Chương này giúp cho chúng ta có một cái nhìn tổng quan về sự phát triển của mạng không dây, các công nghệ ứng dụng trong mạng không dây cũng như các kỹ thuật điều chế trải phổ. Chúng ta cũng có thể hiểu một cách khái quát cơ chế hoạt động của mạng WLAN, ưu điểm cũng như các mô hình hoạt động của mạng WLAN.
Ngoài ra, chúng ta cũng tìm hiểu về chuẩn 802.11 cho mạng WLAN, nắm được những gì diễn ra trong quá trình thiết lập kết nối với một hệ thống WLAN đơn giản (chưa có chứng thực và mã hóa).
Chương tiếp theo sẽ nghiên cứu theo sẽ nghiên cứu thực trạng mất an ninh an toàn của mạng không dây, các kiểu tấn công trong mạng không dây, các kỹ thuật mật mã ứng dụng để bảo mật mạng không dây và một số giải pháp cho việc đảm bảo an ninh an toàn cho mạng không dây mà cụ thể là WLAN.
Chương 2
MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN NINH AN TOÀN CHO MẠNG KHÔNG DÂY
2.1. Thực trạng mất an ninh an toàn của mạng không dây 2.1.1. Khái niệm an ninh an toàn thông tin
An ninh an toàn thông tin (ANATTT) nghĩa là thông tin được bảo vệ, các hệ thống và những dịch vụ có khả năng chống lại những hiểm họa, lỗi và sự tác động không mong đợi, các thay đổi tác động đến độ an toàn của hệ thống là nhỏ nhất. Thực chất ANATTT không chỉ là những công cụ mà là cả một quá trình trong đó bao gồm những chính sách liên quan đến tổ chức, con người, môi trường bảo mật, các mối quan hệ và những công nghệ để đảm bảo an toàn hệ thống mạng. Hệ thống có một trong các đặc điểm sau là không an toàn: Các thông tin dữ liệu trong hệ thống bị người không có quyền truy nhập tìm cách lấy và sử dụng (thông tin bị rò rỉ). Các thông tin trong hệ thống bị thay thế hoặc sửa đổi làm sai lệch nội dung (thông tin bị xáo trộn)…Không thể đảm bảo ANATTT 100%, nhưng có thể giảm bớt các rủi ro không mong muốn. Khi các tổ chức, đơn vị tiến hành đánh giá những rủi ro và cân nhắc kỹ những biện pháp đối phó về mất ANATTT họ luôn luôn đi đến kết luận: Những giải pháp công nghệ (kỹ thuật) đơn lẻ không thể cung cấp đủ sự an toàn. Những sản phẩm Anti-virus, Firewall và các công cụ khác không thể cung cấp sự an toàn cần thiết cho hầu hết các tổ chức. ANATTT là một mắt xích liên kết hai yếu tố: yếu tố công nghệ và yếu tố con người.
- Yếu tố công nghệ: Bao gồm những sản phẩm của công nghệ như Firewall, phần mềm phòng chống virus, giải pháp mật mã, sản phẩm mạng, hệ điều hành và những ứng dụng như: trình duyệt Internet và phần mềm nhận Email từ máy trạm.
- Yếu tố con người: Là những người sử dụng máy tính, những người làm việc với thông tin và sử dụng máy tính trong công việc của mình. Con người là khâu yếu nhất trong toàn bộ quá trình đảm bảo ANATTT. Hầu như phần lớn các phương thức tấn công được hacker sử dụng là khai thác các điểm yếu của hệ thống thông tin và đa phần các điểm yếu đó rất tiếc lại do con người tạo ra. Việc nhận thức kém và không tuân thủ các chính sách về ANATTT là nguyên nhân chính gây ra tình trạng trên. Đơn cử là vấn đề sử dụng mật khẩu kém chất lượng, không thay đổi mật khẩu định kỳ, quản lý lỏng lẻo là những khâu yếu nhất mà hacker có thể lợi dụng để xâm nhập và tấn công.
2.1.2. Đánh giá vấn đề an toàn, bảo mật hệ thống
Để đảm bảo an ninh cho mạng, cần phải xây dựng một số tiêu chuẩn đánh giá mức độ an ninh an toàn mạng. Một số tiêu chuẩn đã được thừa nhận là thước đo mức độ an ninh mạng.
2.1.2.1. Đánh giá trên phương diện vật lý a. An toàn thiết bị
Các thiết bị sử dụng trong mạng cần đáp ứng được các yêu cầu sau: - Có thiết bị dự phòng nóng cho các tình huống hỏng đột ngột. Có khả năng thay thế nóng từng phần hoặc toàn phần (hot-plug, hot-swap).
- Khả năng cập nhật, nâng cấp, bổ sung phần cứng và phần mềm.
- Yêu cầu đảm bảo nguồn điện, dự phòng trong tình huống mất điện đột ngột.
- Các yêu cầu phù hợp với môi trường xung quanh: độ ẩm, nhiệt độ, chống sét,phòng chống cháy nổ, vv...
b. An toàn dữ liệu
- Có các biện pháp sao lưu dữ liệu một cách định kỳ và không định kỳ trong các tình huống phát sinh.
- Có biện pháp lưu trữ dữ liệu tập trung và phân tán nhằm giảm bớt rủi ro trong các trường hợp đặc biệt như cháy nổ, thiên tai, chiến tranh, ...
2.1.2.2. Đánh giá trên phương diện logic
Đánh giá theo phương diện này có thể chia thành các yếu tố cơ bản sau: a. Tính bí mật
Là sự bảo vệ dữ liệu truyền đi khỏi những cuộc tấn công bị động. Có thể dùng vài mức bảo vệ để chống lại kiểu tấn công này. Dịch vụ rộng nhất là bảo vệ mọi dữ liệu của người sử dụng truyền giữa hai người dùng trong một khoảng thời gian. Nếu một kênh ảo được thiết lập giữa hai hệ thống, mức bảo vệ rộng sẽ ngăn chặn sự rò rỉ của bất kỳ dữ liệu nào truyền trên kênh đó.
Cấu trúc hẹp hơn của dịch vụ này bao gồm việc bảo vệ một bản tin riêng lẻ hay những trường hợp cụ thể bên trong một bản tin. Khía cạnh khác của tin bí mật là việc bảo vệ lưu lượng khỏi sự phân tích. Điều này làm cho những kẻ tấn công không thể quan sát được tần suất, những đặc điểm khác của lưu lượng trên một phương tiện giao tiếp.
b. Tính xác thực
Liên quan tới việc đảm bảo rằng một cuộc trao đổi thông tin là đáng tin cậy. Trong trường hợp một bản tin đơn lẻ, ví dụ như một tín hiệu báo động hay cảnh báo, chức năng của dịch vụ ủy quyền là đảm bảo với bên nhận rằng bản tin là từ nguồn mà nó xác nhận là đúng.
Trong trường hợp một tương tác đang xảy ra, ví dụ kết nối của một đầu cuối đến máy chủ, có hai vấn đề sau: thứ nhất tại thời điểm khởi tạo kết nối, dịch vụ đảm bảo rằng hai thực thể là đáng tin. Mỗi chúng là một thực thể được xác nhận. Thứ hai, dịch vụ cần phải đảm bảo rằng kết nối là không bị gây nhiễu do một thực thể thứ ba có thể giả mạo là một trong hai thực thể hợp pháp để truyền tin hoặc nhận tin không được cho phép.
c. Tính toàn vẹn
Cùng với tính bí mật, tính toàn vẹn có thể áp dụng cho một luồng các bản tin, một bản tin riêng biệt hoặc những trường lựa chọn trong bản tin. Một lần nữa, phương thức có ích nhất và dễ dàng nhất là bảo vệ toàn bộ luồng dữ liệu
Một dịch vụ toàn vẹn hướng kết nối, liên quan tới luồng dữ liệu, đảm bảo rằng các bản tin nhận được cũng như gửi đi không có sự trùng lặp, chèn, sửa, hoán vị hoặc tái sử dụng. Việc hủy dữ liệu này cũng được bao gồm trong dịch vụ. Vì vậy, dịch vụ toàn vẹn hướng kết nối phá hủy được cả sự thay đổi luồng dữ liệu và cả từ chối dữ liệu. Mặt khác, một dịch vụ toàn vẹn không kết nối, liên quan tới từng bản tin riêng lẻ, không quan tâm tới bất kỳ một hoàn cảnh rộng nào, chỉ cung cấp sự bảo vệ chống lại sửa đổi bản tin
d. Tính không thể phủ nhận
Tính không thể phủ nhận bảo đảm rằng người gửi và người nhận không thể chối bỏ một bản tin đã được truyền. Vì vậy, khi một bản tin được gửi đi, bên nhận có thể chứng minh được rằng bản tin đó thật sự được gửi từ người gửi hợp pháp. Hoàn toàn tương tự, khi một bản tin được nhận, bên gửi có thể chứng minh được bản tin đó đúng thật được nhận bởi người nhận hợp lệ.
e. Khả năng điều khiển truy nhập
Trong hoàn cảnh của an ninh mạng, điều khiển truy nhập là khả năng hạn chế các truy nhập với máy chủ thông qua đường truyền thông. Để đạt được việc điều khiển này, mỗi một thực thể cố gắng đạt được quyền truy nhập cần phải được nhận diện, hoặc được xác nhận sao cho quyền truy nhập có thể được đáp ứng nhu cầu đối với từng người.
f. Tính khả dụng, sẵn sàng
Một hệ thống đảm bảo tính sẵn sàng có nghĩa là có thể truy nhập dữ liệu bất cứ lúc nào mong muốn trong vòng một khoảng thời gian cho phép.
Các cuộc tấn công khác nhau có thể tạo ra sự mất mát hoặc thiếu về sự sẵn sàng của dịch vụ. Tính khả dụng của dịch vụ thể hiện khả năng ngăn chặn và khôi phục những tổn thất của hệ thống do các cuộc tấn công gây ra.
2.1.3. Các nguy cơ mất an ninh an toàn trong mạng không dây 2.1.3.1. Tấn công bị động 2.1.3.1. Tấn công bị động
a. Định nghĩa
Tấn công bị động là kiểu tấn công không tác động trực tiếp vào thiết bị nào trên mạng, không làm cho các thiết bị trên mạng biết được hoạt động của nó vì thế kiểu tấn công này nguy hiểm ở chỗ nó rất khó phát hiện. Ví dụ như việc lấy trộm thông tin trong không gian truyền sóng của các thiết bị sẽ rất khó bị phát hiện dù thiết bị lấy trộm đó nằm trong vùng phủ sóng của mạng chứ chưa nói đến việc nó được đặt ở khoảng cách xa và sử dụng anten được định hướng tới nơi phát sóng, khi đó cho phép kẻ tấn công giữ được khoảng cách thuận lợi mà không để bị phát hiện.
Các phương thức thường dùng trong tấn công bị động: nghe trộm (Sniffing,Eavesdropping), phân tích luồng thông tin (Traffic analysis).
b. Phương thức bắt gói tin
Bắt gói tin – Sniffing là khái niệm cụ thể của khái niệm tổng quát “Nghe trộm – Eavesdropping” sử dụng trong mạng máy tính. Có lẽ đây là phương pháp đơn giản nhất, tuy nhiên nó vẫn có hiệu quả đối với việc tấn công WLAN. Bắt gói tin có thể hiểu như là một phương thức lấy trộm thông tin khi đặt một thiết bị thu nằm trong hoặc nằm gần vùng phủ sóng. Tấn công kiểu bắt gói tin sẽ khó bị phát hiện ra sự có mặt của thiết bị bắt
gói dù thiết bị đó nằm trong hoặc nằm gần vùng phủ sóng nếu thiết bị không thực sự kết nối tới AP để thu các gói tin.
Những chương trình bắt gói tin có khả năng lấy các thông tin quan trọng, mật khẩu, … từ các quá trình trao đổi thông tin trên máy người dùng với các site HTTP, email, các instant messenger, các phiên FTP, các phiên telnet nếu những thông tin trao đổi đó dưới dạng văn bản không mã hóa. Có những chương trình có thể lấy được mật khẩu trên mạng không dây của quá trình trao đổi giữa Client và Server khi đang thực hiện quá trình nhập mật khẩu để đăng nhập.
Bắt gói tin ngoài việc trực tiếp giúp cho quá trình phá hoại, nó còn gián tiếp là tiền đề cho các phương thức phá hoại khác. Bắt gói tin là cơ sở của các phương thức tấn công như ăn trộm thông tin, thu thập thông tin phân bố mạng (wardriving), dò mã, bẻ mã (Key crack), ...
Wardriving: là một thuật ngữ để chỉ thu thập thông tin về tình hình phân bố các thiết bị, vùng phủ sóng, cấu hình của mạng không dây. Với ý tưởng ban đầu dùng một thiết bị dò sóng, bắt gói tin, kẻ tấn công ngồi trên xe ô tô và đi khắp các nơi để thu thập thông tin chính vì thế mà có tên là wardriving.
Hình 2.2: Phần mềm thu thập thông tin hệ thống mạng không dây NetStumbler
Biện pháp đối phó: Vì “bắt gói tin” là phương thức tấn công kiểu bị động nên rất khó phát hiện và do đặc điểm truyền sóng trong không gian nên không thể phòng ngừa việc nghe trộm của kẻ tấn công. Giải pháp đề ra ở đây là nâng cao khả năng mã hóa thông tin sao cho kẻ tấn công không thể giải mã được, khi đó thông tin lấy được sẽ không có giá trị đối với kẻ tấn công.
2.1.3.2. Tấn công chủ động a. Định nghĩa
Tấn công chủ động là tấn công trực tiếp vào một hoặc nhiều thiết bị trên mạng ví dụ như vào AP, STA. Kiểu tấn công này dễ phát hiện nhưng khả năng phá hoại của nó rất nhanh và nhiều, khi phát hiện ra chúng ta chưa
kịp có phương pháp đối phó thì kẻ tấn công đã thực hiện xong quá trình phá hoại.
So với kiểu tấn công bị động thì tấn công chủ động có nhiều phương thức đa dạng hơn, ví dụ như: Tấn công DOS, Sửa đổi thông tin (Message Modification), Đóng giả, mạo danh, che dấu (Masquerade), Lặp lại thông tin (Replay), Bomb, Spam mail,…
b. Tấn công DOS
Với mạng máy tính không dây và mạng có dây thì không có khác biệt cơ bản về các kiểu tấn công DOS ở các tầng ứng dụng và vận chuyển nhưng giữa các tầng mạng, liên kết dữ liệu và vật lý lại có sự khác biệt lớn. Chính điều này làm tăng độ nguy hiểm của kiểu tấn công DOS trong mạng máy tính không dây. Trước khi thực hiện tấn công DOS, kẻ tấn công có thể sử dụng chương trình phân tích lưu lượng mạng để biết được chỗ nào đang tập trung nhiều lưu lượng, số lượng xử lý nhiều và kẻ tấn công sẽ tập trung tấn công DOS vào những vị trí đó để nhanh đạt được hiệu quả hơn.
Tấn công DOS tầng vật lý
Tấn công DOS tầng vật lý ở mạng có dây muốn thực hiện được thì yêu cầu kẻ tấn công phải ở gần các máy tính trong mạng. Điều này lại không đúng trong mạng không dây. Với mạng này, bất kỳ môi trường nào cũng dễ
Active Attacks
Message Modification Denied of service
bị tấn công và kẻ tấn công có thể xâm nhập vào tầng vật lý từ một khoảng cách rất xa, có thể là từ bên ngoài thay vì phải đứng bên trong tòa nhà. Trong mạng máy tính có dây khi bị tấn công thì thường để lại các dấu hiệu dễ nhận biết như là cáp bị hỏng, dịch chuyển cáp, hình ảnh được ghi lại từ camera thì với mạng không dây lại không để lại bất kỳ một dấu hiệu nào. 802.11 PHY đưa ra một phạm vi giới hạn các tần số trong giao tiếp. Một kẻ tấn công có thể tạo ra một thiết bị làm bão hòa dải tần 802.11 với nhiễu. Như vậy, nếu thiết bị đó tạo ra đủ nhiễu tần số vô tuyến thì sẽ làm giảm tín hiệu / tỷ lệ nhiễu tới mức không phân biệt được dẫn đến các STA nằm trong dải tần nhiễu sẽ bị ngừng hoạt động. Các thiết bị sẽ không thể phân biệt được tín hiệu mạng một cách chính xác từ tất cả các nhiễu xảy ra ngẫu nhiên đang được tạo ra và do đó sẽ không thể giao tiếp được. Tấn công theo kiểu này không phải là sự đe dọa nghiêm trọng, nó khó có thể thực hiện phổ biến do vấn đề giá cả của thiết bị quá đắt trong khi kẻ tấn công chỉ tạm thời vô hiệu hóa được mạng.
Tấn công DOS tầng liên kết dữ liệu
Do ở tầng liên kết dữ liệu kẻ tấn công cũng có thể truy cập bất kì đâu nên lại một lần nữa tạo ra nhiều cơ hội cho kiểu tấn công DOS. Thậm chí khi WEP đã được bật, kẻ tấn công có thể thực hiện một số cuộc tấn công DOS bằng cách truy cập tới thông tin lớp liên kết. Khi không có WEP, kẻ tấn công truy cập toàn bộ tới các liên kết giữa các STA và AP để chấm dứt truy cập tới mạng. Nếu một AP sử dụng không đúng anten định hướng kẻ tấn công có nhiều khả năng từ chối truy cập từ các client liên kết tới AP. Anten định hướng đôi khi còn được dùng để phủ sóng nhiều khu vực hơn với một AP bằng cách dùng các anten. Nếu anten định hướng không phủ sóng với khoảng cách các vùng là như nhau, kẻ tấn công có thể từ chối dịch vụ tới các trạm