Luận văn Thạc sĩ: Giải pháp xác thực và bảo mật mạng WLAN 802.11 (Trần Thanh Duy)

Tìm hiểu chi tiết về xác thực và bảo mật mạng WLAN 802.11. Luận văn phân tích các phương pháp mã hóa, giao thức bảo mật WPA, WPA2, WPA3.

• Tác giả: Trần Thanh Duy
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Chấn Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thông Tin
• Đề tài: Xác Thực Và Bảo Mật Mạng WLAN 802.11
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Xác Thực và Bảo Mật Mạng WLAN 802

Mạng WLAN 802.11 đã trở thành một phần không thể thiếu trong hạ tầng viễn thông hiện đại. Tuy nhiên, xác thực và bảo mật mạng WLAN 802.11 là những thách thức lớn mà các nhà quản trị mạng phải đối mặt. Luận văn này tập trung vào việc xây dựng một hệ thống cung cấp dịch vụ AAA server (Authentication, Authorization, Accounting) với khả năng ứng dụng thực tế. Sự phát triển công nghệ wireless hiện nay đã tạo ra môi trường thuận lợi để nâng cao tính bảo mật, hỗ trợ roaming liên mạng và kết nối nhiều cell. Việc triển khai các giải pháp bảo mật WLAN không chỉ bảo vệ dữ liệu người dùng mà còn đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống mạng lớn với số lượng người sử dụng khổng lồ.

1.1. Quá Trình Phát Triển Của WLAN 802.11

WLAN 802.11 đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển từ những năm 1997 đến nay. Ban đầu, các mã bí mật sử dụng WEP (Wired Equivalent Privacy) không đủ mạnh để bảo vệ mạng viễn thông quy mô lớn. Sau đó, WPA (WiFi Protected Access) được phát triển để cải thiện tính bảo mật. Sự tiến bộ này phản ánh nhu cầu cấp thiết của thị trường về những giải pháp bảo mật hiệu quả và đáng tin cậy cho các mạng không dây quy mô lớn.

1.2. Các Thành Phần Cơ Bản Của WLAN 802.11

Các thành phần cơ bản của mạng WLAN bao gồm điểm truy cập (Access Point), môi trường vô tuyến, và hệ thống phân phối (Distribution System). Mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì kết nối và đảm bảo bảo mật mạng 802.11. Điểm truy cập hoạt động như cầu nối giữa các thiết bị không dây và mạng có dây, trong khi hệ thống phân phối quản lý các kết nối giữa nhiều điểm truy cập để hỗ trợ roaming người dùng.

II. Các Hình Thức Tấn Công Và Biện Pháp Bảo Mật WLAN

Bảo mật mạng WLAN 802.11 là một lĩnh vực phức tạp với nhiều loại hình tấn công tiềm ẩn. Các kẻ tấn công có thể sử dụng các kỹ thuật như snooping, packet sniffing, man-in-the-middle attack để đánh cắp dữ liệu hoặc can thiệp vào kết nối. Để chống lại những mối đe dọa này, các nhà phát triển đã thiết kế nhiều biện pháp bảo mật WLAN bao gồm mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng, và kiểm soát truy cập. Việc hiểu rõ các hình thức tấn công là bước đầu tiên để xây dựng một hệ thống bảo mật vững chắc cho mạng không dây quy mô lớn.

2.1. Các Hình Thức Tấn Công Phổ Biến

Các hình thức tấn công mạng WLAN bao gồm eavesdropping, unauthorized access, denial of service, và rogue access points. Tấn công eavesdropping cho phép kẻ tấn công lắng nghe các gói dữ liệu không được mã hóa. Unauthorized access cho phép người dùng trái phép truy cập vào mạng. Các cuộc tấn công này có thể gây ra thiệt hại nặng nề về dữ liệu và ảnh hưởng đến hoạt động kinh doanh.

2.2. Các Biện Pháp Bảo Mật Hiệu Quả

Các giải pháp bảo mật WLAN 802.11 bao gồm mã hóa WEP, WPA, và WPA2, xác thực 802.1X, và máy chủ RADIUS. AAA server cung cấp xác thực tập trung, cho phép quản lý người dùng trên toàn mạng. Certificate Authority (CA) được sử dụng để cấp chứng chỉ số cho người dùng, đảm bảo tính xác thực và bảo mật giao tiếp giữa client và server.

III. Hệ Thống Xác Thực AAA Và Máy Chủ RADIUS

Hệ thống xác thực AAA (Authentication, Authorization, Accounting) là trái tim của một mạng WLAN 802.11 an toàn và hiệu quả. Máy chủ RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service) đóng vai trò cung cấp dịch vụ xác thực tập trung cho toàn bộ mạng. Luận văn này đã triển khai thành công hệ thống máy chủ RADIUS như nền tảng cho các dịch vụ xác thực và quản lý mạng trong tương lai. Việc sử dụng AAA server giải quyết một trong những yêu cầu quan trọng nhất là xác thực liên mạng và hội lạ dịch vụ giữa các miền khác nhau. Khi máy chủ RADIUS được triển khai, các tổ chức có thể quản lý người dùng một cách tập trung, dễ dàng và bảo mật.

3.1. Chức Năng Của Máy Chủ RADIUS

Máy chủ RADIUS thực hiện ba chức năng chính: xác thực (Authentication), phân quyền (Authorization), và kế toán (Accounting). Xác thực xác nhận danh tính của người dùng thông qua tên đăng nhập và mật khẩu hoặc chứng chỉ số. Phân quyền xác định những dịch vụ nào mà người dùng được phép sử dụng. Kế toán ghi lại hoạt động của người dùng để phục vụ quản lý tài nguyên và thanh toán.

3.2. Triển Khai CA Cho Xác Thực Số

Certificate Authority (CA) cung cấp chứng chỉ số cho số lượng lớn người sử dụng trong mạng WLAN. Các chứng chỉ này được sử dụng để xác thực danh tính người dùng trong các giao tiếp mã hóa. Việc triển khai CA trong hệ thống WLAN 802.11 cho phép sử dụng xác thực 802.1X an toàn, cung cấp bảo vệ mạnh mẽ chống lại các cuộc tấn công không được phép.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Và Hướng Phát Triển Tương Lai

Luận văn xác thực và bảo mật mạng WLAN 802.11 không chỉ cung cấp lý thuyết mà còn xây dựng một hệ thống thử nghiệm có khả năng ứng dụng thực tế. Các giải pháp được đề xuất có thể hỗ trợ roaming liên mạng, multimedia, và kết nối với các hệ thống legacy như LMR (Land Mobile Radio). Trong tương lai gần, khi hạ tầng viễn thông hội tụ trên nền giao thức IP, các ứng dụng như Voice over IP (VoIP) và Voice over WiFi sẽ trở thành những phương thức liên lạc chính. Máy chủ RADIUS sẽ tiếp tục là công cụ quản lý xác thực trên diện rộng, hỗ trợ các mạng tính toán khắp nơi (Ubiquitous Computing).

4.1. Ứng Dụng Trong Các Khu Vực Khác Nhau

Bảo mật WLAN 802.11 có thể áp dụng trong nhiều lĩnh vực: khu vực nhà ở, văn phòng nhỏ, các doanh nghiệp lớn, và cơ sở hạ tầng công cộng. Mỗi khu vực có nhu cầu bảo mật khác nhau, từ việc bảo vệ thông tin cá nhân đến bảo vệ dữ liệu kinh doanh nhạy cảm. Hệ thống AAA server cho phép tùy chỉnh các chính sách bảo mật phù hợp với từng loại hình sử dụng.

4.2. Hướng Phát Triển Công Nghệ WLAN

Hướng phát triển tương lai của WLAN 802.11 bao gồm nâng cao tốc độ truyền, mở rộng phạm vi phủ sóng, và cải tiến bảo mật. Các công nghệ mới như Wireless Mesh Network (WMN) và WiMAX sẽ hỗ trợ kết nối không dây rộng hơn. Nghiên cứu sâu hơn về giao thức RADIUS và hạ tầng mạng băng rộng sẽ giúp xây dựng nền tảng cho những mạng tính toán khắp nơi an toàn và hiệu quả.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 : Cơ sở lý thuyết Chương 2 : Mô hình phải triển Chương 3 : Hệ thông xác thực 802.11 Chương 4 : Kết quả đạt được và hưởng phát triển Chương 5 : Kết luận d) Phương phúp nghiên cứu Thao phương pháp xoắn ốc : tiếp nhận yếu cầu, phân tích, thực hiện đưa ra nguyên mẫu, kiểm tra lại nguyên tấu này rồi lại tiếp Iục nhận yên câu, phâu tích. e) Kết luận Sau gần một năm nghiên cứu và triển khai đề tải, tác giả đã thu được những kết quả bước dầu: Xây đụng và đưa vào sử đựng hệ thông máy chủ Radius là nên tảng của địch vụ xác thực và quản li mang tính toán khắp nơi sau này, Những kết quả thụ được bước đầu tuy còn hết sức hạn chế nhưng cũng góp phan chứng mình dược tình dúng dẫn và khả thí của. việc nghiên cứu và phát triển những tmg dụng tính toán khấn nơi nói riêng và mạng lính toán khắp nơi nói chung, Có thể dự doán rằng, trong tương lai không xa, chủng ta số có một hệ thống hạ tầng hoàn chính, hoán toàn đủ khả năng phát triển xã hội tính toàn khắp nơi. Khi có sự hồi tụ và hợp nhất của hạ tầng viễn thông trên nên giao thức IP, những ứng dụng như diện thoại IP chinh là tương lai thay thể những phương thúc Hiên lạc hiện tat 'Vấn đề về xác thực, quản lý trên toàn mạng củng sẽ được giải quyết bởi hệ thống máy chủ TRadius.

Trong tương lai, tác giả sẽ tiếp lục đi sầu nghiên củu xây dịng hoàn chỉnh hạ lắng, mạng xúc thực và bảo mật WLAN 802. Những nghiên cứu đó sẽ di sâu vào hai mảng, chính la hạ tâng mạng hội băng rộng và giao thức quản lý Radius trên diện rộng VolP Voice over IP [Mạng thoại trên nên Internet [VOWIEI |Voice over wifi Thoại không đây [VPN Virtual Private Network [Mạng riêng ảo [WAMUL |Wireless Adhoc Mutilmedia [I1é thang trayén théng, da phuong |riện trên nền mang Adhoc không dây WEP |Wired Equivalent Privacy |Giao thức bão mật tương dương, lnang co diy Wimex |Worldwide Interoperability for |Chuẩn kết nổi bảng rộng không dây IMicrowave Access WPA | Wifi Protected Access Giao thức bão vệ truy cập wifi WMN |Wireless Mesh Netvork [Mang không đây đạng lưới MUC LUC Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt. Danh mục bảng biểu. Danh mục hình vẽ.

LH HH HT HH HH Hư g2 HH2, tung re, 9 LỠI NÓI DẦU.,ôÔỎ 11 MÔ ĐẦU — Tre 13 Chương]: CO SOLY THUYET 1.1 Téng quan vé WLAN.1 Quá trình phát triển.3 Cau tnie co ban cia WLAN, 24 1.1 Điểm truy cập.2 Môi trường võ tuyến (Wirelsss Medium).4 Hệ thông phân phdi (Distribution System).4 Báo mật trong rạng WLUAN.1 Mệt số hình thức tân công, ¬_ 28 1.2 Mét sé bién phap bảo mật. 31 Chương2: MG ITINIT PITAT TRIEN AS 2.1 Cac mé binh mang WLAN.2 Mê hình mang mé réng ESS(Extended Service Set), 45 2.3 Mé binh tham chiéu WLAN TERE 802.2 Ung dung bảo mật WLAN.1 Khu vực nhà ở, văn phòng nhỏ. VolP Voice over IP [Mạng thoại trên nên Internet [VOWIEI |Voice over wifi Thoại không đây [VPN Virtual Private Network [Mạng riêng ảo [WAMUL |Wireless Adhoc Mutilmedia [I1é thang trayén théng, da phuong |riện trên nền mang Adhoc không dây WEP |Wired Equivalent Privacy |Giao thức bão mật tương dương, lnang co diy Wimex |Worldwide Interoperability for |Chuẩn kết nổi bảng rộng không dây IMicrowave Access WPA | Wifi Protected Access Giao thức bão vệ truy cập wifi WMN |Wireless Mesh Netvork [Mang không đây đạng lưới PDI Plesiochronous Digital Lierarchy |LIệ thông phân cấp số cận đồng bộ [PPP [Point to Point Protecol Giao thức điểm nói điểm. IPSIN |Publie switchedtelephene network|Mạng chuyên mạch công cộng [PON [Passive Optical Network [Mạng quang bị động Qos Quality of service Chat long dich vu Radius |Remot authentication đial-muser |Giao thức chứng thực dịch vụ servioe người dùng từ xa IRFID Radio Frequency [Nhan dién bang song, Radio Tdentily Detection RTCP [Real tite contre! protocol Giao thie diéu khién theo thời gian thực [RIE [Realtune Transport Protocol Giao thức vận chuyên theo thời |gian thực Server [Server [Máy chủ SIP [Session Initiation Protocol Giao thức khi tạo phiên SDH [Synchronous Digital Hierachy |Hệ thông phan cp số đồng bộ SN [Super Node [Node nhiều chức năng ở rhạng P2P SONLT Synchronous Optical Network [Mạng quang đồng bộ STUN [Simple Traversal of UDP through |LIệ máy chủ có khả năng cho phép INATs lánh xạ địa chỉ mạng đi qua TLS Transport Layer Security [Bao mat lop vận chuyền lUC [Cnified communications 'Truyền thông hợp nhật [CNT [Cbiquitous Computing Network [Mang tính toán khắp nơi [UM [Unified messaging Tin nhan hop nhat [VICS Vehicle information and I[Té thang thông tin liên lạc giao communication system, thông VolP Voice over IP [Mạng thoại trên nên Internet [VOWIEI |Voice over wifi Thoại không đây [VPN Virtual Private Network [Mạng riêng ảo [WAMUL |Wireless Adhoc Mutilmedia [I1é thang trayén théng, da phuong |riện trên nền mang Adhoc không dây WEP |Wired Equivalent Privacy |Giao thức bão mật tương dương, lnang co diy Wimex |Worldwide Interoperability for |Chuẩn kết nổi bảng rộng không dây IMicrowave Access WPA | Wifi Protected Access Giao thức bão vệ truy cập wifi WMN |Wireless Mesh Netvork [Mang không đây đạng lưới 2.2 Cơ quan tổ chức - ¬— 49 2.3 Wireless Mesh Network (WMN).2 Kién trac mang WMN.3 Đặc diém cia WMN.4 Định tuyến trong WMN,.5 Khả năng mở rộng của WMN.6 Ung dung cia WMN _ 60 Chuong 3: LIÿ THÓNG XÁC THỰC 802.1 Hệ thống RADIUS - (Remote Authentication Dial-In User Service) 63 3.2 Mô hình triển khai.3 Đặc điểm giao thức RADIUS 75 2 Quy trình hoạt dộng của hệ thông.

Chương 4: KÉT QUÁ DẠT DƯỢC VÀ HƯỚNG PIIÁT TRIỄN.1 Mô hình hạ tẳng mnạng triển khai tại ĐHBK HẠ, 4.1 La tẲng mạng.2 Các địch vụ triển khai.2 Xây đựng cơ sở hạ tẳng mạng WiB phủ sóng ở phạm vi rộng có khả năng roaming.1 Xây dựng cơ sở hạ tằng mang Wifi phũ sóng ở phạm vi rộng có khả năng TONHHỦB,.2 Xác thực bằng Rađius.3 Ứng dụng các địch vụ VoÏP trên cơ sở hạ lằng của trường Bách Khoa.3 Biên bản triển khai dịch vụ xác thực dùng ladius server. 101 VolP Voice over IP [Mạng thoại trên nên Internet [VOWIEI |Voice over wifi Thoại không đây [VPN Virtual Private Network [Mạng riêng ảo [WAMUL |Wireless Adhoc Mutilmedia [I1é thang trayén théng, da phuong |riện trên nền mang Adhoc không dây WEP |Wired Equivalent Privacy |Giao thức bão mật tương dương, lnang co diy Wimex |Worldwide Interoperability for |Chuẩn kết nổi bảng rộng không dây IMicrowave Access WPA | Wifi Protected Access Giao thức bão vệ truy cập wifi WMN |Wireless Mesh Netvork [Mang không đây đạng lưới |IIx — fifiber to the X GFTTB, PITTED [Mang quang tới X đóa nhà, hộ gia ldinth,.) GN Global Node [Node quan Hi trang tam GPS Global Position System [Hé théng dinh vi toan cầu [RTF [Internet Engineering Task Force —|T6 chite ki siz internet TMS TP Multimedia Subsytermn [Phan bé giao thức Thlernet da |phương tiện IP Internet protocol Giao thức Iatcrnet ISDN [Inlegratcd services digital network [Mang số đa địch vụ tích hợp [LAN [Toca area network [Mang nội hại MAN [Metropolitan arca nclwork [Mạng khu vục thành phô MGW [Media gateway Gateway bao hiéu [MPLS Multi Protocol Label Switch Giao thức chuyên mạch nhãn. NAS [Network access server May chi tray cap mang NAT [Network address translation [Rich dia chi mang [NGN [Next Generation Network [Mang thê hệ mới INN [Normal Node [Node théng thuéng trong mang P2P loDN Optical distribution network [Mạng quang phân bỏ. (GOLSR [Optimize Link State Routing |Giao thức định tuyên tôi giản hóa.

Protocol lrạng thải đường nổi ONT (Optical network terminals [Thiết bị đầu cuối mang quang |P2P [Peer-to-Peer [Mạng ngưng hàng PRX [Private Branch Exchange Tang dai ndi bd [POM [Pulse Code Modulation [Piéu ché xung ma IPDAs [Personal Digital Assistant [Thiết bị kĩ thuật sẻ cá nhân. Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt [Viết tát Tiếng Anh Tiếng Việt [AAA — lAuthenticationauthorization [Máy chủ chứng thực, cấp quyền, server jaccounting server tính cước [ADSL._ lAsymmetric đigital subscriber line [Đường đây thuê bao số bất đổi xứng |API Application programming Giao diện lập trinh ứng dụng. interface [AON (Active Optical Network [Mang quang chủ đông IBCN Broadband Convergence Network [Mạng hội tụ băng rộng. IBKUMN [BK Unified messagingNetwork |Hệ thống truyền thống hợp nhất IBRAS [Broadband Remote Access Server [May chu truy cập từ xa băng rông ICA Certificate Authority Chứng thực người dùng.

ICATV Cable Television [Ti vì truyền hình cáp. Client Client IMáy khách CHAP Challege Handshake Giao thức chứng thực bắt tay 3 authentication protocol lbước |DHT Distribution Hash Table Bang bam phan tan IDMB [Digital Multimedia Broadcast [Mang truyén thong quan ba da Iphương tiện IDSLAM [Digital Subcriber Line Aceess IBộ ghép kênh truy nhập số theo (Multiplexer thuê baoo EAS [Enterprise Access Server IMáy chủ truy nhập |[EAP IExtended authentication protocol [Giao thức xác thực mở rộng. |FMC Fix mobile convergence Hội tụ cô định và dì động |IIx — fifiber to the X GFTTB, PITTED [Mang quang tới X đóa nhà, hộ gia ldinth,.) GN Global Node [Node quan Hi trang tam GPS Global Position System [Hé théng dinh vi toan cầu [RTF [Internet Engineering Task Force —|T6 chite ki siz internet TMS TP Multimedia Subsytermn [Phan bé giao thức Thlernet da |phương tiện IP Internet protocol Giao thức Iatcrnet ISDN [Inlegratcd services digital network [Mang số đa địch vụ tích hợp [LAN [Toca area network [Mang nội hại MAN [Metropolitan arca nclwork [Mạng khu vục thành phô MGW [Media gateway Gateway bao hiéu [MPLS Multi Protocol Label Switch Giao thức chuyên mạch nhãn. NAS [Network access server May chi tray cap mang NAT [Network address translation [Rich dia chi mang [NGN [Next Generation Network [Mang thê hệ mới INN [Normal Node [Node théng thuéng trong mang P2P loDN Optical distribution network [Mạng quang phân bỏ.

(GOLSR [Optimize Link State Routing |Giao thức định tuyên tôi giản hóa. Protocol lrạng thải đường nổi ONT (Optical network terminals [Thiết bị đầu cuối mang quang |P2P [Peer-to-Peer [Mạng ngưng hàng PRX [Private Branch Exchange Tang dai ndi bd [POM [Pulse Code Modulation [Piéu ché xung ma IPDAs [Personal Digital Assistant [Thiết bị kĩ thuật sẻ cá nhân. VolP Voice over IP [Mạng thoại trên nên Internet [VOWIEI |Voice over wifi Thoại không đây [VPN Virtual Private Network [Mạng riêng ảo [WAMUL |Wireless Adhoc Mutilmedia [I1é thang trayén théng, da phuong |riện trên nền mang Adhoc không dây WEP |Wired Equivalent Privacy |Giao thức bão mật tương dương, lnang co diy Wimex |Worldwide Interoperability for |Chuẩn kết nổi bảng rộng không dây IMicrowave Access WPA | Wifi Protected Access Giao thức bão vệ truy cập wifi WMN |Wireless Mesh Netvork [Mang không đây đạng lưới 4.1 Testesse 1a TD_O01a): Thử nghiêm kết nổi vào ruạng RADTUS sử dụng CÁ. với máy tính Laptep.2 Tesicase 1b (TD_00Tb): Thứ nghiệm kết nối vào trạng RADTUS sử dụng CA.

với máy di dộng HTC.3 Testcase 1e (ID 001e): Kiểm tra việc Roaming giữa các vùng phú sóng của các AP khi sử dụng xác thực bằng Radius - .4 Biên bản thử nghiệm các dịch vụ VOH.1 Thử nghiệm 2a (ID 002a): Kiểm tra dich va VoIP call.42 Thử nghiệm 2b (TD_003b): Kiểm tra dịch vụ gọi di qua VofP 11 4.5 Bian ban kết quả thử nghiém hé thang RADIUS.6 Biên bân kết quả thử nghiệm cdc dich vu VOIP.7 Hướng phát triển dễ tài. - 114 Chương5: KẾT LUẬN.