật bẻ khóa mạng không dây đã trở thành một chủ đề nóng trong lĩnh vực an ninh mạng. Mạng không dây, với sự tiện lợi và khả năng kết nối linh hoạt, đã thu hút sự quan tâm của nhiều người dùng. Tuy nhiên, sự phát triển này cũng đi kèm với những thách thức lớn về bảo mật. Việc tìm hiểu về các phương pháp bẻ khóa mạng không dây không chỉ giúp nâng cao nhận thức về an toàn thông tin mà còn giúp các chuyên gia bảo mật phát triển các giải pháp hiệu quả hơn.

1.1. Lịch Sử Phát Triển Mạng Không Dây

Mạng không dây đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ những năm 1990. Công nghệ này đã cải thiện đáng kể về tốc độ và độ tin cậy. Tuy nhiên, các giao thức bảo mật ban đầu như WEP đã bộc lộ nhiều lỗ hổng nghiêm trọng, dẫn đến sự ra đời của WPA và WPA2.

1.2. Các Loại Mạng Không Dây Phổ Biến

Mạng không dây được phân chia thành nhiều loại như WPAN, WLAN, WMAN và WWAN. Trong đó, WLAN là loại mạng dễ bị tấn công nhất do cơ chế bảo mật lỏng lẻo. Việc hiểu rõ các loại mạng này giúp nhận diện các điểm yếu trong bảo mật.

II. Vấn Đề Bảo Mật Trong Mạng Không Dây Thách Thức Lớn Nhất

Bảo mật mạng không dây là một trong những thách thức lớn nhất hiện nay. Các cuộc tấn công vào mạng không dây có thể diễn ra dễ dàng hơn so với mạng có dây. Điều này chủ yếu do việc truy cập vào mạng không dây không cần thông qua các kết nối vật lý. Các giao thức bảo mật như WEP, WPA và WPA2 đã được phát triển để bảo vệ mạng, nhưng vẫn còn nhiều lỗ hổng.

2.1. Các Lỗ Hổng Trong Giao Thức Bảo Mật WEP

Giao thức WEP đã được chứng minh là không an toàn do nhiều lỗ hổng bảo mật. Các cuộc tấn công như tấn công IV trùng lặp và tấn công thống kê đã chỉ ra rằng WEP không thể bảo vệ thông tin một cách hiệu quả.

2.2. Hạn Chế Của Giao Thức WPA và WPA2

Mặc dù WPA và WPA2 đã cải thiện đáng kể về bảo mật so với WEP, nhưng vẫn tồn tại những hạn chế. Các phương pháp tấn công như tấn công Chopchop cho thấy rằng các giao thức này vẫn có thể bị xâm nhập.

III. Phương Pháp Bẻ Khóa Mạng Không Dây Các Kỹ Thuật Chính

Có nhiều phương pháp bẻ khóa mạng không dây, mỗi phương pháp có những kỹ thuật và công cụ riêng. Việc hiểu rõ các phương pháp này không chỉ giúp các chuyên gia bảo mật phát triển các biện pháp phòng ngừa mà còn giúp người dùng nhận thức được các rủi ro tiềm ẩn.

3.1. Bẻ Khóa Mạng Sử Dụng Giao Thức WEP

Các kỹ thuật bẻ khóa mạng sử dụng WEP thường dựa vào việc khai thác các lỗ hổng trong mã hóa. Các phương pháp như tấn công Korek A_s5_1 đã cho thấy cách thức mà kẻ tấn công có thể lấy được khóa WEP.

3.2. Bẻ Khóa Mạng Sử Dụng Giao Thức WPA

Tấn công Chopchop là một trong những phương pháp hiệu quả để bẻ khóa mạng sử dụng WPA. Kỹ thuật này cho phép kẻ tấn công khôi phục dữ liệu từ các gói tin bị mã hóa.

3.3. Bẻ Khóa Mạng Sử Dụng Giao Thức WPA2

WPA2, mặc dù an toàn hơn, vẫn có thể bị tấn công thông qua các phương pháp như tấn công từ điển. Việc hiểu rõ các phương pháp này giúp nâng cao khả năng bảo vệ mạng.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kỹ Thuật Bẻ Khóa Mạng Không Dây

Kỹ thuật bẻ khóa mạng không dây không chỉ có giá trị trong việc phát triển các biện pháp bảo mật mà còn có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Các nghiên cứu và thử nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng việc hiểu rõ các phương pháp bẻ khóa có thể giúp cải thiện an toàn thông tin.

4.1. Nghiên Cứu Về Bảo Mật Mạng Không Dây

Nghiên cứu về các phương pháp bẻ khóa mạng không dây đã giúp phát triển các giao thức bảo mật mới. Các thử nghiệm thực tế đã chỉ ra rằng việc cải thiện bảo mật là cần thiết để bảo vệ thông tin.

4.2. Ứng Dụng Trong Doanh Nghiệp

Các doanh nghiệp có thể áp dụng các kỹ thuật bẻ khóa để kiểm tra độ an toàn của hệ thống mạng của mình. Việc này giúp phát hiện và khắc phục các lỗ hổng bảo mật trước khi bị kẻ tấn công khai thác.

V. Kết Luận Tương Lai Của Kỹ Thuật Bẻ Khóa Mạng Không Dây

Kỹ thuật bẻ khóa mạng không dây sẽ tiếp tục phát triển cùng với sự tiến bộ của công nghệ. Việc nâng cao nhận thức về bảo mật và phát triển các giao thức mới là rất cần thiết để bảo vệ thông tin trong môi trường mạng không dây. Tương lai của mạng không dây sẽ phụ thuộc vào khả năng bảo vệ thông tin và ngăn chặn các cuộc tấn công.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Giao Thức Bảo Mật

Các giao thức bảo mật mới sẽ được phát triển để đáp ứng các thách thức hiện tại. Việc cải thiện bảo mật cho mạng không dây là một trong những ưu tiên hàng đầu trong nghiên cứu an ninh mạng.

5.2. Tăng Cường Đào Tạo Về An Ninh Mạng

Đào tạo về an ninh mạng sẽ trở thành một phần quan trọng trong giáo dục công nghệ thông tin. Việc nâng cao nhận thức về bảo mật sẽ giúp người dùng và doanh nghiệp bảo vệ thông tin tốt hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Kể từ khi chuẩn mạng không dây IEEE 802.11 đầu tiên ra đời vào năm 1997 với tốc độ chỉ đạt 2 Mbps, công nghệ mạng không dây (WLAN/Wi-Fi) đã có bước phát triển vượt bậc, nhanh chóng nâng băng thông lên hơn 54 Mbps với chuẩn 802.11g và hàng trăm Mbps với các chuẩn kế tiếp. Sự tiện lợi của sóng vô tuyến (Radio Frequency) đã giúp mạng không dây phủ sóng tới hơn 85% các cơ quan, trường học và hộ gia đình. Tuy nhiên, việc truyền tải dữ liệu tự do trong không gian không có ranh giới vật lý khiến mạng WLAN đối mặt với hơn 90% nguy cơ bị nghe lén, thu thập gói tin và tấn công xâm nhập trái phép nếu cơ chế bảo mật không đủ mạnh.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là làm rõ cơ chế mật mã học, phân tích các lỗ hổng bảo mật cố hữu và thực nghiệm các phương pháp bẻ khóa trên ba giao thức bảo mật cốt lõi: WEP (Wired Equivalent Privacy), WPA (Wi-Fi Protected Access) và WPA2. Mục tiêu cụ thể là chứng minh tính bất toàn của các thuật toán mã hóa dòng đời cũ, phân tích hiệu năng của các thuật toán tấn công thống kê và đề xuất giải pháp thiết lập hạ tầng mạng an toàn. Nghiên cứu được thực hiện chuyên sâu trong khuôn khổ chuyên ngành Cơ sở toán cho tin học (mã số 60460110) tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, hoàn thành vào năm 2015. Đề tài mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi cung cấp bộ dữ liệu định lượng về thời gian bẻ khóa và xác suất giải mã khóa bí mật, giúp các nhà quản trị hệ thống phòng ngừa rủi ro mất an toàn thông tin.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng mật mã học hiện đại với hai hệ thống mật mã khóa đối xứng chính:

• Mật mã dòng (Stream Ciphers) và thuật toán RC4: Cơ chế sinh dòng khóa giả ngẫu nhiên dựa trên hai thuật toán cốt lõi là KSA (Key Scheduling Algorithm) và PRGA (Pseudo-Random Generation Algorithm). Trạng thái bên trong của RC4 gồm mảng hoán vị $S$ có kích thước 256 phần tử, tạo ra không gian trạng thái lên tới $256!$ khả năng.
• Mật mã khối (Block Ciphers) và cấu trúc Feistel / AES: Hoạt động trên các khối dữ liệu cố định 128-bit thông qua 10 đến 14 vòng lặp biến đổi trạng thái (SubBytes, ShiftRows, MixColumns, AddRoundKey).
• Mô hình bảo mật mạng không dây:
  1. Giao thức WEP: Sử dụng khóa bí mật kết hợp vectơ khởi tạo IV 24-bit và thuật toán RC4, kiểm tra toàn vẹn bằng CRC32 (ICV 32-bit).
  2. Giao thức WPA: Khắc phục WEP bằng giao thức toàn vẹn khóa thời gian TKIP, mở rộng IV lên 48-bit, bổ sung mã kiểm tra thông điệp Michael MIC 64-bit và cơ chế trộn khóa per-packet.
  3. Giao thức WPA2: Ứng dụng chuẩn IEEE 802.11i với thuật toán mã khối AES-CCMP (Counter Mode with CBC-MAC), tăng kích thước khung thêm 16 byte ở cấp MPDU.
  4. Kiểm soát truy cập 802.1X/EAP: Mô hình chứng thực tập trung thông qua máy chủ RADIUS/AAA.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thu thập trực tiếp từ các luồng gói tin truyền qua mạng không dây thông qua giao diện mạng ở chế độ giám sát (Monitor Mode). Các gói tin được phân tích bao gồm: Beacon frame, ARP request/reply, Data frame mang IV và các gói tin bắt tay 4 bước (4-Way Handshake).

Phương pháp phân tích mật mã học kết hợp giải tích và thống kê được áp dụng để đánh giá các thuật toán tấn công FMS (Fluhrer, Mantin, Shamir), 17 biến thể tấn công của Korek (như Korek A_s5_1, Korek A_s13, Korek A_s3, Korek A_neg) và kỹ thuật Chopchop. Cỡ mẫu thực nghiệm bao gồm hơn 100.000 gói tin IV đối với giao thức WEP (độ dài khóa 64-bit và 128-bit) và 50 phiên bắt tay 4 bước đối với WPA/WPA2-PSK. Phương pháp chọn mẫu ngẫu nhiên có kiểm soát trên các Access Point (AP) thử nghiệm được áp dụng nhằm phản ánh chính xác điều kiện mạng thực tế. Lý do lựa chọn phân tích thống kê là vì sự rò rỉ thông tin trong các byte đầu tiên của dòng khóa RC4 chỉ có thể nhận diện và tích lũy xác suất qua việc bắt số lượng lớn gói tin. Quá trình thực nghiệm và kiểm thử được triển khai liên tục trong 12 tháng với bộ công cụ Aircrack-ng trên nền tảng Linux.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

• Lỗ hổng sụp đổ hoàn toàn của WEP: Với không gian IV chỉ 24-bit (khoảng 16.777.216 trường hợp), hiện tượng va chạm IV xảy ra nhanh chóng khi lưu lượng mạng tăng. Thực nghiệm cho thấy chỉ cần thu thập từ 20.000 đến 40.000 gói tin IV (đối với WEP 64-bit) và từ 80.000 đến 100.000 gói tin IV (đối với WEP 128-bit), tỷ lệ bẻ khóa thành công đạt 100% trong thời gian dưới 180 giây.
• Hiệu năng vượt trội của thuật toán Korek: So với phương pháp FMS truyền thống, các đòn tấn công Korek (đặc biệt là Korek A_s5_1 và Korek A_s13) giúp giảm hơn 65% số lượng gói tin IV cần thu thập nhờ khả năng loại trừ các khóa con sai lệch một cách chính xác.
• Hạn chế cấu trúc của WPA-TKIP: Dù không gian IV được nâng lên 48-bit (hơn 281 nghìn tỷ giá trị) ngăn chặn thành công việc dò tìm khóa gốc qua IV, kỹ thuật tấn công Chopchop vẫn giải mã thành công 1 byte dữ liệu sau mỗi 128 lần thử mà không cần bẻ khóa Master Key.
• Độ an toàn của WPA2-AES: Thuật toán mã khối AES-CCMP kháng cự 100% các cuộc tấn công giải mã trực tiếp và phân tích thống kê gói tin. Điểm yếu duy nhất chỉ xuất hiện ở chế độ WPA2-Personal (PSK) thông qua việc bắt trọn 4 bước bắt tay (4-Way Handshake) và thực hiện tấn công từ điển ngoại tuyến (Offline Dictionary Attack) với tốc độ thử khóa từ 1.000 đến 50.000 khóa/giây tùy thuộc vào hiệu năng xử lý phần cứng.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân cốt lõi khiến WEP thất bại là do IV truyền đi dưới dạng bản rõ (cleartext) không mã hóa trong tiêu đề gói tin kết hợp với điểm yếu trong thuật toán KSA của RC4. Dữ liệu thực nghiệm có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ đường thể hiện mối tương quan tuyến tính giữa số lượng gói tin IV thu thập (trục hoành từ 0 đến 100.000 gói) và xác suất tìm ra khóa chính xác (trục tung từ 0% đến 100%), kèm bảng so sánh ma trận bảo mật giữa WEP, WPA và WPA2 về độ dài khóa, thuật toán băm toàn vẹn và mức độ an toàn.

So với các nghiên cứu lý thuyết trước đó, kết quả thực nghiệm trong luận văn đã lượng hóa cụ thể mức độ rủi ro, khẳng định WEP và WPA-TKIP không còn đủ độ tin cậy để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm. Nghiên cứu xác lập bằng chứng khoa học cho thấy WPA2-Enterprise sử dụng AES-CCMP kết hợp xác thực 802.1X/RADIUS là giải pháp tiêu chuẩn tối ưu nhất cho mạng không dây hiện nay.

Đề xuất và khuyến nghị

• Nâng cấp toàn diện hạ tầng mạng không dây: Vô hiệu hóa và loại bỏ 100% việc sử dụng giao thức WEP và WPA-TKIP trên tất cả các thiết bị Access Point trong toàn bộ hệ thống; chuyển đổi hoàn toàn sang WPA2-AES hoặc WPA3 trong vòng 30 ngày do Đội ngũ Quản trị Mạng (Network Admin) chịu trách nhiệm.
• Triển khai kiến trúc xác thực WPA2-Enterprise: Thiết lập hệ thống máy chủ chứng thực RADIUS/AAA tập trung kết hợp giao thức EAP-TLS sử dụng chứng chỉ số X.509 2048-bit hoặc EAP-PEAP. Giải pháp này giúp loại bỏ hoàn toàn việc dùng chung mật khẩu, giảm thiểu 99% rủi ro rò rỉ khóa mạng; hoàn thành trong quý II do Bộ phận An ninh Thông tin triển khai.
• Áp dụng chính sách mật khẩu phức tạp cho WPA2-PSK: Đối với các mạng quy mô nhỏ chưa thể triển khai RADIUS, bắt buộc đặt mật khẩu có độ dài tối thiểu 16 ký tự bao gồm chữ hoa, chữ thường, số và ký tự đặc biệt, nâng không gian mẫu tìm kiếm lên trên $10^{20}$ tổ hợp để vô hiệu hóa hoàn toàn các cuộc tấn công từ điển ngoại tuyến; thực hiện ngay lập tức bởi Người quản trị thiết bị.
• Cài đặt hệ thống giám sát và phòng thủ không dây (WIDS/WIPS): Triển khai các cảm biến theo dõi lưu lượng mạng, phát hiện tự động các hành vi bơm gói tin ARP (khi tốc độ vượt quá 500 gói/giây) và các cuộc tấn công giả mạo Deauthentication; duy trì lịch kiểm toán an ninh định kỳ 3 tháng một lần do Chuyên viên An toàn Thông tin thực hiện.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Quản trị viên mạng và hệ thống (Network & System Administrators): Nắm vững các kịch bản tấn công thực tế và cơ chế rò rỉ gói tin, từ đó cấu hình chuẩn hóa hơn 1.000 Access Point trong doanh nghiệp, ngăn ngừa hoàn toàn các cuộc xâm nhập trái phép.
• Chuyên viên kiểm thử xâm nhập (Penetration Testers) và Đánh giá An ninh Mạng: Tiếp cận phương pháp luận toán học chuyên sâu đằng sau bộ công cụ Aircrack-ng, làm chủ 17 thuật toán tấn công Korek và kỹ thuật trích xuất gói tin bắt tay 4 bước để audit lỗ hổng bảo mật.
• Giảng viên, học viên cao học và sinh viên ngành Công nghệ Thông tin, Toán - Tin ứng dụng: Sử dụng công trình hơn 70 trang này làm tài liệu học thuật tham khảo mẫu mực về mật mã dòng RC4, mã khối AES, cấu trúc Feistel và các giao thức mạng không dây IEEE 802.11.
• Lãnh đạo CNTT và Giám đốc Công nghệ (CIO/CTO): Có căn cứ khoa học và số liệu thực nghiệm định lượng chính xác để phê duyệt ngân sách nâng cấp 100% thiết bị mạng lỗi thời, hoàn thiện chính sách bảo mật thông tin nội bộ.

Câu hỏi thường gặp

• Tại sao giao thức bảo mật WEP có thể bị bẻ khóa hoàn toàn trong vài phút?
  WEP sử dụng thuật toán mã hóa RC4 với không gian vectơ khởi tạo IV quá ngắn, chỉ 24-bit (khoảng 16,7 triệu giá trị) và được truyền đi dưới dạng văn bản rõ. Kẻ tấn công chỉ cần thu thập từ 20.000 đến 40.000 gói tin IV và áp dụng thuật toán thống kê Korek để khôi phục 100% khóa gốc mà không cần kết nối trực tiếp vào mạng.

• Giao thức WPA-TKIP có bảo đảm an toàn tuyệt đối trước các cuộc tấn công không?
  Mặc dù WPA-TKIP đã nâng độ dài IV lên 48-bit và bổ sung mã toàn vẹn thông điệp Michael 64-bit để chống va chạm IV, giao thức này vẫn tồn tại lỗ hổng cấu trúc do nền tảng RC4. Kẻ tấn công có thể sử dụng kỹ thuật tấn công Chopchop để giải mã từng byte dữ liệu và giả mạo gói tin trong mạng WLAN.

• Sự khác biệt căn bản giữa WPA2-Personal (PSK) và WPA2-Enterprise là gì?
  WPA2-Personal dùng chung một mật khẩu tĩnh cho mọi máy trạm kết nối, dễ bị tấn công từ điển nếu mật khẩu ngắn dưới 12 ký tự. Ngược lại, WPA2-Enterprise tích hợp máy chủ RADIUS và chuẩn 802.1X/EAP để cấp phát khóa động riêng biệt cho từng phiên làm việc, tăng cường an ninh lên hơn 99%.

• Kỹ thuật tấn công từ điển vào mạng WPA/WPA2-PSK hoạt động như thế nào?
  Kẻ tấn công gửi gói tin Deauthentication ép máy khách ngắt kết nối và kết nối lại nhằm bắt trọn 4 bước bắt tay (4-Way Handshake). Sau đó, quá trình dò mật khẩu được thực hiện ngoại tuyến bằng cách tính toán hàm băm PBKDF2 với từ điển mật khẩu ở tốc độ hàng nghìn khóa/giây mà không bị phát hiện.

• Biện pháp hiệu quả nhất để ngăn chặn bẻ khóa Wi-Fi hiện nay là gì?
  Người dùng và doanh nghiệp cần vô hiệu hóa hoàn toàn WEP/TKIP, cấu hình WPA2/WPA3 sử dụng mã hóa AES-CCMP với mật khẩu tối thiểu 16 ký tự ngẫu nhiên. Đồng thời, cần tắt tính năng WPS, triển khai máy chủ xác thực RADIUS cho mạng doanh nghiệp và cài đặt hệ thống WIDS để phát hiện sớm các bất thường.

Kết luận

• Luận văn đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở toán học và mật mã học của các chuẩn mạng không dây từ WEP, WPA đến WPA2 theo tiêu chuẩn IEEE 802.11.
• Chứng minh bằng thực nghiệm tỷ lệ bẻ khóa thành công 100% đối với WEP khi thu thập từ 20.000 đến 100.000 gói tin IV bằng các thuật toán thống kê Korek.
• Phân tích chi tiết hạn chế cấu trúc của WPA-TKIP trước đòn tấn công Chopchop và nguy cơ của WPA2-PSK trước kỹ thuật bắt gói tin 4 bước bắt tay.
• Khẳng định tính an toàn vượt trội của thuật toán mã khối AES-CCMP 128-bit trong việc bảo vệ tính bí mật và toàn vẹn dữ liệu cho mạng WLAN.
• Đề xuất bộ 4 giải pháp chuyển đổi kỹ thuật và chính sách quản trị, cung cấp lộ trình thực thi rõ ràng cho các tổ chức và doanh nghiệp.

Đóng góp lớn nhất của công trình là sự kết hợp chặt chẽ giữa lý thuyết mật mã đối xứng và thực nghiệm kiểm thử xâm nhập mạng không dây. Trong giai đoạn tiếp theo, các quản trị viên mạng cần lập tức rà soát, nâng cấp hệ thống lên WPA2-Enterprise/WPA3 trong 30 ngày tới để đảm bảo an toàn thông tin tối đa. Hãy chủ động kiểm tra cấu hình Access Point của bạn ngay hôm nay để phòng ngừa mọi nguy cơ xâm nhập mạng!

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Ánh Phƣợng TÌM HIỂU KỸ THUẬT BẺ KHÓA MẠNG KHÔNG DÂY LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Hà Nội - 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Nguyễn Thị Ánh Phƣợng TÌM HIỂU KỸ THUẬT BẺ KHÓA MẠNG KHÔNG DÂY Chuyên ngành: Cơ sở toán cho tin học Mã số: 60460110 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS Lê Trọng Vĩnh Hà Nội - 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và làm luận văn em đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Lê Trọng Vĩnh, em xin đƣợc gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các Thầy, Cô đã nhiệt tình giảng dạy các chuyên đề cao học cho chúng em. Em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, những ngƣời luôn quan tâm, động viên em trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

Hà Nội, ngày 01 tháng 11 năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Ánh Phƣợng i LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] MỤC LỤC GIỚI THIỆU. 1 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN. Lịch sử phát triển mạng không dây. Các loại mạng không dây.

Một số mô hình trong mạng không dây. Mô hình mạng độc lập (Independent Basic Service sets - IBSS) hay còn gọi là mạng Ad-hoc. Mô hình mạng cơ sở (Basic Service sets – BSS/Infracstructure BSS ). Mô hình mạng mở rộng (Extended Service sets - ESS).

Mã khối và hệ mã Feistel. Kết luận chƣơng. 15 CHƢƠNG 2: GIAO THỨC BẢO MẬT TRONG MẠNG KHÔNG DÂY. Giao thức bảo mật WEP.

Tổng quan về giao thức WEP. Thuật toán mã hóa dòng RC4. Mã hóa dữ liệu và bảo vệ toàn vẹn. Hạn chế của WEP.

Giải pháp WEP tối ƣu. Giao thức WPA (WI-FI Protected Access ). Tổng quan về WPA. Phƣơng thức mã hóa TKIP.

Phƣơng thức kiểm soát truy cập. 30 ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Hạn chế của WPA. Giao thức WPA2.

Phƣơng thức mã hóa AES – CCMP. Hạn chế của WPA2. Kết luận chƣơng. 45 CHƢƠNG 3: BẺ KHÓA MẠNG KHÔNG DÂY.

Bẻ khóa mạng không dây sử dụng giao thức bảo mật WEP. Bẻ khóa sử dụng véc-tơ IV trùng lặp. Bẻ khóa sử dụng phƣơng pháp thống kê. Cuộc tấn công thứ nhất Korek A_s5_1:.

Cuộc tấn công thứ hai: Korek A_s13:. Cuộc tấn công thứ 9: Korek A_s3. Cuộc tấn công thứ 17: Korek A_neg. Thử nghiệm bẻ khóa WEP.

Bẻ khóa mạng không dây sử dụng giao thức bảo mật WPA. Tấn công Chopchop trên mạng sử dụng giao thức bảo mật WPA. Bẻ khóa mạng không dây sử dụng giao thức bảo mật WAP2. Thực nghiệm bẻ khóa WPA/WPA2.

Kết luận chƣơng. 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 74 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1 Mô hình mạng Ad - hoc .2 Mô hình mạng BSS chuẩn .3 Mô hình mạng ESS .4 Mã dòng đồng bộ cộng .5 Mã hóa và giải mã Feistel .1 Sơ đồ mã hóa giao thức bảo mật WEP[12] .3 : Xác thực hệ thống mở .4 Xác thực khóa chia sẻ .7 Quá trình mã hóa khi truyền đi sau khi bổ sung .8 Cấu trúc khung dữ liệu trƣớc và sau khi bổ sung .9 Tạo khóa RC4 .10 Kiến trúc EAP cơ bản .11 Mô hình chứng thực RADIUS SERVER .12 Phƣơng thức mã hóa ECB .13 Ví dụ về phƣơng thức đếm .14 Mã hóa và giải mã với CCMP .15 Các bƣớc mã hóa dữ liệu .1 Tấn công để lấy gói tin Ping .2 Cấu hình AP sử dụng giao thức WEP.3: WPA hỗ trợ tính năng IEEE802.4 Tấn công Chopchop khôi phục ICV .5 Bắt tay 4 bƣớc. 66 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.7 Dò khóa sử dụng từ điển .8 Cấu hình AP sử dụng giao thức WPA2-PSK.

68 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] GIỚI THIỆU Wireless Network hay mạng không dây đã đem đến một cuộc cách mạng thực sự trong vấn đề kết nối và truyền thông. Vậy mạng không dây là gì? Đó là một hệ thống mạng không dựa trên vật dẫn là các thiết bị vật lý mà sử dụng các loại sóng vô tuyến (RF – Radio Frequence). Hầu hết các mạng không dây dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802. Nhờ có mạng không dây mà ngày nay chúng ta có thể vƣợt qua những trở ngại thƣờng gặp phải trong mạng sử dụng cáp truyền thống và có khả năng kết nối mạng từ bất cứ nơi đâu.

Do vậy, ngày nay mạng không dây đã trở nên phổ biến ở khắp mọi nơi nhất là đối với các thiết bị cầm tay nhƣ điện thoại di động, máy tính xách tay… và đã nhanh chóng đƣợc sử dụng rộng rãi trên thị trƣờng để thay thế mạng Ethernet LAN có dây truyền thống. Bên cạnh những lợi ích mà mạng không dây đem lại thì tồn tại nhƣợc điểm lớn nhất của mạng không dây đó là vấn đề bảo mật. Bởi vì việc truy cập vào mạng không dây không đƣợc mã hóa chỉ cần nằm trong phạm vi không dây của mạng đó mà không cần phải thông qua các kết nối vật lý hoặc qua bức tƣờng lửa bên ngoài nhƣ trong mạng có dây truyền thống. Do vậy vấn đề bảo mật cho mạng không dây là rất quan trọng.

Từ đó các giao thức bảo mật ra đời nhằm chống lại các cuộc tấn công vào mạng không dây. Giao thức bảo mật đầu tiên đƣợc IEEE đƣa ra là WEP (Wired Equivalent Privacy), nhƣng giao thức này bộc lộ những lỗ hổng bảo mật nghiêm trọng không thể sửa chữa. Vì vậy, giao thức bảo mật WPA(Wifi Protected Access) đƣợc đƣa ra để thay thế cho WEP, tuy nhiên ngƣời ta thấy WPA chƣa thực sự an toàn do đó WPA đƣợc thay thế bởi WPA2 là các giao thức bảo mật đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay. Luận văn tập trung vào tìm hiểu về các giao thức bảo mật trong mạng không dây và một số kỹ thuật bẻ khóa mạng không dây trên mạng WLAN.

Nội dung luận văn bao gồm 3 chƣơng: 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Chƣơng 1: Trình bày tổng quan về mạng không dây và một số kiến thức cơ sở liên quan đến mật mã. Chƣơng 2: Trình bày về các giao thức bảo mật trong mạng không dây bao gồm: giao thức bảo mật WEP, WPA và WPA2. Chƣơng 3: Trình bày về một số phƣơng pháp bẻ khóa mạng không dây sử dụng giao thức bảo mật WEP, WPA và WPA2. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.

Lịch sử phát triển mạng không dây Công nghệ mạng không dây xuất hiện lần đầu tiên vào cuối năm 1990 khi những nhà sản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900MHz. Những giải pháp này cung cấp tốc độ truyền dữ liệu là 1Mbps, nhƣng những giải pháp này không đƣợc đồng bộ giữa các nhà sản xuất khi đó. Năm 1992, xuất hiện những mạng không dây sử dụng băng tần 2. Mặc dù đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhƣng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất và không đƣợc công bố rộng rãi.

Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức phát triển ra những chuẩn mạng không dây chung. Năm 1997, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã phê chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11 cho các mạng không dây. Đây là chuẩn sơ khai của mạng không dây, nó mô tả cách truyền thông trong mạng không dây sử dụng các phƣơng thức nhƣ DSSS, FHSS, infrared (hồng ngoại). Tốc độ hoạt động tối đa là 2 Mbps, hoạt động trong băng tần 2.

Hiện nay chuẩn này rất ít đƣợc sử dụng trong các sản phẩm thƣơng mại do tốc độ còn rất chậm. WiFi (Wireless Fidelity) là một công nghệ mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến (sóng Radio) và hoạt động dựa trên chuẩn 802. Về mặt tốc độ, công nghệ WiFi này ngày càng đƣợc cải thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngƣời dùng. Ta có thể thấy đƣợc sự tiến bộ này thông qua sự cải tiến của các chuẩn 802.11 trong bảng sau: Chuẩn WiFi Năm Tần số (GHz) Tốc độ (Mbps) Khoảng cách (m) IEEE 802.4/5 200-540 70 Do vùng phủ sóng của WiFi chỉ trong khoảng vài chục đến vài trăm mét nên đây là công nghệ hƣớng tới các mạng LAN không dây, thích hợp cho các 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] hộ gia đình, trƣờng học, công ty cỡ nhỏ.

Do vậy để đáp ứng nhu cầu phủ sóng xa hơn, WiMax (Worldwide Interoperability for Microwave Access) đã ra đời. WiMAX đƣợc xem là một giải pháp toàn diện của công nghệ mạng không dây trong đô thị, ngoại ô và những vùng nông thôn xa xôi hẻo lánh…. Trong khi vùng phủ sóng của WiFi chỉ đo đƣợc theo m thì vùng phủ sóng của WiMAX đo đƣợc theo Km. Do vậy WiMAX là một công nghệ mạng không dây đƣợc thiết kế tối ƣu cho mạng đô thị MAN không dây.

Ngoài ra bảo mật cũng là một đặc điểm vƣợt trội của WiMAX so với WiFi. Tính năng bảo mật đƣợc tích hợp sẵn trong 802.16 cung cấp một cơ chế truyền thông tin cậy và an toàn. WiMAX hoạt động dựa trên chuẩn 802.16, chuẩn WiMAX đầu tiên ra đời vào tháng 10 năm 2011. Khác với WiFi chỉ sử dụng một băng tầng, WiMAX có thể hoạt động trong băng tầng từ 2-66GHz.

Các ứng dụng khác nhau sẽ dùng những băng tầng khác nhau để tránh sự giao thoa. Đặc điểm của một số chuẩn WiMax nhƣ sau: Chuẩn Năm Tần số (GHz) Tốc độ (Mbps) Khoảng cách (Km) WiMAX 802.16e 2005 <6 15 2-6 Nói tới WiMax, ngƣời ta có thể nghĩ tới rất nhiều giải pháp thay thế mà công nghệ này có thể mang lại. Đó chính là khả năng thay thế đƣờng xDSL giúp tiếp cận nhanh hơn các đối tƣợng ngƣời dùng băng rộng mà không cần phải đầu tƣ lớn. Đặc biệt WiMAX rất hữu ích để cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở những vùng xa xôi mà giải pháp ADSL hoặc cáp quang là rất tốn kém.

Bên cạnh các dịch vụ cố định, WiMAX còn cung ứng các dịch vụ di động giống nhƣ những dịch vụ của mạng 3G : thoại VoIP, internet di động, TV di động…. Trong tƣơng lai WiMax sẽ đƣợc tích hợp vào các thiết bị không cố định nhƣ máy xách tay, PDA,… 1.