Xây dựng hệ thống quản lý truy nhập mạng WIFI cho trường cao đẳng nghề điện biên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ TRUY NHẬP MẠNG WIFI CHO TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐIỆN BIÊN NGUYỄN PHÚ HOÀNG HÀ NỘI - 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ TRUY NHẬP MẠNG WIFI CHO TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐIỆN BIÊN NGUYỄN PHÚ HỒNG CHUN NGHÀNH: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN MÃ SỐ: 60480201 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN QUANG HOAN HÀ NỘI - 2015 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan chương trình nghiên cứu riêng em Kết đạt luận văn: “Xây dựng hệ thống quản lý truy nhập mạng Wifi cho trường Cao đẳng nghề Điện Biên” em thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Quang Hoan Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Em xin hồn tồn chịu trách nhiệm cho lời cam đoan Hà Nội, tháng 12 năm 2015 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Phú Hoàng i LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Quang Hoan, thầy tận tình hướng dẫn, bảo đồng thời cung cấp tài liệu quý liên quan trình em thực luận văn Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giảng dạy cung cấp kiến thức cho em suốt trình em học tập Viện Đại học Mở Hà Nội Tuy em có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn tất nhiệt tình lực khơng thể tránh khỏi thiếu sót, mong nhận đóng góp q báu q thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 12 năm 2015 TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Phú Hoàng ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục lục iii Bảng danh sách từ viết tắt v Danh mục bảng biểu vi Danh mục hình vii Mở đầu Chương 1: Tổng quan mạng không dây bảo mật mạng không dây 1.1 Một số ứng dụng, phần mềm quản lý truy cập Wifi nước giới 1.1.1 Thế giới 1.1.2 Trong nước 1.2 Tổng quan mạng không dây 1.3 Các thiết bị ứng dụng hệ thống Wireless LAN 10 1.3.1 Các thiết bị 10 1.3.2 Ứng dụng hệ thống WLAN 11 1.3.3 Ưu, nhược điểm WLAN 12 1.3.4 Các chuẩn thông dụng WLAN 13 1.3.5 Nguyên lí hoạt động mạng không dây 16 1.3 Bảo mật mạng không dây 17 1.3.1 Một số hình thức công xâm nhập phổ biến 17 1.3.2 Các phương pháp bảo mật cho mạng không dây 19 1.4 Kết luận chương 23 Chương 2: Khảo sát phân tích hệ thống mạng Trường Cao đẳng nghề Điện Biên 24 2.1 Khảo sát hệ thống mạng trường Cao đẳng nghề Điện Biên 24 2.1.1 Mô tả hệ thống khu nhà trường 24 2.1.2 Nhược điểm hệ thống mạng 26 2.1.3 Các trang thiết bị 27 2.2 Khảo sát hệ thống mạng số trường khác 27 2.3 Phân tích, thiết kế hệ thống mạng Wifi cho trường CĐ nghề Điện Biên 28 2.3.1 Thiết kế hệ thống mạng 29 2.3.2 Cấu hình Access Point 33 2.3.3 Thiết bị quản lý tập trung 36 iii 2.4 Trang thiết bị cho hệ thống 36 2.5 Các ưu điểm hệ thống 36 2.6 Kết luận chương 37 Chương 3: Thực nghiệm, ứng dụng Squid Proxy Server cho hệ thống mạng Trường Cao đẳng nghề Điện Biên 38 3.1 Cơ chế hoạt động 38 3.2 Cài đặt Squid Server 39 3.2.1 Phần cứng 39 3.2.2 Cài đặt 39 3.2.3 Cấu hình Squid Server 40 3.3 Tạo cấu hình theo quy tắc Squid Server 41 3.3.1 Access Control List 41 3.3.2 ACL type 41 3.3.3 Giới hạn dung lượng 49 3.4 Chứng thực NCSA 49 3.5 Một số kết thực tiễn 51 3.5.1 Khởi động Squid Proxy Server 51 3.5.2 Cấm người dùng tải tệp tin có định dạng định sẵn 51 3.5.3 Cấm người dùng truy cập trang web định sẵn 52 3.5.4 Tự động chuyển link sang trang web khác truy cập vào trang bị cấm truy cập 54 3.5.5 Quy định người dùng tải xuống tệp tin theo dung lượng quy định 55 3.5.6 Quy định người dùng tải lên tệp tin theo dung lượng quy định 55 3.5.7 Quy định người dùng truy cập theo thời gian quy định 55 3.5.8 Quy định người dùng truy cập theo cổng 56 3.5.9 Quy định người dùng truy cập theo giao thức 57 3.5.10 Chặn người dùng truy cập Website theo danh sách Squid 57 3.5.11 Xem log 57 3.6 Kết luận chương 58 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 PHỤ LỤC 62 iv BẢNG DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ Tiếng Anh Tiếng Việt ICP Internet Cache Protocol Giao thức chuyển đổi thông tin AP Access Point Điểm truy cập Data Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa liệu Internet Protocol Giao thức internet FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy tần DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình tự động DES IP IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Tiêu chuẩn truyền liệu ISM Industrial, Scientific and Medical Băng tần MAC Media Access Control Giao thức mạng MIMO Multiple-Input, Multiple-Output Công nghệ truyền không dây Orthogonal Frequency Division Phương pháp điều chế đa sóng Multiplex ngang PAN Personal Area Network Mạng khu vực cá nhân PDA Personal Digital Associasion Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân SGI Short Guard Interval Kỹ thuật cải thiện tốc độ OFDM LDAP ACL Lightweight Directory Access Protocol Access Control List dịch vụ thư mục Danh sách quản lý truy cập WLAN Wireless Local Area Network PCI Giao thức truy cập nhanh Mạng cục không dây Peripheral Component Interconnect Chuẩn truyền liệu HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn OSI Open Systems Interconnection Mơ hình tham chiếu LLC Logical Link Control Điều khiển liên kết lôgic WPA Wi-Fi protected access HTTP Giao thức an ninh mạng không dây v DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các thiết bị mạng 27 Bảng 2.2: Một số thiết bị mạng cho hệ thống 36 Bảng 3.1: Danh sách ngày viết tắt 45 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Phần mềm quản lý truy cập Antamedia HotSpot Hình 1.2: Giao diện quản lý phần mềm Wireless Network Watcher Hình 1.3: Phần mềm Maxidix Wifi Suite Hình 1.4: Phần mềm quản lý phòng máy Gcafe Plus Hình 1.5: Phần mềm quản lý phòng máy CMS Hình 1.6: Card mạng khơng dây 10 Hình 1.7: Access Point 10 Hình 1.8: Access Role 11 Hình 1.9: Dải tần 5Ghz 14 Hình 1.10: Lọc địa MAC 20 Hình 1.11: Lọc giao thức 21 Hình 2.1: Mơ hình mạng trường Cao đẳng nghề Điện Biên 25 Hình 2.3: Mơ hình mạng Wifi 29 Hình 2.4: Roaming 32 Hình 2.5: Giao diện nhập địa IP cho máy tính 34 Hình 2.6: Màn hình đăng nhập vào trang quản lý Wifi 35 Hình 3.1: Mơ hình hoạt động Squid Proxy Server 38 Hình 3.2: Cấm tải tệp tin exe 52 Hình 3.3: Cấm Client truy cập trang web có link 24h.com.vn 53 Hình 3.4: Trang web 24h.com.vn 53 Hình 3.5: Trang web google.com 54 Hình 3.6: Tệp tin tải xuống có dung lượng tối đa 3,277KB 55 Hình 3.7: Cấm học viên vào mạng học 56 Hình 3.8: Hình ảnh file access.log 58 vii MỞ ĐẦU Công nghệ Thông tin giúp cho đời sống xã hội ngày phong phú, thúc đẩy phát triển mặt kinh tế quốc dân từ kinh tế, trị xã hội đến văn hóa, giáo dục thu hẹp khoảng cách mặt địa lý vùng lãnh thổ, đất nước, châu lục đặc biệt người người Trong đó, cơng nghệ mạng khơng dây - Wireless phát triển vượt bậc ngành Công nghệ Thơng tin, có ưu điểm vượt trội mà cơng nghệ trước khơng có kết nối Internet, máy in, máy Fax thiết bị khác mà khơng cần sử dụng tới dây mạng Ngồi ra, cơng nghệ khơng dây cịn giúp truy cập Internet tài nguyên mạng theo thời gian thực, giúp trì kết nối cho người địa điểm Việc triển khai mạng không dây đơn giản hơn, chi phí thấp nhiều so với mạng có dây mạng khơng dây cắt bỏ phần chi phí lớn từ hệ thống dây mạng, router, switch mà hệ thống mạng dây phải có xây dựng Việc chia sẻ internet cho hệ thống mạng nội bộ, cho nhân viên cần thiết cho doanh nghiệp Đặc biệt, trường Cao đẳng nghề Điện Biên, học viên truy cập vào hệ thống mạng khơng dây với mục đích lướt web, chơi game, nghe nhạc, xem phim Nhưng với chia sẻ toàn cục dẫn đến nhiều vấn đề an tồn, bảo mật sách hệ thống * Mục đích đề tài Tập trung, nghiên cứu hệ thống mạng nội bộ, Wifi nhằm xây dựng hệ thống quản lý, nâng cao chất lượng hệ thống phân quyền truy cập theo thời gian cho cán bộ, giảng viên, học viên trường Cao đẳng nghề Điện Biên * Một số phương pháp nghiên cứu, triển khai Khảo sát, phân tích thiết kế hệ thống mạng trường Cao đẳng nghề Điện Biên Triển khai trang bị số thiết bị máy chủ, phát Wifi chun dụng có cơng suất lớn, thiết bị vật tư mạng Hình 3.3: Cấm Client truy cập trang web có link 24h.com.vn Khi bỏ cấm trang web 24h.com.vn, Client vào trang web bình thường hình 3.4 Hình 3.4: Trang web 24h.com.vn 53 3.5.4 Tự động chuyển link sang trang web khác truy cập vào trang bị cấm truy cập Tạo quy tắc redirect trang web Squid Proxy Server Deny_info http://google.com TrangCamTruyCap #TrangCamTruyCap acl trên, phải có dịng để biết rule áp dụng acl Hình 3.5: Trang web google.com 54 3.5.5 Quy định người dùng tải xuống tệp tin theo dung lượng quy định Tạo quy tắc tải xuống tệp tin theo dung lượng Squid Proxy Server acl LAN src 172.16.0.0/16 reply_body_max_size MB LAN Hình 3.6: Tệp tin tải xuống có dung lượng tối đa 3,277KB 3.5.6 Quy định người dùng tải lên tệp tin theo dung lượng quy định Tạo quy tắc tải lên tệp tin theo dung lượng Squid Proxy Server acl LAN src 172.16.0.0/16 request_body_max_size MB LAN Tương tự việc tải xuống, người dùng tải lên với dung lượng tối đa 4MB 3.5.7 Quy định người dùng truy cập theo thời gian quy định Tạo quy tắc truy cập theo thời gian quy định Squid Proxy Server# Add this to the bottom of the ACL section of squid.conf 55 acl ipduocphep src 172.16.0.0/16 acl gioduocphep time M T W H F 12:00-13#đ:00 http_access deny ipcam http_access allow ipduocphep gioduocphep Trong khoảng thời gian từ 12-13h chơi, học viên phép truy cập Ngoài thời gian học, học viên không phép truy cập internet (Hình 3.7) Đây lệnh cấp học viên truy cập internet, cán bộ, giảng viên tòa nhà Hiệu sử dụng bình thường khơng áp dụng cấp truy cập Hình 3.7: Cấm học viên vào mạng học 3.5.8 Quy định người dùng truy cập theo cổng Tạo quy tắc truy cập theo cổng Squid Proxy Server #Add this to the bottom of the ACL section of squid.conf acl httpports port 80 8000-8010 8080 http_access allow httpports 56 3.5.9 Quy định người dùng truy cập theo giao thức Tạo quy tắc truy cập theo giao thức Squid Proxy Server #Add this to the bottom of the ACL section of squid.conf acl FTP proto FTP http_access deny FTP 3.5.10 Chặn người dùng truy cập Website theo danh sách Squid Tạo file text liệt kê domain cần chặn Định nghĩa danh sách điều khiển truy cập tương ứng Khởi động lại dịch vụ Squid Tạo danh sách domain cần phải chặn [root@hoang ~]# nano /etc/squid/chanwebsite Liệt kê website cần chặn a.com b.com c.com d.com Lưu lại file text kể tiếp tục chỉnh sửa file squid.conf [root@hoang ~]# nano /etc/squid/squid.conf Thêm dòng luật cho phép chặn theo list danh sách vừa tạo acl chan-website dstdomain "/etc/squid/chanwebsite " http_access deny chanwebsite 3.5.11 Xem log Người quản trị muốn kiểm tra xem tài khoản giáo viên, giảng viên có bị học viên biết hay khơng kiểm tra file access.log 57 Hình 3.8: Hình ảnh file access.log Trong access log ghi lại, có nhiều trường thơng tin thể như: thời gian trả lời tính mili giây, địa IP client, trạng thái yêu cầu HTTP status code, kích thước trả lời (bao gồm HTTP header), phương thức yêu cầu (GET, DELETE, POST, PUT, ), url, username(nếu có chứng thực), ip server đích, loại file trả lời,… Nếu có máy sử dụng tài khoản giáo viên, giảng viên access.log cho thấy điều 3.6 Kết luận chương Việc sử dụng máy chủ cài đặt Squid, hệ thống mạng trường Cao đẳng nghề Điện Biên trở nên an toàn, bảo mật Khi truy cập Wifi, giáo viên, giảng viên hay học viên người quản trị phân quyền tài khoản nhằm đảm bảo gây nguy hại cho hệ thống mạng nội bộ, ngăn chặn từ xa việc truy cập trái phép, chặn truy cập Internet học 58 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI “Nghiên cứu xây dựng hệ thống quản lý truy cập Wifi cho trường Cao đẳng nghề Điện Biên” đề tài mang tính thực tế cao mà việc quản lý việc truy cập internet trường trở thành vấn đề thiết yếu Tuy nhiên, hạn hẹp thời gian trình độ nên hệ thống Proxy Server đề tài đáp ứng yêu cầu bản, đưa vào thực tế sử dụng chắn phải cần nâng cấp, phát triển nhiều Sau thời gian tìm hiểu đề tài “Xây dựng hệ thống quản lý truy cập mạng Wifi cho trường Cao đẳng nghề Điện Biên”, em thu kết định sau: - Tìm hiểu hệ thống mạng mặt hạn chế trường Cao đẳng nghề Điện Biên - Đề xuất thêm mơ hình mạng phù hợp với sở hạ tầng trường - Tìm hiểu nghiên cứu hệ thống Proxy Server tảng mã nguồn mở - Xây dựng hệ thống sách truy cập mạng, giúp việc quản lý truy cập mạng dễ dàng như: • Cấm vào số trang web định • Cấm tải số file với định dạng định • Cân tải băng thơng người dùng • Xây dựng tài khoản dành riêng cho giáo viên, giảng viên học viên • Xây dựng thời gian truy cập internet Một số mặt hạn chế xây dựng hệ thống • Chỉ xây dựng hệ thống mạng nội bộ, chưa có điều kiện để xây dựng hệ thống lớn • Xây dựng sách truy cập mạng trường cịn nhiều thiếu sót 59 Hướng phát triển đề tài Trong thời gian tới, em cố gắng hoàn thiện hệ thống khắc phục hạn chế nêu phát triển hệ thống mạng Wifi với thiết bị mạng đại nhằm tối ưu Do thời gian trình độ có hạn nên việc thực đề tài em gặp nhiều khó khăn hạn chế Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy, cô giáo bạn để khắc phục thiếu sót đề tài 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tiếng Việt [1] Hồng Ngơ Định, Võ Minh Hùng, Bùi Văn Nam, Đồ án Tìm hiểu mạng LAN không dây, Cao đẳng công nghệ quản trị SONADEZI, 2011 [2] Hồng Phúc (2004), Quản trị Hệ thống Unix dành cho người bắt đầu, Nhà xuất Giao thông vận tải, [4] Nguyễn Nam Thuận (2010), Thiết kế giải pháp mạng không dây, NXB Giao thông Vận tải [5] Nguyễn Hồng Tuấn (2009), Mạng ứng dụng không dây, NXB Giao thông Vận tải [6] Trương Hồng Vỹ (2009), Căn mạng khơng dây, NXB Hải Phòng B Tiếng Anh [7] Michael Miller (2009), Wireless Networking, Nishant Soni [8] Kulbir Saini, Squid Proxy Server beginner guide, 2011 C Internet [9] http://forum.itlab.com.vn/threads/tim-hieu-ve-wifi.1253/ truy cập ngày [10] http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-thiet-ke-va-xay-dung-mang-wireless-chodoanh-nghiep-6770/ truy cập ngày [11] http://www.c10mt.com/2012/08/CongNgheMangKhongDay.html truy cập ngày [12] http://www.antamediacafe.com [13] http://www.nirsoft.net/utils/wireless_network_watcher.html [14] http://nega.vn/quan-net/ved-tiep-tuc-khang-dinh-gcafe-la-hang-chinh-chu/ [15] http://csm.zing.vn/ [16] http:// Maxidix.com 61 PHỤ LỤC Thiết bị Wifi Outdoor OWL 800 - Tích hợp chuẩn 802.11 a/b/g với hai khe PCI-mini bổ sung dùng để mở rộng - Cung cấp nhiều chế độ hoạt động bao gồm: Point-to-Point, Point-to-MultiPoint Bridge, AP trạm Gateway AP - OWL800 có tác dụng ngăn tín hiệu suy giảm - Chuẩn N cho phép nhiều lựa chọn anten linh hoạt thật chuyên nghiệp - Những anten gắn trực tiếp thiết bị OWL800, kết nối gần với nó, để giảm thiểu việc tín hiệu - Hai băng tần (2.4 GHz GHz) với nhiều kênh phát cho phép chọn kênh phù hợp để tránh trùng kênh với nơi lân cận, giúp sóng khơng bị nhiễu - Mỗi module Radio cấu hình thành AP WDS độc lập Số module lên đến để phục vụ việc phát sóng với thiết bị OWL800 62 - Khả chịu thời tiết khắc nghiệt -30oC-70oC; 15kv - Tăng cường chế bảo mật dựa chuẩn 802.11 - Mơ hình với ăng-ten tích hợp mơ hình với kết nối (phải mua ăng-ten, bán riêng) cho linh hoạt triển khai - Thiết kế đặc biệt cho dễ dàng cài đặt hoạt động Antenne Solid Dish Antenna Antenna highly-directional phát beam tín hiệu hẹp có độ lợi lớn loại anten antenna highly-directional thiết bị thường có hình lịng chão hay dạng đĩa Những antenna lý tưởng cho khoảng cách xa, kết nối không dây point-to-point Product Name 21 dBi Solid Dish Antenna Frequency 2.4 GHz to 2.83 GHz Product Type Dish Antenna Antenna Range 37 km @ 9Mbps Outdoor Approximate 19 km @ 54Mbps Outdoor Approximate 63 Thiết bị chống sét TerraStat TS-500 Thiết bị bảo vệ hệ thống truyền liệu thiết bị đắt tiền, ta thiết lập hệ thống chống sét thiết bị anten đưa lên cao hệ thơng chống sét la cần thiết Sử dụng TerraStat TS-500 dòng sản phẩm tán sét phát triển tập đồn Alltec ứng dụng ngun lý phóng điện điểm nhằm giảm sét đánh trực tiếp vào tháp viên thơng, phát thanh-truyền hình & cơng trình cao khác TS500 làm từ 300 nhóm thép khơng rỉ đặc biệt TS-500 thiết kế có trọng lượng nhẹ, chịu tải trọng gió thấp nên dễ lắp đặt Thiết bị Access Point Cisco C3000 N Hoạt động với chuẩn kết nối không dây IEEE draft 802.11n đồng thời phát song tần số 2.4GHZ 5GHZ tương thích ngược với thiết bị chuẩn b chuẩn g Sử dụng nguồn điện POE (IEEE 802.3af) nguồn chiều bên ngồi Tính QoS với mạng khơng dây lẫn có dây đảm bảo tính ổn định cho hoạt động ứng dụng thời gian thực đàm thoại, xem video… 64 Hệ thống mạng không dây bảo mật với chuẩn bảo mật nâng cao như: WPA2 Enterprise, Rogue AP detection, 802.1x supplicant, VLANs, multiple BSSIDs Thiết bị ZoneFlex 2942 Tự động tạo chùm sóng động Quản lý RF tiên tiến Khả tạo chùm sóng động giảm thiểu nhiễu sóng • Có hiệu suất cao, vùng phủ sóng mở rộng ( đến lần) hỗ trợ đa truyền thơng • Tránh nhiễu tự động, tối ưu hóa mơi trường có nhiều thiết bị thu phát sóng • Tích hợp antenna thông minh với 4,000 dạng thức (pattern) khác cho độ tin cậy vượt trội • Hiệu suất sóng đạt 7dB chống nhiễu đạt -15dB Hỗ trợ đồng thời đường truyền HD IPTV, VoIP liệu • Hỗ trợ lúc nhiều dịng tín hiệu IP video • Hỗ trợ queue (hàng chờ) client station 65 • Truyền tải 20 gọi thoại đồng thời, 100 người dùng liệu (data user) lúc • Kết nối lưới (meshing) thơng minh giúp tăng cường tính linh động giảm chi phí Khả kết nối mạng lưới thơng minh Kiểm sốt cấp quyền/cân truyền tải Nhiều dịch vụ đa dạng với nhiều SSID ZoneDirector 1000 port ethernet 10/100/1000 Mbps Điều khiển tối đa 50 AP (Zone1000), 500 AP (Zone3000) DHCP Server Hỗ trợ tạo 32 SSID AP Điều khiển giám sát Smart Mesh Kiễm soát client theo thời gian thực Tùy chọn hiển thị Dashboard (bảng giám sát) Quản lý tần số công suất Khả bè lái đường 66 Hỗ trợ xác thực thông qua AD/Radius/LDAP database tích hợp (1000 user với Zone1000 5000 user với Zone3000) Hỗ trợ bảo mật Dyamic PSK (key động) Hỗ trợ Hotspot xác thực thông qua WISPr Phát AP gay nhiễu đồ thị Giám sát khả thực thi thông kê Hỗ trợ SNMP 67