Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu vấn đề an toàn mạng cục bộ không dây
1Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học bách khoa hà nội ----------------------------------------- Luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu vấn đề an toàn mạng cục bộ không dây Ngành: Xử lý thông tin và truyền thông. M Số: PhạM Thị Thanh Thủy Ngời hớng dẫn khoa học: Ts. Phạm huy hoàng Hà NộI 2006 2Mục lục Mục lục 2 Danh mục các từ viết tắt 6 Danh mục các bảng và hình vẽ 7 Mở đầu 9 chơng 1: mạNG CụC Bộ KHÔNG DâY wlan NHữNG VấN Đề TổNG QUAN. 11 1.1. Tổng quan mạng cục bộ không dây WLAN họ 802.11 11 1.1.1. Kiến trúc mạng WLAN. 1.1.2. Các thành phần WLAN. 1.1.3. Phạm vi phủ sóng. 1.1.4. Băng tần sử dụng. 14 15 19 20 1.1.4.1. Băng tần ISM. 1.1.4.2. Băng tần UNII. 20 21 1.1.5. Các chuẩn chính trong họ 802.11 22 1.1.5.1. Chuẩn 802.11. 22 1.1.5.2. Chuẩn 802.11b. 22 1.1.5.3. Chuẩn 802.11a. 22 1.1.5.4. Chuẩn 802.11g 23 1.1.5.5. Chuẩn 802.11e 23 1.2. Cơ chế truy nhập môi trờng tầng MAC 802.11. 23 1.2.1. Phơng pháp truy nhập cơ sở chức năng phối hợp phân tán DCF. 25 1.2.2. Phơng pháp điểu khiển truy nhập môi trờng: chức năng phối hợp điểm PCF. 28 3 1.2.3. Phơng pháp điều khiển truy nhập môi trờng: chức năng phối hợp lai HCF. 28 1.3. Các kỹ thuật tầng vật lý 802.11. 30 1.3.1. Trải phổ chuỗi trực tiếp DSSS 31 1.3.2. Đa phân chia tần số trực giao OFDM. 31 Chơng 2: An toàn mạng WLAN Nguy cơ và giải pháp. 33 2.1. Những cơ chế an toàn mạng WLAN. 33 2.1.1. Độ tin cậy. 35 2.1.2. Tính toàn vẹn. 36 2.1.3. Xác thực. 37 2.1.3.1. Xác thực mở và những lỗ hổng. 37 2.1.3.2. Xác thực khoá chia sẻ và những lỗ hổng. 38 2.1.3.3. Xác thực địa chỉ MAC và những lỗ hổng. 39 2.1.4. Tính sẵn sàng. 39 2.1.5. Điều khiển truy cập. 40 2.1.6. M hoá/Giải m. 40 2.1.7. Quản lý khoá. 40 2.2. Những mối đe dọa an toàn WLAN và những lổ hổng an toàn. 41 2.2.1. Tấn công thụ động. 43 2.2.2. Tấn công chủ động. 47 2.3. Các biện pháp đảm bảo an toàn WLAN. 59 2.3.1. Các biện pháp quản lý. 59 4 2.3.2. Các biện pháp vận hành. 60 2.3.3. Các biện pháp kỹ thuật. 62 2.3.3.1. Các giải pháp phần mềm. 62 2.3.3.2. Các giải pháp phần cứng. 76 2.2.4. Những chuẩn và những công nghệ an toàn WLAN tiên tiến hiện nay. 78 Chơng 3: Một số biện pháp an toàn WLAN thông dụng. 81 3.1. Đánh giá chung về các biện pháp an toàn WLAN. 81 3.2. Biện pháp an toàn WEP. 84 3.2.1. Cơ chế an toàn WEP. 84 3.2.2. ICV giá trị kiểm tra tính toàn vẹn. 88 3.2.3. Tại sao WEP đợc lựa chọn. 89 3.2.4. Khoá WEP. 90 3.2.5. Máy chủ quản lý khoá m tập trung. 92 3.2.6. Cách sử dụng WEP. 93 3.3. Lọc. 94 3.3.1. Lọc SSID. 94 3.3.2. Lọc địa chỉ MAC. 96 3.3.3. Lọc giao thức. 98 3.4. Bảo vệ WLAN với xác thực và mã hoá dữ liệu 802.1x. 99 3.4.1. Xác thực và cấp quyền mạng. 99 3.4.1.1. EAP TLS. 101 3.4.1.2. PEAP. 101 5 3.4.1.3. TTLS. 101 3.4.1.4. LEAP. 101 3.4.2. Bảo vệ dữ liệu WLAN. 102 3.4.3. u điểm của 802.1x với bảo vệ dữ liệu WLAN. 103 3.5. WPA và 802.11i 104 3.5.1. M hoá TKIP trong WPA. 104 3.5.2. Xác thực trong WPA. 106 3.5.3. Quản lý khoá trong WPA. 108 3.5.4. Đánh giá chung về giải pháp WPA. 109 3.5.5. WPA2. 112 3.6. Mạng riêng ảo VPN cho WLAN. 113 3.6.1. Những u điểm sử dụng VPN trong bảo vệ WLAN. 117 3.6.2. Nhợc điểm sử dụng VPN trong WLAN. 118 Chơng 4: Triển khai WLAN an toàn trong môi trờng giáo dục. 121 4.1. Vai trò tiềm năng của WLAN trong giáo dục. 121 4.2. Lựa chọn giải pháp an toàn WLAN cho khu trờng học. 122 4.3. Đề xuất thực thi WLAN an toàn tại trờng kỹ thuật nghiệp vụ công an. 124 Kết luận 126 Phụ lục chơng trình m hoá/giảI m file. 127 Tài liệu tham khảo 138 6Danh mục các từ viết tắt STT Từ viết tắt Tên đầy đủ 1 AES Advanced Encryption Standard 2 AP Access Point 3 BSS Basic Service Set 4 DCF Distributed Coordination Function 5 EAP Extensible Authentication Protocol 6 ESS Extended Service Set 7 HCF Hybrid Coordination Function 8 IBSS Independent Basic Service Set 9 IDS Intrusion Detection System 10 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers 11 IPsec Internet Protocol Security 12 ISM Industrial Scientific and Medical 13 MAC Media Access Control 14 NIC Network Interface Card 15 PBCC Packet Binary Convolution Coding 16 PCF Point Coordination Function 17 PKI Public Key Infrastructure 18 PSK Pre-sharing Key 19 RADIUS Remote Authentication Dial-In User Service 20 TKIP Temporal Key Integrity Protocol 21 UNII Unlicense National Information Infrastructure 22 VPN Virtual Private Network 23 WEP Wired Equivalent Privacy 24 WLAN Wireless Local Area Network 25 WPA Wi-Fi Protected Access 7Danh mục các bảng STT Bảng Tên bảng Trang1 1.1 Mô tả các thành phần WLAN. 18 2 1.2 Quy định công suất phát ở một số nớc sử dụng băng tần ISM 2.4 GHz. 21 3 1.3 Những dịch vụ thiết yếu tầng MAC 802.11. 25 4 2.1 Những cơ chế và kỹ thuật an toàn cơ sở. 35 5 2.2 Những tấn công an toàn không dây. 59 Danh mục các hình vẽ STT Hình Tên hình Trang1 1.1 Các loại mạng không dây. 12 2 1.2 Ví dụ mạng ad hoc. 14 3 1.3 Những topo BSS và ESS IEEE 802.11. 15 4 1.4 Phạm vi phủ sóng điển hình của WLAN 802.11. 19 5 1.5 Cầu nối Access Point. 20 6 1.6 Trạng thái NAV kết hợp với cảm nhận sóng mang vật lý để chỉ ra trạng thái bận của môi trờng. 27 7 2.1 Tấn công bản rõ đã biết. 39 8 2.2 Phân loại chung những tấn công an toàn WLAN. 42 9 2.3 Tấn công bị động. 43 10 2.4 Qúa trình lấy khoá WEP. 44 11 2.5 Tấn công MitM (Man-in-the-middle). 45 12 2.6 Trớc cuộc tấn công. 46 13 2.7 Và sau cuộc tấn công. 46 14 2.8 Tấn công theo kiểu chèn ép. 48 15 2.9 Tấn công MitM sử dụng một AP giả mạo. 49 816 3.1 An toàn không dây 802.11 trong mạng cơ bản. 85 17 3.2 Tính riêng t WEP sử dụng thuât toán RC4 86 18 3.3 Sơ đồ xác thực WEP 87 19 3.4 Giao diện nhập khoá WEP. 90 20 3.5 Sự hỗ trợ sử dụng nhiều khoá WEP. 91 21 3.6 Cấu hình quản lý khoá mã tập trung. 92 22 3.7 Lọc địa chỉ MAC. 96 23 3.8 Lọc giao thức. 99 24 3.9 Bảo vệ bằng VPN. 114 25 3.10 An toàn VPN. 115 26 3.11 Bảo vệ WLAN bằng VPN. 115 27 4.1 Truy cập thông tin có thể thực hiện bất kỳ đâu trong khuôn viên với công nghệ WLAN. 122 28 4.2 Topo mạng WLAN truyền thống tách rời những ngời sử dụng không dây sử dụng một subnet duy nhất. 123 29 4.3 Topo mạng WLAN với những phân đoạn mạng không dây và có dây đan xen, kết hợp chặt chẽ với những máy chủ chính sách và xác thực. 124 9Mở đầu Sự phát triển bùng nổ của mạng không dây trong những năm qua gợi cho chúng ta nhớ đến sự phát triển nhanh chóng của Internet trong thập kỷ qua. Điều đó chứng tỏ những tiện ích nổi trội mà công nghệ mạng không dây đem đến. Chỉ trong một thời gian ngắn, mạng không dây đã trở nên phổ biến, nhờ giá giảm, các chuẩn mới nhanh hơn và dịch vụ Internet băng rộng phổ biến ở mọi nơi. Gìơ đây, chuyển sang dùng mạng không dây đã rẻ và dễ dàng hơn trớc nhiều, đồng thời các thiết bị mới nhất cũng đủ nhanh để đáp ứng các tác vụ nặng nề nh truyền các tập tin dung lợng lớn, xem phim, nghe nhạc trực tuyến qua mạng . Xu hớng kết nối mạng LAN không dây (WLAN Wireless Local Area Network) ngày càng trở nên phổ biến trong các cấu trúc mạng hiện nay. LAN không dây hiện đang làm thay đổi những cấu trúc mạng hiện hành một cách nhanh chóng. Nhờ việc ngày càng có nhiều những thiết bị điện toán di động nh máy tính xách tay, thiết bị xử lý cá nhân PDA (Personal Digital Assistant) , cộng với việc ngời sử dụng luôn lo lắng đến những phiền toái khi kết nối mạng LAN bằng cáp mạng thông thờng. Công nghệ không dây có mặt ở khắp mọi nơi, với bất cứ ứng dụng hay dịch vụ nào liên quan đến vận chuyển dữ liệu sẽ đều có một giải pháp không dây, phổ biến là ở những điểm công cộng nh sân bay, nhà ga , mạng không dây còn chứng tỏ những tiện ích nổi bật của nó khi ứng dụng trong lĩnh vực y tế và giáo dục. Đối với riêng lĩnh vực giáo dục, hệ thống mạng cục bộ không dây đã đợc triển khai rộng khắp ở các trờng đại học trên thế giới bởi những lợi ích về mặt giáo dục cũng nh những u điểm khi lắp đặt. Sự phát triển nhanh chóng của những mạng cục bộ không dây là minh chứng cho thấy những lợi ích đi kèm của công nghệ này, Tuy nhiên, hiện nay hầu hết những triển khai không giây về cơ bản là không an toàn. Việc triển khai một môi trờng không dây về cơ bản không khó. Việc triển khai một môi 10trờng không dây đáp ứng những yêu cầu an toàn, và tối thiểu hoá rủi ro thì lại không dễ. Có thể thực hiện đợc điều đó nhng đòi hỏi việc lập kế hoạch chắc chắn và một cam kết giải quyết một số vấn đề vận hành, thực thi và kiến trúc quan trọng. Trong một tơng lai gần, việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ mạng cục bộ không dây cho các trờng đại học ở Việt Nam là hoàn toàn có khả năng thực hiện đợc. Với mục đích đi sâu tìm hiểu công nghệ mạng cục bộ không dây, những giải pháp an ninh cho mạng để trong một tơng lai không xa có thể triển khai công nghệ mạng cục bộ không dây tại tại các trờng đại học công an nhân dân, nội dung của luận văn tập trung nghiên cứu về mạng cục bộ không dây và an toàn mạng cục bộ không dây, chuẩn IEEE 802.11. Luận văn gồm 4 chơng: Chơng 1: Mạng cục bộ không dây WLAN Những vấn đề tổng quan. Chơng 2: An toàn mạng cục bộ không dây Những nguy cơ và và giải pháp. Chơng 3: Một số biện pháp an toàn WLAN thông dụng. Chơng 4: Triển khai WLAN an toàn trong môi trờng giáo dục. Vấn đề luận văn đề cập còn khá mới mẻ, chính vì thế không tránh khỏi có những sai sót, rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sỹ Phạm Huy Hoàng cùng các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin-đại học Bách Khoa Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. [...]... Chơng 2 An toàn mạng WLAN NGUY CƠ Và GIảI PHáP 2.1 Những cơ chế an toàn mạng WLAN Những truyền thông không dây đa ra nhiều ích lợi nh tính cơ động, sản phẩm không dây đợc sản xuất ngày càng nhiều, và chi phí cài đặt thấp hơn Tuy nhiên, thách thức về vấn đề an toàn WLAN vẫn là một cản trở lớn khi triển khai nó Các tổ chức mong muốn rằng một triển khai WLAN của họ phải giảm thiểu nguy cơ bất an toàn trớc... những mạng hữu tuyến [10], còn có thêm những nguy cơ khác vốn có trong công nghệ không dây bởi bản chất kết nối không dây của nó, và một số nguy cơ mới không xuất hiện trong những mạng hữu tuyến Bớc đầu tiên giải quyết tính phức tạp của an toàn mạng không dây là xem xét những cơ chế an toàn cơ sở, và những cơ chế sẵn có cho những triển khai không dây Những cơ chế an toàn cơ sở, trong thế giới không dây, ... Chơng 1 Mạng cục bộ không dây wlan những vấn đề tổng quan 1.1 Tổng quan mạng cục bộ không dây họ 802.11 Đợc IEEE 802.11 phê chuẩn vào năm 1999, đến nay WLAN đã đợc phát triển mạnh trên thế giới ở những nớc phát triển, WLAN đợc triển khai rộng rãi ở những khu đông ngời nh các văn phòng, toà nhà, trờng đại học, sân bay, th viện, nhà ga, sân vận động, khu triển lãm, khách sạn, siêu thị, khu dân c WLAN là... WWAN (Wireless Wide Area Network): bao gồm các công nghệ nh 2G, 3G, cellular, CDPD (Cellular Digital Packet Data), GSM (Global System and Mobile Communication) 12 WAN IEEE 802.20 WirelessMAN 3GPP, EDGE (GSM) MAN IEEE 802.16 WirelessMAN ETSI HiperMAN & HIPERACCESS LAN IEEE 802.11 WirelessLAN ETSI HiperLAN PAN IEEE 802.15 Bluetooth ETSI HiperPAN Hình 1.1: Các loại mạng không dây Mạng diện rộng không dây. .. mạng không dây cơ bản đợc phân loại phụ thuộc vào phạm vi phủ sóng của chúng: - Mạng dùng riêng không dây - WPAN (Wireless Personal Area Network): đợc biết đến là Bluetooth và IR (Infrared), hai công nghệ đợc ứng dụng phổ biến trong các loại điện thoại di động - Mạng cục bộ không dây - WLAN (Wireless Local Area Network): trong đó có 802.11, HiberLAN và một số công nghệ khác - Mạng diện rộng không dây. .. đến 11 GHz và cũng hỗ trợ những mạng lới thay cho kiến trúc mạng điểm tới đa điểm, cho phép những trạm thuê bao truyền thông với những thuê bao khác hơn là truyền thông trực tiếp với trạm cơ sở Mạng cục bộ không dây kết nối hai hay nhiều máy tính mà không sử dụng dây cáp mạng Nó cũng tơng tự nh một LAN có dây nhng có một giao diện không dây WLAN sử dụng công nghệ trải phổ dựa trên những sóng vô tuyến... của WLAN Kiến trúc WLAN cơ bản gồm: - Những AP - Những card giao diện mạng (NIC- network interface cards) hay còn gọi là những card mạng client cho những client không dây - Ăngten là một thành phần quan trọng của WLAN, chịu trách nhiệm phát tán tín hiệu đã qua điều chế để cho các thành phần không dây có thể thu đợc tín hiệu - Những cầu không dây và những repeater cung cấp kết nối giữa nhiều LAN (hữu... ad hoc tơng tự nh một mạng văn phòng điểm tới điểm mà trong đó không có nút nào đóng vai trò nh một máy chủ IBSS WLAN gồm một số nút hay những trạm không dây truyền thông trực tiếp với nhau Nhìn chung, những thực thi dạng ad hoc có phạm vi hoạt động không lớn và không đợc kết nối tới bất kỳ mạng diện rộng nào Hình 1.2: Ví dụ mạng ad hoc Sử dụng chế độ cơ sở hạ tầng, mạng không dây bao gồm ít nhất một... kết nối quay số chuyển mạch vòng Mạng đô thị không dây cho phép truy cập mạng băng rộng thông qua những ăngten ngoài Những trạm thuê bao truyền thông với những trạm cơ sở đợc kết nối tới một mạng lõi Mạng này là một giải pháp thay thế tốt cho những mạng có dây cố định và việc xây dựng nó đơn giản và không tốn kém Chuẩn 802.16 là một chuẩn nổi tiếng cho mạng đô thị không dây Chuẩn này sử dụng những giải... đến những cơ chế an toàn cơ sở Bảng sau đây mô tả những cơ chế an toàn cơ sở và những cơ chế cho những triển khai không dây 34 Những cơ chế Định nghĩa quản lý khoá và Cơ chế cơ chế an toàn cơ sở Khả năng bảo vệ thông tin Mã hoá (đối xứng và trớc những thực thể không không đối xứng) đợc quyền Khả năng gửi/nhận Độ tin cậy dữ liệu mà không để lộ bất kỳ thông tin nào cho những thực thể không đợc quyền . 1: Mạng cục bộ không dây WLAN Những vấn đề tổng quan. Chơng 2: An toàn mạng cục bộ không dây Những nguy cơ và và giải pháp. Chơng 3: Một số biện pháp an. 1. Mạng cục bộ không dây wlan những vấn đề tổng quan 1.1. Tổng quan mạng cục bộ không dây họ 802.11 Đợc IEEE 802.11 phê chuẩn vào năm 1999, đến nay WLAN
