I. Tổng Quan Về Kỹ Thuật Mạng Không Dây Tại Giao Thông Vận Tải
Mạng không dây đã tạo ra một cuộc cách mạng thực sự trong kết nối và truyền thông. Mạng không dây là hệ thống mạng không dựa trên vật dẫn vật lý, mà sử dụng sóng vô tuyến (RF – Radio Frequency). Hầu hết các mạng không dây dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802. Nhờ đó, mạng không dây vượt qua trở ngại thường gặp trong mạng cáp truyền thống và kết nối mạng từ mọi nơi. Ngày nay, mạng không dây phổ biến, đặc biệt với thiết bị cầm tay như điện thoại di động, máy tính xách tay, và nhanh chóng thay thế mạng Ethernet LAN có dây truyền thống. Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của mạng không dây là vấn đề bảo mật. Việc truy cập vào mạng không dây không được mã hóa, chỉ cần nằm trong phạm vi không dây của mạng đó mà không cần kết nối vật lý hoặc tường lửa bên ngoài như trong mạng có dây truyền thống. Do đó, bảo mật cho mạng không dây rất quan trọng. Các giao thức bảo mật ra đời để chống lại các cuộc tấn công vào mạng không dây. Giao thức bảo mật đầu tiên được IEEE đưa ra là WEP (Wired Equivalent Privacy), nhưng 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) được đưa ra để thay thế cho WEP, tuy nhiên người ta thấy WPA chưa thực sự an toàn do đó WPA được thay thế bởi WPA2 là các giao thức bảo mật được sử dụng phổ biến hiện nay.
1.1. Lịch Sử Phát Triển Của Mạng Không Dây Wireless Network
Công nghệ mạng không dây xuất hiện lần đầu vào cuối năm 1990 khi các nhà sản xuất giới thiệu sản phẩm hoạt động trong băng tần 900MHz. Các giải pháp này cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps, nhưng không được đồng bộ giữa các nhà sản xuất. Năm 1992, xuất hiện mạng không dây sử dụng băng tần 2.4GHz. Mặc dù có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, chúng vẫn là giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất và không được công bố rộng rãi. Sự cần thiết cho hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức phát triển ra các chuẩn mạng không dây chung. Năm 1997, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã phê chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11. Đây là chuẩn sơ khai của mạng không dây, nó mô tả cách truyền thông trong mạng không dây sử dụng các phương thức như DSSS, FHSS, infrared (hồng ngoại). Tốc độ hoạt động tối đa là 2 Mbps, hoạt động trong băng tần 2.4GHz. Hiện nay chuẩn này rất ít được sử dụng trong các sản phẩm thương mại do tốc độ còn rất chậm.
1.2. Các Loại Mạng Không Dây Phổ Biến Hiện Nay
Các loại mạng không dây cũng tương tự như mạng có dây truyền thống, cách phân chia cơ bản nhất của mạng không dây là theo phạm vi phủ sóng. Do vậy mạng không dây được chia thành 4 nhóm sau: Wireless Personal Area Network (WPAN), Wireless Local Area Network (WLAN), Wireless Metropolitan Area Network (WMAN), Wireless Wide Area Network (WWAN). Mạng không dây WLAN là đối tượng dễ bị tấn công do cơ chế bảo mật lỏng lẻo hơn các kiểu mạng không dây khác, đây là kiểu mạng mà luận văn tập trung tìm hiểu về các lỗ hổng bảo mật trên đó.
II. Tìm Hiểu Các Mô Hình Mạng Không Dây Cơ Bản Hiện Nay
Mạng không dây (hay mạng dựa trên chuẩn 802.11) bao gồm 3 mô hình cơ bản sau: Mô hình mạng độc lập (Independent Basic Service sets - IBSS) hay còn gọi là mạng Ad-hoc. Trong mô hình mạng Ad-hoc các client liên lạc trực tiếp với nhau mà không cần thông qua AP nhưng phải ở trong phạm vi cho phép. Mô hình mạng nhỏ nhất trong chuẩn 802.11 là 2 máy client liên lạc trực tiếp với nhau. Thông thường mô hình này được thiết lập bao gồm một số client được cài đặt dùng chung mục đích cụ thể trong khoảng thời gian ngắn. Khi mà sự liên lạc kết thúc thì mô hình IBSS này cũng được giải phóng.
2.1. Mô Hình Mạng Độc Lập IBSS Ad hoc
Trong mô hình mạng Ad-hoc, các client liên lạc trực tiếp với nhau mà không cần thông qua Access Point (AP), nhưng phải ở trong phạm vi cho phép. Mô hình mạng nhỏ nhất trong chuẩn 802.11 là 2 máy client liên lạc trực tiếp với nhau. Thông thường, mô hình này được thiết lập bao gồm một số client được cài đặt dùng chung mục đích cụ thể trong khoảng thời gian ngắn. Khi sự liên lạc kết thúc, mô hình IBSS này cũng được giải phóng.
2.2. Mô Hình Mạng Cơ Sở BSS Infrastructure
Trong mô hình này, các client liên lạc với nhau phải thông qua một thiết bị đặc biệt được gọi là Access Point (AP). AP là điểm trung tâm quản lý mọi sự giao tiếp trong mạng. Khi đó, các client không thể liên lạc trực tiếp với nhau như trong mô hình mạng độc lập mà chúng phải chuyển tiếp dữ liệu thông qua các AP. Hình sau mô tả mô hình một BSS chuẩn.
III. Các Giao Thức Bảo Mật Mạng Không Dây Quan Trọng Hiện Nay
Trong môi trường không gian mạng, việc xử lý thông tin cần nhanh chóng và chính xác, đồng thời cần đảm bảo tính bảo mật, do đó các giải pháp an toàn thông tin phải đảm bảo cho hệ thống hoạt động ổn định, hiệu quả. Trong đó, các biện pháp bảo vệ thông tin bằng mật mã được coi là hữu hiệu nhất. Mật mã (cryptography) được hiểu là tập hợp mọi phương pháp (hoặc quy tắc) biến đổi nào đó nhằm chuyển các thông báo (messages) dưới dạng nhận thức được nội dung (như chữ viết, tiếng nói, hình vẽ, hình ảnh, v.v.) thành dạng bí mật mà những người ngoài cuộc không hiểu được nội dung nếu họ không biết được phương pháp (hoặc quy tắc) biến đổi đó. Mật mã được sử dụng phổ biến để đảm bảo an toàn cho thông tin liên lạc. Các thuộc tính được yêu cầu là: • Bảo vệ tính bí mật của thông tin: khi thông tin đã được mã hóa thì kẻ tấn công không thể lấy được nội dung thông tin ngay cả khi chiếm quyền điều khiển hệ thống. • Đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin: khi thông tin trao đổi trên mạng bị sửa đổi trái phép bởi kẻ tấn công, người dùng hợp pháp sẽ có khả năng kịp thời phát hiện và ngăn chặn được tổn thất. • Đảm bảo tính xác thực của thông tin: người nhận cần có khả năng xác định người gửi và kiểm tra xem người gửi đó có thực sự gửi thông tin đi hay không. • Tính không chối bỏ: người gửi không thể từ chối việc mình đã gửi thông tin đi. • Chống lặp lại: không cho phép bên thứ ba sao chép lại văn bản và gửi nhiều lần đến người nhận mà người gửi không hề hay biết. Mật mã học có thể cung cấp cơ chế để giúp thực hiện điều này.
3.1. Tổng Quan Về Mật Mã Dòng Stream Cipher
Ý tưởng cơ bản ở đây là tạo ra một dòng khóa z = z1z2... Giả sử K K là khóa và х = х1х2... Hàm fi được dùng để tạo zi (zi là phần tử thứ i của dòng khóa) trong đó fi là một hàm của khóa K: zi = fi (K, х1,...). Ta phải tính liên tiếp: z1, ɣ1, z2, ɣ2... Việc giải mã xâu bản mã ɣ1ɣ2... có thể được thực hiện bằng cách tính liên tiếp: z1, х1, z2, х2... Sau đây là định nghĩa dưới dạng toán học: Định nghĩa 1.[2] Mật mã dòng là một bộ (Ρ,ເ,K,L,F,E,D) thỏa mãn được các điều kiện sau: 1. Ρ là một tập hữu hạn các bản rõ có thể. L là tập hữu hạn các bộ chữ của dòng khóa. Với mỗi z L có một quy tắc mã ez E và một quy tắc giải mã tương ứng dz D. ez : Ρ → ເ và dz : ເ → Ρ là các hàm thỏa mãn dz(ez(х))= х với mọi bản rõ х Ρ. Ta có thể coi mã khối là một trường hợp đặc biệt của mã dòng trong đó dùng khóa không đổi: Zi = K với mọi i 1.
3.2. Phân Loại Mã Dòng Trong Kỹ Thuật Mạng Không Dây
Về cơ bản một thuật toán mã dòng thuộc một trong hai loại sau: mã dòng đồng bộ (synchronous stream ciphers) và mã dòng tự đồng bộ (self- synchronous stream ciphers) hay còn có tên gọi khác là mã dòng không đồng bộ (asynchronous stream ciphers). Mã dòng đồng bộ là loại mã mà dòng khóa được tạo ra không phụ thuộc vào xâu bản rõ, tức là dòng khóa được tạo ra chỉ là hàm của khóa K. Mã dòng đồng bộ cộng là một ví dụ về mã dòng đồng bộ. Khi mã hóa, lần lượt các kí tự của bản rõ được “+” (cộng) với khóa tương ứng zi để sinh ra kí tự bản mã tương ứng. Khi giải mã thì làm ngược lại bằng cách “-” (trừ). Ở đây “+” và “- 17 ” chỉ mang nghĩa đặc trưng cho quá trình mã hóa và giải mã. Hình sau mô tả quá trình mã hóa và giải mã của mã dòng đồng bộ cộng.
IV. Ứng Dụng Kỹ Thuật Mạng Không Dây Tại Đại Học Giao Thông
Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội (UTC) đã và đang tích cực ứng dụng kỹ thuật mạng không dây vào nhiều lĩnh vực khác nhau, từ quản lý, đào tạo đến nghiên cứu khoa học. Việc triển khai mạng Wi-Fi phủ sóng toàn trường giúp sinh viên, giảng viên dễ dàng truy cập internet, tìm kiếm tài liệu, học tập trực tuyến và trao đổi thông tin. Bên cạnh đó, UTC cũng đầu tư vào các phòng thí nghiệm hiện đại, trang bị thiết bị mạng không dây tiên tiến, phục vụ cho công tác giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về kỹ thuật mạng không dây.
4.1. Ứng Dụng Mạng Không Dây Trong Đào Tạo Tại UTC
Mạng không dây đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng đào tạo tại UTC. Sinh viên có thể sử dụng các thiết bị di động để truy cập tài liệu học tập, tham gia các khóa học trực tuyến và làm bài tập mọi lúc mọi nơi. Giảng viên cũng có thể sử dụng mạng không dây để trình chiếu bài giảng, tương tác với sinh viên và quản lý lớp học một cách hiệu quả.
4.2. Nghiên Cứu Khoa Học Về Mạng Không Dây Tại UTC
UTC là một trong những trung tâm nghiên cứu hàng đầu về kỹ thuật mạng không dây tại Việt Nam. Các giảng viên và sinh viên của trường đã thực hiện nhiều dự án nghiên cứu có giá trị, tập trung vào các lĩnh vực như: an ninh mạng không dây, tối ưu hóa hiệu suất mạng, ứng dụng mạng không dây trong giao thông vận tải thông minh.
V. Cơ Hội Việc Làm Kỹ Thuật Mạng Không Dây Cho Sinh Viên Giao Thông
Sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật mạng không dây tại Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội có nhiều cơ hội việc làm hấp dẫn trong các lĩnh vực như: viễn thông, công nghệ thông tin, an ninh mạng, giao thông vận tải thông minh. Các vị trí công việc phổ biến bao gồm: kỹ sư mạng, chuyên viên bảo mật, chuyên viên quản lý dự án, chuyên viên tư vấn giải pháp mạng.
5.1. Kỹ Năng Cần Thiết Để Thành Công Trong Lĩnh Vực Mạng Không Dây
Để thành công trong lĩnh vực kỹ thuật mạng không dây, sinh viên cần trang bị cho mình những kiến thức và kỹ năng chuyên môn vững chắc, bao gồm: kiến thức về các giao thức mạng, kỹ năng cấu hình và quản lý thiết bị mạng, kỹ năng phân tích và giải quyết sự cố mạng, kỹ năng bảo mật mạng.
5.2. Chứng Chỉ Mạng Không Dây Quan Trọng Cho Kỹ Sư Mạng
Việc sở hữu các chứng chỉ mạng không dây uy tín như CCNA, CCNP, JNCIA, JNCIS, HCNA, HCNP sẽ giúp sinh viên nâng cao khả năng cạnh tranh trên thị trường lao động và mở ra nhiều cơ hội thăng tiến trong sự nghiệp.
VI. Tương Lai Phát Triển Kỹ Thuật Mạng Không Dây Tại Việt Nam
Kỹ thuật mạng không dây đang ngày càng phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam, với sự ra đời của các công nghệ mới như 5G, IoT (Internet of Things). Điều này tạo ra nhiều thách thức và cơ hội cho các kỹ sư mạng không dây. Trong tương lai, các kỹ sư mạng không dây cần liên tục cập nhật kiến thức và kỹ năng để đáp ứng yêu cầu của thị trường lao động và đóng góp vào sự phát triển của ngành công nghệ thông tin Việt Nam.
6.1. Xu Hướng Phát Triển Của Mạng 5G Tại Việt Nam
Mạng 5G hứa hẹn mang lại tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn, độ trễ thấp hơn và khả năng kết nối nhiều thiết bị hơn so với các thế hệ mạng trước. Việc triển khai mạng 5G sẽ mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng mới như: xe tự lái, nhà thông minh, thành phố thông minh.
6.2. Ứng Dụng IoT Trong Các Lĩnh Vực Của Đời Sống
IoT (Internet of Things) là một mạng lưới các thiết bị vật lý được kết nối với internet, cho phép chúng thu thập và trao đổi dữ liệu. IoT có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: nông nghiệp thông minh, y tế thông minh, sản xuất thông minh.
