đề tài Giao thức bảo mật wep

đề tài Giao thức bảo mật wep

HỌC VIỆN CỒNG NGHỆ BƢU CHÍNH VIỄN THÔNG CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Page 1 MÔN : BẢO MẬT THÔNG TIN ĐỀ TÀI : GIAO THỨC BẢO MẬT WEP ●●● GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : LÊ PHÚC ●●● ●●● NHÓM THỰC HIỆN : 1. LÊ ANH DŨNG 2. CAO THỊ THANH NHÀN 3. ĐỖ THỊ TIẾN 4. NGUYỄN THỊ DIỆP TÚ ●●● GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 2 I. Giới thiệu chung về bảo mật trong wireless Ngày nay Wireless Lan ngày càng được sử dụng rộng rãi trong cả dân dụng và công nghiệp. Việc chuyển và nhận dữ liệu của các thiết bị Wireless Lan qua môi trường không dây nhờ sử dụng sóng điện từ. Do đó cho phép người dùng có cùng kết nối và dễ dàng di chuyển. Đây cũng là nguyên nhân của nhiều vấn đề bảo mật liên quan đến Wireless: dữ liệu truyền trên môi trường không dây có thể bị bắt lấy một cách dễ dàng. Chính vì không có giới hạn về không gian nên tấn công có thể xảy ra ở bất cứ nơi nào: có thể ở sân bay, hay các văn phòng kế, hay bất cứ nơi nào có thể sử dụng wireless…. Do đó cần có biện pháp xử lí thích hợp khi sử dụng wireless để truyền các dữ kiệu quan trọng. II. Các loại tấn công trong các hệ thống máy tính: 1) Tấn công chủ động: Là loại tấn công thực hiện thay đổi dữ liệu được gửi hoặc tạo ra luồng dữ liệu không trung thực. Có thể chia thành các loại tấn công nhỏ sau: - Giả mạo: được thực hiện bởi chủ thể tấn công bằng cách giả mạo thành một thực thể khác để thu thập thông tin trong các phiên xác thực và sử dụng để xâm nhập vào hệ thống. - Hồi đáp : thực hiện bằng cách bắt dữ liệu một cách thụ động và các gói truyền lại sau đó để xâm nhập hệ thống. - Sửa đổi : một hoặc một vài phần của thông tin nguyên thủy được thay đổi hoặc lưu lại. 2) Tấn công thụ động: Dạng tấn công này rất nguy hiểm vì nó rất khó bị phát hiện do không để lại dấu vết sau khi tấn công. Tấn công được thực hiện bằng cách lắng nghe và bắt các gói tin đang truyền. 3) Tóm lại: Tất cả các loại tấn công ít nhiều đều gây ảnh hưởng đến tính bảo mật của hệ thống. Do đó, ngay từ những phiên bản đầu tiên của Wireless Lan vấn đề bảo mật đã được đặt lên hàng đầu. Bảo mật trong Wireless Lan cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ sau: - Tin cẩn : bảo vệ dữ liệu truyền trên kênh truyền khỏi các loại tấn công thụ động nhằm lấy thông tin đươc gửi, được thực hiện thông qua phương pháp mã hóa. GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 3 - Kiểm soát truy cập : đảm bảo chỉ những máy được cho phép mới được phép truy cập vào. - Xác thực : đảm bảo gói tin được gửi từ các máy cho phép, tức là nó đảm bảo phía trong phiên truyền không bị giả mạo. - Toàn vẹn : đảm bỏa tính toàn vẹn của dữ liệu, thông điệp không bị thay đổi hay nhân bản. III. Giao thức WEP: WEP(Wired Equivalent Privacy)nghĩa là bảo mật tương đương mạng có dây(Wire LAN). Khái niệm này là một phần trong chuẩn IEEE 802.11. Theo định nghĩa, WE P được thiết kế để đảm bảo tính bảo mật cho mạng không dây đạt mức độ như mạng nối cáp truyền thống. Đối với mạng LAN (định nghĩa theo chuẩn IEEE 802.3) bảo mật dữ liệu đường truyền đối với các tấn công bên ngoài được đảm bảo qua biện pháp giới hạn vật lý, hacker không thể truy suất trực tiếp đến hệ thống đường truyền cáp. Do đó chuẩn 802.3 không đặt ra vấn đề mã hóa dữ liệu để chống lại các truy cập trái phép. Đối với chuẩn 802.11, do đặc tính của mạng không dây là không giới hạn về mặt vật lý truy cập đến đường truyền , bất cứ ai trong vùng phủ sóng đều có thể truy cập dữ liệu nếu không được bảo vệ do đó vấn đề mã hóa dữ liệu được đặt lên hàng đầu. 1. Mã hóa trong WEP WEP mã hóa bằng cách sử dụng thuật toán RC4 để tạo ra một chuỗi giả ngẫu nhiên từ khóa đã được chia sẻ và qui ước trước đó. Chuỗi giả ngẫu nhiên này sau đó được X-OR với chuỗi dữ liệu để tạo thành gói mã hóa ở phía phát. Ở phía thu, máy thu sẽ thực hiện tạo lại chuỗi giả ngẫu nhiên cũng từ khóa dung chung và X-OR chuỗi này với gói mã hóa để tái tạo lại dữ liệu. Thuật toa ́ n RC4: RC4 là giải thuật mã hóa đối xứng được thiết kê bởi Ron Rivest (một trong những người phát minh ra giải thuật mã hóa bất đối xứng RSA) vào năm 1987. RC4 là một thuật toán mã dòng (Stream cipher), có cấu trúc đơn giản, được ứng dụng trong bảo mật Web (SSL/TSL) và trong mạng không dây (WEP). Thuật toán dựa vào hoán vị ngẫu nhiên.Key hòan tòan độc lập với plaintext .Chiều dài key từ 1 đến 256 bytes (8 đến 2048 bits) được sử dụng để khởi tạo bảng trạng thái vector S,mỗi thành phần là S[0],S[1],S[2], .Bảng trạng thái được sử dụng để sinh hoán vị ngẫu nhiên giả và dòng key ngẫu nhiên .Để mã hóa dữ liệu,ta lấy từng key sinh ra ngẫu nhiên XOR với từng bytes plaintext tạo ra byte ciphertext .Sau 256 bytes,key được lặp lại,Qúa trình tiếp tục,cứ 1 bytes plaintext được XOR cùng 1 key sinh ra ngẫu nhiên tạo thành cirphertext,lần lượt cho đến hết plaintext,tạo thành một dòng cirphertext truyền đi. GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 4 Giải mã là quá trình ngược lại của mã hóa,dòng cirphertext sẽ được XOR cùng key sinh ra ngẫu nhiên,theo cách mã hóa sẽ tạo thành plaintext ban đầu. Các bước của thuật toán: 1-Khởi tạo bảng vector trạng thái S. 2-Tạo bảng vectơ key với key chọn. 3-Tạo hoán vị của S 4-Sinh key 5-XOR để mã hóa hoặc giải mã 1-Khởi tạo bảng vector trạng thái S: for (int i=0; i<256;i++){ S[i]=i;} 2-Tạo bảng vector key với key đã chọn for(int i=0; i<256 ;i++){ T[i]=K[i mod keylen]; } Trong đó: K là mảng chuỗi chứa key đã chọn. GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 5 keylen : chiều dài key đã chọn ,nó tùy vào người đem dữ liệu mã hóa,keylen từ 1 đến 256. Thuật toán RC4 cho phép chiều dài của khóa thay đổi có thể lên đến 256 bit. Chuẩn 802.11 đòi hỏi bắt buộc các thiết bị WEP phải hỗ trợ chiều dài khóa tối thiểu là 40 bit, đồng thời đảm bảo tùy trọn hỗ trợ cho các khóa dài hơn. Hiện nay đa số các thiết bị không dây hỗ trợ WEP với 3 chiều dài khóa: 40 bit, 64 bit và 128 bit. 3- Tạo hoán vị của S int j=0; for(int i=0 ;i<256;i++){ j=(j+S[i]+T[i])mod 256; Hoanvi(S[i],S[j]); 4-Sinh key int i,j =0; while(true){ //đọc file plaintext hoặc cirphhertext,theo kiểu từng byte i=(i+1)mod 256; j=(j+S[i])mod 256; Hoanvi(S[i],S[j]); t=(S[i]+S[j])mod 256; k=S[t]; } 5-Mã hóa hoặc giải mã Mã hóa : Tại bước 4,ngay khi key vừa sinh ra được XOR với plaintext theo từng byte được đọc vào.Kết thúc viêc đọc plaintext,thì quá trình mã hóa kết thúc. Gỉải mã : quá trình này tương tự mã hóa,ta chỉ cần thay plaintext bằng cirphertext GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 6 Với phương thức mã hóa RC4, WEP cung cấp tính bảo mật và toàn vẹn thông tin trên mạng không dây, và cũng được xem như là một phương thức kiểm soát truy cập. Một máy nối mạng không dây muốn truy cập đến Access Point(AP) hoặc muốn giải mã hoặc thay đổi dữ liệu trên đường truyền cần phải có khóa WEP chính xác. Tuy nhiên những phát hiện gần đây của giới phân tích an ninh cho thấy rằng nếu bắt được một số lượng lớn dữ liệu đã mã hóa bằng giao thức WEP và sử dụng công thức thích hợp có thể dò tìm được chính xác khóa WEP trong thời gian ngắn. điểm yếu này là do lỗ hổng trong cách thức sử dụng phương pháp mã hóa RC4 của giao thức WEP. Giải thuật mật mã: Mã hóa dữ liệu dựa vào các giải thuật mật mã để làm ngẫu nhiên hóa dữ liệu. Có hai loại mật mã được sử dụng là mật mã chuỗi và mật mã khối. WEP dùng phương pháp mật mã chuỗi sử dụng RC4. Cả mật mã chuỗi và mật mã khối đều hoạt động bằng cách tạo ra chuỗi mã hóa từ một khóa bí mật có sẵn. Sau đó chuỗi mã hóa được trộn với dữ liệu tạo thành thông điệp mã hóa ở ngõ ra. Mật mã chuỗi tạo ra chuỗi mã hóa liên tục dựa trên khóa có sẵn. Mật mã chuỗi có giải thuật ngắn và hiệu quả, không đòi hỏi nhiều tài nguyên xử lí của hệ thống. Minh họa hoạt động của mật mã chuỗi như sau: Quá trình mã hóa luôn bắt đầu với thông điệp Plaintext muốn mã hóa. GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 7 - Bước 1: WEP tạo ra 32 bits kiểm tra CRC (Cyclic Redundance Check) để kiểm tra toàn bộ thông điệp. WEP gọi đây là giá trị kiểm tra toàn diện (integrity check bit), giá trị này được nối vào phần đầu của Plaintext - Bước 2: lấy secret key nối vào phần đầu của IV(initialization vector), sau đó kết quả này được đưa đến bộ tạo số giả ngẫu nhiên RC4 tạo ra chuỗi mật mã (keystream). Keystream là chuỗi nhị phân có chiều dài bằng chiều dài của plaintext cộng với chiều dài CRC. - Bước 3: X-OR chuỗi plaintext đã có CRC với keystream thu được chuỗi dữ liệu mã hóa (ciphertext), sau đó thêm IV( không được mã hóa) vào phần cuối của ciphertext. Quá trình mã hóa dữ liệu hoàn thành. Mã hóa khung WEP Hạn chế của giải thuật mật mã là cùng một chuỗi dữ liệu đầu vào thì sẽ cho ra ở ngõ ra cùng một chuỗi mã hóa. Tính chất này tạo nên một lỗ hổng bảo mật vì máy thứ ba khi nhận được chuỗi mã hóa có thể suy ngược lại thông tin về dữ liệu ban đầu. Để khắc phục điều này một số kĩ thuật mã hóa sử dụng Vector khởi động.  Vector khởi động: Vector khởi động (IV: Initialization Vector) là một số được thêm vào khóa nhằm mục đích làm thay đổi chuỗi mã hóa. IV sẽ được nối vào trước khi chuỗi khóa được sinh ra. Lúc này khóa dùng để mã hóa gồm IV và khóa được chia sẻ bởi các máy. GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 8 IV KEY KEY Stream 4567 Ciphertext ABCD Plaintext Data cipher XOR Mật mã chuỗi dùng vector khởi động. IV là chuỗi số nhị phân 24 bit. Một trong những thiếu sót của mật mã RC4 là không xác định rõ cách tao ra IV. Trong chuẩn 802.11 khuyến khích IV được thay đổi trên mỗi Frame gửi. Bằng cách thêm vào IV và thay đổi IV sau mỗi Frame bằng cách chọn một số ngẫu nhiên từ 1 đến 16777215, nếu cùng một Frame dữ liệu được gửi đi hai lần, chuỗi mã hóa đầu ra sẽ khác nhau cho mỗi Frame. Trường hợp IV lặp lại gọi là IV collision. Bằng cách theo dõi tất cả các gói tin truyền đi thì hacker có thể phát hiện khi nào IV collision xảy ra. Từ IV giống nhau, hacker có thể phân tích tìm được keystream dựa trên nguyên tắc : X-OR hai ciphertext với nhau thì nhận được kết quả giống với việc hai plaintext với nhau. Tấn công chuỗi khóa. GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 9 Để tránh lặp lại chuỗi mã hóa với cùng chuỗi dữ liệu, WEP sử dụng 24 bit IV, 24 bit IV được thêm vào khóa trước khi được xử lý bởi RC4. Hình sau minh họa một Frame được mã hóa bởi WEP: IV được thay đổi trên mỗi frame để tránh bị lặp lại. Sự lặp lại IV xảy ra khi cùng một IV và khóa được sử dụng, kết quả là cùng một chuỗi mã hóa được sử dụng để mã hóa frame. Mã hóa WEP chỉ mã hóa phần dữ liệu của Frame truyền và được sử dụng trong quá trình xác thực Shared Key. WEP mã hóa các trường sau trong frame dữ liệu: - Phần dữ liệu. - Giá trị kiểm tra. Tất cả các trường khác đều được truyền không mã hóa. IV phải được truyền không mã hóa để máy nhận có thể sử dụng để giải mã dữ liệu và giá trị kiểm tra. Quá trình mã hóa, gửi, nhận và giải mã dữ liệu sử dụng WEP: GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 10 Plain text Data Frame Key IV Key Stream Plain Text Frame Fragment Plain Text Frame Fragment with ICV Cipher Text Frame Fragment with ICV Fragmenter ICV WEP MIXER (XOR) Encryption Process Key IV Key Stream Plain Text Frame Fragment Plain Text Frame Fragment with ICV Cipher Text Frame Fragment with ICV ICV WEP MIXER (XOR) Discard Bad ICV Frame Decryption Process 2. Phƣơng pháp xác thực: Ngoài việc mã hóa, chuẩn 802.11 còn định nghĩa 32 bit đảm bảo tính nguyên vẹn của frame. 32 bit này cho phép phía nhận biết frame nhận được là nguyên vẹn, không bị thay đổi. 32 bit này gọi là giá trị kiểm tra (ICV: Integrity Check Value) ICV được tính trên tất cả các trường của frame sử dụng CRC-32. Phía phát tính giá trị này và đưa kết quả vào trường ICV, để tránh máy thứ 3 có thể thấy ICV, ICV cũng được mã hóa bằng WEP. Ở phía thu, frame được giải mã, tính ICV và so sánh với giá trị ICV trong frame nhận được, nếu hai giá trị này giống nhau thì frame được coi như là nguyên vẹn, ngược lại, hai giá trị này không giống nhau thì frame sẽ bị hủy. Mô tả hoạt động của ICV: [...]... response 5 .WEP Data Frame to wired network Client WEP KEY 123456 AP WEP KEY 112233 6.Key mismatched Frame discarded Xác thực Open với khoá WEP khác nhau GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 11 Điểm yếu trong xác thực Open: Xác thực Open không cung cấp phương pháp giúp Access Point xác định xem client có hợp lệ không Thiếu sót này là điểm yếu bảo mật khi mã hoá WEP không được sử dụng Ngay cả khi có sử dụng WEP, xác... wireless trong mạng GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 16 Để nâng cao mức độ bảo mật cho WEP đồng thời gây khó khăn cho hacker khi dùng công cụ dò tìm khóa WEP, các biện pháp sau được đề nghị: - - Tiến hành phương pháp thay đổi khóa WEP định kì Do WEP không thể thay đổi khóa tự động nên việct thay đổi khóa định kì sẽ gây khó khăn cho người sử dụng Mặc dù vậy, nếu không thể thay đổi khóa WEP được thường xuyên... thời điểm hiện nay, một số các thiết bị Wifi mới đã hỗ trợ WPA, WPA2, giải quyết được vấn đề bảo mật của WEP 7) Các cách tấn công: Các Giải Pháp Tấn Công WEP: GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 17 Tấn công và phòng chống trong mạng WLAN là vấn đề được quan tâm rất nhiều hiện nay không chỉ là các chuyên gia trong lĩnh vực bảo mật mà còn là quan tâm của rất nhiều người đang dùng mạng WLAN Nhiều giải pháp tấn công... lựong dữ liệu có thể là dấu hiệu của một cuộc tấn công WEP, cho phép người quản trị mạng phát hiện và áp dụng các biện pháp phòng chống kịp thời Tƣơng lai của WEP: Như chúng ta đã biết, WEP có thể được coi như một cơ chế bảo mật ở mức độ thấp nhất vì vậy WEP không cung cấp độ bảo mật cần thiết cho đa số các ứng dụng không dây cần độ an toàn cao WEP có thể bị bẻ khóa dễ dàng bằng các công cụ sẵn có Điều... vấn đề trong WEP vì giá trị IV được truyền đi ở dạng GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 15 không mã hóa và đặt trong header của gói dữ liệu Ai bắt được gói dữ liệu trên mạng cũng có thể thấy được Với độ dài 24 bit, giá trị cảu IV dao động trong khoảng 16 777 216 trường hợp Khi có collision Hacker có thể bắt gói dữ liệu và tìm ra được khóa WEP Lỗ hổng thuyết phục và nguy hiểm nhất là có thể tạo được khóa WEP. .. khóa WEP là phương thức điều khiển truy cập Quá trình xác thực Shared key được mô tả trong hình sau: Quá trình xác thực Shared Key Điểm yếu trong xác thực Shared Key: Quá trình xác thực Shared Key yêu cầu client sử dụng khoá WEP để mã hoá frame thử thách từ Access Point Access Point xác thực client bằng cách giải mã gói mã hoá của client xem gói giải mã có giống gói thử thách không GIAO THỨC BẢO MẬT WEP. .. này, máy tấn công có được chuỗi mật mã Từ đó, chuỗi mật mã này có thể dùng để giải mã các gói có cùng IV cũng như gửi các gói mã hóa hợp lệ sử dụng chuỗi mật mã có được để tấn công các máy khác trong mạng GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 13 Điểm yếu bảo mật trong xác thực Shared Key 3) Thuật toán CRC32: -CRC là một loại mã phát hiện lỗi Cách tính toán của nó giống như phép toán chia số dài trong đó thương... tối ƣu cho WEP: Mặc dù không hẳn là một điểm yếu nhưng WEP chỉ hỗ trợ khóa tĩnh được chia sẻ trước Quá trình xác thực trong 802.11 là xác thực thiệt bị chứ không xác thực người sử dụng thiết bị, khi card wireless bị mất thì nó trở thành vấn đề bảo mật trong mạng WLAN Người quản trị mạng phải tốn rất nhiều công sức và thời gian để gán khóa WEP lại cho tất cả thiết bị wireless trong mạng Vấn đề gán khóa... là do cách mà WEP tạo ra chuỗi mật mã Chưong trình AirSnort khai thác lỗ hổng này và chứng minh khóa WEP 40 hay 104 bit có thể tìm được khi phân tích 4 triệu frame Trong các mạng Wireless LAN có mật độ cao, khóa WEP có thể tìm được sau khoảng 1 giờ Tuy nhiên hiện nay khả năng phá hoại mạng dùng WEP rất nhanh Sau khi mất chưa đến một phút để chặn dữ liệu (gần 100 000 gói tin), có thể phá WEP chỉ trong... jamming thì rất tốn kém, giá của thiết bị rất mắc tiền, kết quả đạt được chỉ là tạm thời shut down mạng trong thời gian ngắn GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 22 e) Kết Hợp Các Giải PhápTấn Công Dựa vào những lỗ hổng trong mã hóa WEP và chuẩn 802.11 mà hacker có thể tấn công lấy khóa WEP và dữ liệu dễ dàng Đi sâu vào xem các quá trình từ nghe lén, gây rối đến tấn công sâu vào mạng của hacker i) Tấn công plantext(plantext . WPA2, giải quyết được vấn đề bảo mật của WEP 7) Các cách tấn công: Các Giải Pháp Tấn Công WEP: GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 18 Tấn. plaintext bằng cirphertext GIAO THỨC BẢO MẬT WEP Page 6 Với phương thức mã hóa RC4, WEP cung cấp tính bảo mật và toàn vẹn thông tin trên mạng