Nghiên cứu giải pháp bảo vệ xâm nhập mạng không dây

1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG PHẠM HỒNG THÁI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO VỆ XÂM NHẬP MẠNG KHÔNG DÂY CHUYÊN NGÀNH: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. TRẦN THIỆN CHÍNH HÀ NộI – 2012 2 MỞ ĐẦU Ngày nay, cùng với sự bùng nổ thông tin thì sự phát triển của các phương tiện truyền tải thông tin liên lạc và nhu cầu cập nhật, trao đổi thông tin ở mọi lúc mọi nơi đang trở nên thiết yếu trong các hoạt động xã hội. Tuy nhiên, để có thể kết nối trao đổi thông tin người sử dụng phải truy nhập (Internet) từ một vị trí cố định. Điều này gây hạn chế khi người dùng không cố định hoặc ở những nơi không có điều kiện kết nối vào mạng. Do đó, để giải quyết vấn đề truyền tải thông tin/dữ liệu, hệ thống mạng không dây đã được ứng dụng. Cùng với sự phát triển của mạng di động, mạng không dây thực sự là một bước đột phá trong lĩnh vực truyền thông. Với nhiều lợi thế như dễ kết nối, tính cơ động cao, chí phí giá thành rẻ, có khả năng ứng dụng rộng rãi nên việc nghiên cứu mạng WLAN thực sự là cần thiết. Mặt khác, khi nghiên cứu và triển khai ứng dụng công nghệ WLAN, cần phải quan tâm tới tính bảo mật an toàn thông tin. Do môi trường truyền dẫn vô tuyến nên WLAN rất dễ bị rò rỉ thông tin do môi trường truyền tải và đặc biệt là nguy cơ bị tấn công của các Hacker. Do đó, cùng với phát triển WLAN phải phát triển các khả năng bảo mật WLAN an toàn, cung cấp thông tin hiệu quả, tin cậy cho người sử dụng. 3 Chương 1 – GIỚI THIỆU WLAN 1.1. Khái niệm và lịch sử hình thành mạng WLAN Mạng LAN không dây viết tắt là WLAN (Wireless Local Area Network), là một loại mạng máy tính mà các thành phần trong mạng không sử dụng cáp như mạng thông thường, môi trường truyền thông trong mạng là không khí. Các thành phần trong mạng sử dụng sóng điện từ để truyền thông với nhau, giúp cho người sử dụng có thể di chuyển trong một vùng bao phủ rộng mà vẫn kết nối được với mạng. 1.2. Các chuẩn mạng thông dụng của WLAN 1.2.1. Chuẩn 802.11 Đây là chuẩn đầu tiên của hệ thống mạng không dây. Tốc độ truyền khoảng từ 1 đến 2 Mbps, hoạt động ở băng tần 2.4GHz. Chuẩn 802.11 miêu tả những thao tác của sóng truyền (FHSS) trong hệ thống mạng không dây. 1.2.2. Chuẩn 802.11a Các hệ thống tuân thủ theo chuẩn này hoạt động ở băng tần từ 5,15 đến 5,25GHz và từ 5,75 đến 5,825 GHz, với tốc độ dữ liệu lên đến 54 Mbit/s. Chuẩn này sử dụng kỹ thuật điều chế OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), cho phép đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn và khả năng chống nhiễu đa đường tốt hơn. 4 1.2.3. Chuẩn 802.11b Các hệ thống tuân thủ chuẩn IEEE 802.11b hoạt động ở băng tần thấp hơn và khả năng xuyên qua các vật thể cứng tốt hơn các hệ thống tuân thủ chuẩn IEEE 802.11a. Các đặc tính này khiến các mạng WLAN tuân theo chuẩn IEEE 802.11b phù hợp với các môi trường có nhiều vật cản và trong các khu vực rộng. 1.2.4. Chuẩn 802.11g IEEE 802.11g sử dụng kỹ thuật điều chế OFDM để có thể đạt tốc độc cao hơn. Ngoài ra, các hệ thống tuân thủ theo IEEE 802.11g có khả năng tương thích ngược với các hệ thống theo chuẩn IEEE 802.11b vì chúng thực hiện tất cả các chức năng bắt buộc của IEEE 802.11b và cho phép các khách hàng của hệ thống tuân theo IEEE 802.11b kết hợp với các điểm chuẩn AP của IEEE 802.11g. 1.2.5. Chuẩn 802.11n Chuẩn 802.11n cho phép kết nối với tốc độ 300 Mbps (có thể lên tới 600Mbps), và mở rộng vùng phủ sóng. 802.11n là mạng Wi-Fi đầu tiên có thể cạnh tranh về mặt hiệu suất với mạng có dây 100Mbps. Chuẩn 802.11n hoạt động ở cả hai tần số 2,4GHz và 5GHz với kỳ vọng có thể giảm bớt được tình trạng “quá tải” ở các chuẩn trước đây. 5 1.2.6. Một số chuẩn khác Ngoài các chuẩn phổ biến trên, IEEE còn lập các nhóm làm việc độc lập để bổ sung các quy định vào các chuẩn 802.11a, 802.11b, và 802.11g nhằm nâng cao tính hiệu quả, khả năng bảo mật và phù hợp với các chuẩn cũ như: IEEE 802.11c, IEEE 802.11d, IEEE 802.11e, IEEE 802.11f, … 1.3. Cấu trúc và mô hình mạng WLAN 1.3.1. Cấu trúc cơ bản của mạng WLAN Mạng sử dụng chuẩn 802.11 gồm có 4 thành phần chính :  Hệ thống phân phối (Distribution System - DS)  Điểm truy cập (Access Point)  Tần số liên lạc vô tuyến (Wireless Medium)  Trạm (Stations) Hình 1.1 – Cấu trúc cơ bản của một mạng WLAN. 1.3.2. Các mô hình mạng WLAN Mô hình mạng độc lập IBSS hay còn gọi là mạng Ad- hoc: Các trạm (máy tính có hỗ trợ card mạng không dây) tập 6 trung lại trong một không gian nhỏ để hình thành nên kết nối ngang cấp (peer-to-peer) giữa chúng. Mô hình mạng cơ sở: các Client liên lạc với nhau thông qua Access Point (AP). AP là điểm trung tâm quản lý mọi sự giao tiếp trong mạng. Để giao tiếp với nhau các Client phải gửi các Frame dữ liệu đến AP, sau đó AP sẽ gửi đến máy nhận. Mô hình mạng mở rộng: Nhiều mô hình BSS kết hợp với nhau gọi là mô hình mạng ESS. Là mô hình sử dụng từ 2 AP trở lên để kết nối mạng. Khi đó các AP sẽ kết nối với nhau thành một mạng lớn hơn, phạm vi phủ sóng rộng hơn, thuận lợi và đáp ứng tốt cho các Client di động. Một số mô hình mạng WLAN khác: Mô hình Roaming, Mô hình khuyếch đại tín hiệu, Mô hình Point to Point, Mô hình Point to Multipoint 1.4. Đánh giá ưu, nhược điểm và thực trạng mạng WLAN hiện nay 1.4.1. Ưu điểm  Khả năng lưu động cải thiện hiệu suất và dịch vụ  Cài đặt đơn giản  Giảm bớt giá thành sở hữu  Tính linh hoạt  Khả năng mở rộng 7 1.4.2. Nhược điểm Ngoài rất nhiều sự tiện lợi và những ưu điểm được đề cập ở trên thì cũng có các nhược điểm như:  Bảo mật: Môi trường kết nối là không khí nên khả năng bị tấn công là rất cao.  Phạm vi: nhỏ, chưa đáp ứng được nhu cầu người dùng  Độ tin cậy: tín hiệu bị nhiễu, bị giảm do tác động của các thiết bị khác  Tốc độ chậm 1.4.3. Thực trạng mạng WLAN hiện nay Chúng ta có thể dễ dàng kết nối mạng không dây tại nhiều địa điểm như: trường học, văn phòng,… hoặc ngay tại gia đình bằng nhiều thiết bị hiện đại như : laptop, PDA Tuy nhiên, vẫn còn một số tồn tại như :  Không thay đổi mật khẩu của nhà sản xuất  Không kích hoạt các tính năng mã hóa  Không kiểm tra thường xuyên chế độ bảo mật  Kích hoạt phương pháp bảo mật cấp thấp hoặc không kích hoạt. 8 Chương 2 – BẢO MẬT TRONG WLAN 2.1. Sơ lược về bảo mật trong mạng không dây WLAN Bất cứ một mạng nào, cả không dây lẫn có dây, đều có những lỗ hổng về mặt kỹ thuật cho phép tin tặc có thể xâm nhập vào hệ thống để ăn cắp thông tin hay phá hoại, do đó trên thực tế sẽ không có một mạng nào được xem là bảo mật tuyệt đối. Vì vậy, người ta thường phải sử dụng nhiều kỹ thuật bảo mật đi kèm với các mạng để bảo đảm tính an toàn cho mạng. Đối với mạng không dây có thể sử dụng các phương pháp mã hóa để bảo đảm tính bí mật của thông tin, sử dụng các cơ chế chứng thực để kiểm tra tính hợp pháp của người dùng. 2.1.1. Vai trò của bảo mật mạng không dây WLAN Vì mạng Wireless truyền và nhận dữ liệu dựa trên sóng vô tuyến và vì AP phát sóng lan truyền trong bán kính cho phép nên bất cứ thiết bị nào có hỗ trợ truy cập Wireless đều có thể bắt sóng này. Cho nên rủi ro thông tin bị các Hacker “mũ đen” đánh cắp hoặc nghe trộm rất cao. Vì dữ liệu được truyền qua sóng vô tuyến nên tính bảo mật của WLAN cần giải quyết các vấn đề sau đây:  Ngăn chặn thông tin người dùng bị tấn công khi thực hiện quá trình đàm phán xác thực thông tin truy cập vào mạng.  Sau khi chứng thực hoàn tất, phải bảo đảm an toàn riêng tư dữ liệu được truyền đi giữa máy khách và điểm truy cập. 9  Kiểm tra chắc chắn rằng người dùng được phép truy cập vào mạng. 2.1.2. Mô hình chung của bảo mật mạng không dây WLAN  Device Authorisation: xác thực thiết bị theo địa chỉ MAC  Encryption: hỗ trợ WEP, 3DES, TLS  Authentication: xác thực quyền truy nhập  Firewall: quản lý lưu lượng chung  VPN: cho phép client thiết lập phiên VPN 2.2. Những đe dọa an ninh mạng 2.2.1. Những nguy hiểm cho an ninh mạng Bảo mật có thể được định nghĩa như là sự giữ gìn để tránh khỏi việc người khác làm những gì mà người sử dụng không muốn. Các nguy hiểm an ninh có thể đến từ các hacker, những kẻ đột nhập, một tổ chức, người trong nội bộ. 10 2.2.2. Một số kiểu tấn công WLAN cơ bản  Tấn công bị động: không để lại một dấu vết nào chứng tỏ đã có sự hiện diện của hacker trong mạng vì hacker không thật sự kết nối với AP để lắng nghe các gói tin truyền trên đoạn mạng không dây.  Tấn công chủ động: có thể được sử dụng để truy cập vào server và lấy được những dữ liệu có giá trị hay sử dụng đường kết nối Internet của doanh nghiệp để thực hiện những mục đích phá hoại hay thậm chí là thay đổi cấu hình của hạ tầng mạng. Bằng cách kết nối với mạng không dây thông qua AP, hacker có thể xâm nhập sâu hơn vào mạng hoặc có thể thay đổi cấu hình của mạng.  Tấn công chèn ép (Jamming) Jamming là một kỹ thuật được sử dụng đơn giản chỉ để làm hỏng (shut down) mạng không dây của người sử dụng bằng cách gây nghẽn tín hiệu RF.  Tấn công thu hút (Man-in-the-middle Attack): là kiểu tấn công mà hacker sử dụng một AP để đánh cắp các node di động bằng cách gửi tín hiệu RF mạnh hơn AP hợp pháp đến các node đó. Các node di động nhận thấy có AP phát tín hiệu RF tốt hơn nên sẽ kết nối đến AP giả mạo này, truyền dữ liệu có thể là những dữ liệu nhạy cảm đến AP giả mạo và hacker có toàn quyền xử lý. [...]... không phận sự vào phòng đặt máy mạng, dùng ổ khoá máy tính, hoặc cài đặt cơ chế báo động khi có truy nhập vào hệ thống 3.1.1.1 Bức tường lửa (Firewall) Đây là hình thức ngăn chặn sự xâm nhập bất hợp pháp vào mạng nội bộ thông qua tường lửa (firewall) 26 3.2 Giải pháp IPS cho mạng WLAN tại Bệnh viện Giao thông vận tải 3.2.1 Mục tiêu của giải pháp IDS/IPS Bảo vệ hệ thống mạng sử dụng tính năng phát hiện... 2.4.3.4 Giải pháp ngăn ngừa và phát hiện xâm nhập IDS/IPS a Định nghĩa IPS Hệ thống IPS (intrusion prevention system) là một kỹ thuật an ninh mới, kết hợp các ưu điểm của kỹ thuật firewall với hệ thống phát hiện xâm nhập IDS (intrusion detection system), có khả năng phát hiện sự xâm nhập, các cuộc tấn công và tự động ngăn chặn các cuộc tấn công đó b Chức năng của IPS Các giải pháp IPS“Ngăn ngừa Xâm nhập ... người dùng và không đòi hỏi thêm các hình thức an ninh khác lọc (filtering), kiểm soát truy nhập (access control) 2.4.3.3 Phương pháp phát hiện xâm nhập trong mạng không dây WIDS (WLAN Intrusion Detection System) Mục tiêu của việc phát hiện xâm nhập là xác định các hoạt động trái phép, dùng sai, lạm dụng đối với hệ thống máy tính gây ra bởi cả người dùng trong hệ thống lẫn người xâm nhập ngoài hệ thống... nhau 10 m, mỗi tòa đặt 2 AP chuẩn g Mạng có dây: gồm 150 nút mạng, 5 Switch 2960 3.1.2 Thực trạng vấn đề bảo mật mạng WLAN ở Bệnh viện Giao thông vận tải Thông tin hiện nay đứng trước nhiều mối nguy cơ về: thất thoát dữ liệu, mất thông tin, thông tin bị chỉnh sửa, Để bảo vệ hệ thống thông tin cần phải có những giải pháp bảo mật khả thi và hiệu quả Hiện nay hệ thống mạng tại Bệnh viện Giao thông vận... trúc mạng 2.3.1 Kiến trúc mạng WLAN điển hình 2.3.2 Kiến trúc mạng WLAN với giải pháp tường lửa vô tuyến Kiến trúc mạng có thể bị thay đổi bằng cách bổ sung một tường lửa nhận thực vô tuyến điều chỉnh truy nhập tới LAN bằng cách chỉ cho phép người sử dụng qua sau khi họ đã nhận thực 2.4 Các phương thức bảo mật trong WLAN 12 2.4.1 Các giao thức bảo mật chủ yếu  WEP: là một giao thức nhằm bảo vệ sự... Nguyên lý bảo mật hệ thống thông tin 3.1.3.1 Quyền thâm nhập Quyền thâm nhập là quyền truy nhập nhằm kiểm soát các tài nguyên của mạng và quyền hạn trên tài nguyên đó 3.1.3.2 Đăng nhập/ Mật khẩu (Login/Password) Đây là lớp bảo vệ mức độ truy nhập thông tin ở mức độ hệ thống Nhà quản trị cung cấp cho mỗi người dùng một tài khoản (username) và mật khẩu (password), đồng thời kiểm soát mọi hoạt động của mạng. .. chế bảo mật phụ trợ 2.4.2.1 Lọc (filtering) Lọc là cơ chế bảo mật cơ bản có thể sử dụng cùng với WEP hoặc một số giao thức khác Có 3 kiểu lọc cơ bản có thể được sử dụng trong wireless lan:  Lọc SSID Về khái niệm, SSID không thực sự là một khóa mật được sử dụng để bảo vệ sự truy cập cho một mạng không dây vì các điểm truy cập đều quảng bá SSID để SSID trở thành một cơ chế cho việc phân biệt giữa các mạng. .. vụ phát hiện các cuộc tấn công Có hai phương pháp để phát hiện các cuộc tấn công, xâm nhập là dò sự lạm dụng và dò sự không bình thường +) Phương pháp dò sự lạm dụng: phân tích các hoạt động của hệ thống, tìm kiếm các sự kiện giống với các mẫu tấn công đã biết trước +) Phương pháp dò sự không bình thường: nhận dạng ra các hành động không bình thường của mạng  Module phản ứng: Khi modul phát hiện tấn... SSID mạng không dây, vì bất cứ thời điểm nào khi có người dùng hợp pháp kết nối với mạng không dây thì SSID cũng đều được phát dưới dạng văn bản trong sáng  Lọc địa chỉ MAC Kỹ thuật lọc địa chỉ MAC là quá trình người quản trị hệ thống tạo một danh sách trắng để chỉ rõ các địa chỉ MAC nào là xác thực và được quyền kết nối với điểm truy cập Một ưu điểm của kỹ thuật này là dù có ai đó biết SSID mạng không. .. thuộc nhiều vào chất lượng mạng Internet, sự quá tải hay nghẽn mạng có thể ảnh hưởng xấu đến chất lượng truyền tin của các máy trong mạng Đồng thời VPN cũng phụ thuộc vào các nhà cung cấp dịch vụ ISP 19 2.4.3 Giới thiệu các phương pháp nhận thực và chống xâm nhập trái phép nhằm nâng cao khả năng bảo mật của mạng WLAN Chuẩn 802.1x cung cấp đặc tả cho việc điều khiển truy cập mạng dựa trên cổng (port-based) . THÔNG PHẠM HỒNG THÁI NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP BẢO VỆ XÂM NHẬP MẠNG KHÔNG DÂY CHUYÊN NGÀNH: TRUYỀN DỮ LIỆU VÀ MẠNG MÁY TÍNH TÓM TẮT LUẬN VĂN. để giải quyết vấn đề truyền tải thông tin/dữ liệu, hệ thống mạng không dây đã được ứng dụng. Cùng với sự phát triển của mạng di động, mạng không dây