Bảo mật trong mạng WLAN

i CP Contention Period Khoảng thời gian tranh chấp CRC Cyclic Redundancy Code Mã dư vòng CS Carrier Sence Cảm nhận sóng mang CTS Clear To Send Bản tin sẵn sàng nhận CW Contention Window Cửa sổ tranh chấp DA Destination Address Địa chỉ đích DBPSK Differential Binary Phase Shift Keying Khoá dịch pha nhị phân vi phân DCE Data Communication Equipment Thiết bị liên lạc dữ liệu DCF Distributed Coordination Fuction Cơ chế truy nhập kênh chức năng phối hợp phân phối DIFS Distributed Interframe Sapce Khoảng trống liên khung phân phối DLL Data Link Layer Tầng liên kết dữ liệu DQPSK Differential Quadrature Phase Shift Keying Khoá dịch pha cầu phương vi phân DS Distribution System Hệ thống phân phối DSAP Destination Service Access Ponit Điểm truy nhập dịch vụ đích DSM Distribution System Medium Môi trường hệ thống phân phối DSS Distribution System Sevice Dịch vụ hệ thống phân phối DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp DTIM Delivery Traffic Indication Message Bản tin chỉ thị lưu lượng phát EIFS Extended Interframe Space Không gian liên khung mở rộng EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thực có thể mở rộng ESS Extended Sevice Set Tập dịch vụ mở rộng FC Frame Control Điều khiển khung FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung FER Frame Error Ratio Tỷ lệ lỗi khung FH Frequency Hopping Nhảy tần FHSS Frequency – Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy tần IBSS Indipendent Basic Service Set Tập dịch vụ cơ sở độc lập ICV Integrity Check Value Giá trị kiểm tra tính toàn vẹn IDU Interface Data Unit Đơn vị dữ liệu giao diện khung IFS InterFrame Sapce Không gian liên khung IR InfRared Hồng ngoại IV Initialization Vector Vector khởi tạo I&A Indentity & Authentication Nhận dạng và Nhận thực LAN Local Area Network Mạng cục bộ LLC Logical Link Control Điều khiển liên kết logic LME Layer Managent Entity Thực thể quản lý tầng LRC Long Retry Count Đếm số lần gửi lại với kích thước khung dài lsb Least significant bit Bit trọng số thấp nhất MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MDF Managent – Defined Field Trường định nghĩa kiểu bản tin quản lý MIB Manage Information Base Cơ sở thông tin quản lý MLME MAC sublayer Management Entity Thực thể quản lý phân lớp MAC MMPDU MAC Management Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC Msb Most sisnificant bit Bit trọng số lớn nhất MSDU MAC Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC NAV Network Allocation Vector Vector cấp phát mạng PC Point Coordinator Bộ phối hợp điểm PCF Point Coordination Fuction Chức năng phối hợp điểm PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PHY PHYsical (Layer) Lớp vật lý PHY-SAP PHYsical Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ lớp vật lý PIFS Point (coording fuction) Interframe Space Không gian liên khung điểm PLCP Physical Layer Convergence Protocol Giao thức hội tụ lớp vật lý PLME Physical Layer Management Entity Thực thể quản lý tần vật lý PMD Physical Medium Dependent Phụ thuộc môi trường vật lý PMD – SAP Physical Medium Dependent Service Acess Point Điểm truy nhập phụ thuộc môi trường vật lý PPDU PLCP Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PLCP PPM Pulse Position Modulation Điều chế vị trí xung PRNG Pseudo – Random Number Generator Bộ phát số giả ngẫu nhiên PS Power Save Chế độ tiết kiệm nguồn PSDU PLCP SDU Đơn vị dữ liệu dịch vụ PLCP RA Receiver Adress Địa chỉ phía thu RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RTS Request To Sent Yêu cầu gửi Rx Receive or Receiver Phía thu SA Source Address Địa chỉ nguồn SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ SSID Service Set ID Tập dịch vụ ID SFD Start Frame Delimiter Trường ranh giới bắt đầu khung TKIP Temporary Key Indentity Protocol Giao thức nhận dạng khoá tạm thời WEP Wireless Equivalency Privacy Bảo mật tương đương hữu tuyến LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cuộc cách mạng công nghệ thông tin và viễn thông đã phát triển vô cùng mạnh mẽ, những thành tựu của nó đã có những ứng dụng to lớn, và trở thành một phần quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Mạng viễn thông mà tiêu biểu là Internet đã kết nối mọi người trên toàn thế giới, cung cấp đa dịch vụ từ Chat, e – mail, VoIP, hội nghị truyền hình, các thông tin khoa học kinh tế, giáo dục… Truy cập Internet trở thành nhu cầu quen thuộc đối với mọi người. Tuy nhiên, để có thể kết nối Internet người sử dụng phải truy nhập Internet từ một vị trí cố định thông qua một máy tính kết nối vào mạng. Điều này đôi khi gây ra rất nhiều khó khăn cho những người sử dụng khi đang di chuyển hoặc đến một nơi không có điều kiện kết nối vào mạng. Xuất phát từ yêu cầu mở rộng Internet để thân thiện hơn với người sử dụng. WLAN đã được nghiên cứu và triển khai ứng dụng trong thực tế, với những tính năng hỗ trợ đáp ứng được băng thông, triển khai lắp đặt dễ dàng, và đáp ứng được các yêu cầu kĩ thuật, kinh tế. Khi nghiên cứu và triển khai ứng dụng công nghệ WLAN, người ta đặc biệt quan tâm tới tính bảo mật an toàn thông tin của nó. Do môi trường truyền dẫn vô tuyến nên WLAN rất dễ bị rò rỉ thông tin do tác động của môi trường và đặc biệt là sự tấn công của các Hacker. Do đó, đi đôi với phát triển WLAN phải phát triển các khả năng bảo mật WLAN an toàn, để cung cấp thông tin hiệu quả, tin cậy cho người sử dụng. Từ những yêu cầu đó đề tài đã hướng tới nghiên cứu về bảo mật cho WLAN, nội dung của đề tài gồm ba chương như sau : Chương I : Tổng quan về WLAN Chương II : Bảo mật mạng và Internet. Chương III : Bảo mật WLAN CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ WLAN 1.1 Giới thiệu Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ thông tin, viễn thông ngày nay các thiết bị di động công nghệ cao như máy tính xách tay laptop, máy tính bỏ túi palm top, điện thoại di động, máy nhắn tin… không còn xa lạ và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây. Nhu cầu truyền thông một cách dễ dàng và tự phát giữa các thiết bị này dẫn đến sự phát triển của một lớp mạng di động không dây mới, đó là mạng WLAN. WLAN cho phép duy trì các kết nối mạng không dây, người sử dụng duy trì các kết nối mạng trong phạm vi phủ sóng của các điểm kết nối trung tâm. Phương thức kết nối mới này thực sự đã mở ra cho người dử dụng một sự lựa chọn tối ưu, bổ xung cho các phương thức kết nối dùng dây. WLAN là một hệ thống truyền thông dữ liệu linh hoạt được thực hiện như một sự mở rộng, hay sự thay đổi của mạng LAN hữu tuyến. Mạng WLAN là mạng dữ liệu, có thể thay thế hoặc mở rộng mạng cáp đồng, sử dụng các công nghệ tần số vô tuyến RF hay hồng ngoại để truyền và nhận số liệu qua không gian, tối thiểu hoá nhu cầu kết nối hữu tuyến. WLAN cung cấp tất cả các chức năng và ưu điểm của một mạng LAN truyền thống như Ethernet hay Ring mà không bị giới hạn bởi cáp. Vì vậy, WLAN kết hợp được việc kết nối truyền số liệu với tính di động của người sử dụng. WLAN khác với các mạng diện rộng vô tuyến W-WAN truyền thông tin số qua hệ thống các tế bào hoặc gói vô tuyến. Các hệ thống WAN vô tuyến phủ sóng với khoảng cách lớn và chi phí lớn bao gồm các cơ sở hạ tầng, cung cấp các tốc độ dữ liệu thấp và yêu cầu khách hàng phải trả tiền băng tần truyền dẫn theo thời gian sử dụng hoặc theo việc sử dụng. Các mạng WLAN cung cấp truy nhập không dây với tốc độ lớn hơn 1 Mbps cho cả môi trường trong nhà và ngoài trời. Các WLAN cũng cho phép thực hiện dễ dàng các dịch vụ quảng bá và đa địa chỉ cho dù các dịch vụ này phải được bảo vệ tránh các truy nhập không được phép. Trong khi chi phí cho việc triển khai mạng LAN truyền thống chủ yếu là ở các thiết bị kết nối mà đôi khi chi phí này vượt quá chi phí phần cứng và phần mềm của máy tính thì việc triển khai WLAN loại bỏ được các chi phí nhân công và thiết bị dây cáp. Đồng thời, WLAN cũng linh hoạt hơn trong xây dựng lại cấu hình hoặc mở rộng các nút mạng, do đó chi phí cho tương lai sẽ không nhiều và dễ dàng triển khai hơn. Sự phát triển ngày càng tăng nhanh của các máy tính xách tay nhỏ gọn hơn, hiện đại hơn.và rẻ hơn đã thúc đẩy sự tăng trưởng rất lớn trong công nghiệp WLAN những năm gần đây. Ứng dụng lớn nhất của WLAN là việc áp dụng WLAN như một giải pháp tối ưu cho việc sử dụng Internet. Mạng WLAN được coi như một thế hệ mạng truyền số liệu mới cho tốc độ cao được hình thành từ hoạt động tương hỗ của cả mạng hữu tuyến hiện có và mạng vô tuyến. Mục tiêu của việc triển khai mạng WLAN cho việc sử dụng internet là để cung cấp các dịch vụ số liệu vô tuyến tốc độ cao và tạo nên sự hình thành của “mạng toàn IP”. 1.2 Kiến trúc WLAN Kiến trúc WLAN bao gồm một số thành phần tương tác với nhau để cung cấp WLAN hỗ trợ khả năng di động của các trạm một cách trong suốt với các lớp cao hơn. Nhóm dịch vụ cơ bản BSS là một khối xây dựng cơ bản của WLAN. Hình 1-1 biểu diễn hai BSS, mỗi BSS có hai trạm là các thành phần của BSS. Có thể xem như hình oval sử dụng để minh họa một BSS là một vùng bao phủ trong đó các trạm thành phần của BSS có thể duy trì liên lạc. Nếu một trạm di chuyển ra ngoài BSS của nó, nó sẽ không liên lạc trực tiếp được với các thành viên khác của BSS. Hình 1-1 Các dịch vụ cơ sở BSS 1.2.1 Một BSS độc lập là một mạng adhoc Một BSS độc lập là loại cơ bản nhất của WLAN. Cấu hình WLAN nhỏ nhất có thể chỉ gồm 2 trạm. Hình 1-1 biểu diễn hai trạm BSS độc lập (IBSS). Có thể hoạt động ở chế độ này khi các trạm WLAN có thể liên lạc trực tiếp. Bởi vì loại WLAN này thường được xây dựng mà không có kế hoạch trước. Loại này thường được xem là mạng adhoc. Liên lạc giữa một STA và một BSS là hoàn toàn động, các STA có thể bật máy, tắt máy, chạy trong một khoảng nào đó hoặc chạy ra ngoài vung phục vụ. Để trở thành một thành viên của một BSS cơ sở, một trạm sẽ được đưa vào trạng thái “liên lạc” (“associated”). Các trạng thái “liên lạc” này là động và liên quan tới việc sử dụng các dịch vụ hệ thống phân phối (DSS). 1.2.2 Khái niệm hệ thống phân phối Thành phần kiến trúc sử dụng để kết nối các BSS với nhau là Hệ thống phân phối (DS – Distribution System). WLAN phân tách một cách logic môi trường vô tuyến (WM) với môi trường hệ thống phân phối (DSM). Mỗi môi trường logic được sử dụng cho các mục đích khác nhau bởi một thành phần kiến trúc khác nhau. WLAN không đòi hỏi các môi trường này là phải giống nhau hay khác nhau. Nhận biết được các môi trường khác biệt một cách logic là vấn đề chính để hiểu được sự linh hoạt của kiến trúc. Kiến trúc WLAN là hoàn toàn độc lập với các tính chất vật lý của lớp vật lý triển khai. Một DS cho phép hỗ trợ các thiết bị di động bằng cách cung cấp các dịch vụ logic cần thiết giám sát địa chỉ để chuyển đổi đích và tích hợp nhiều BSS. Hình 1-2 : Các hệ thống phân phối DS và các điểm truy nhập AP Một điểm truy nhập (AP-Access Point) là một STA cung cấp khả năng truy nhập tới DS bằng cách cung cấp các dịch vụ bổ sung để nó hoạt động như một STA. Hình 1-2 bổ sung các thành phần hệ thống phân phối DS và điểm truy nhập AP. Dữ liệu di chuyển giữa một BSS và DS qua một AP. Chú ý rằng tất cả các AP cũng là các STA; do vậy chúng là các thực thể có thể đánh địa chỉ. Các địa chỉ được AP sử dụng để trao đổi thông tin trên môi trường vô tuyến WM và trên môi trường hệ thống phân phối DSM không nhất thiết phải giống nhau. 1.2.3 Khái niệm vùng Với lớp vật lý PHY vô tuyến, các vùng bao phủ không tồn tại. Các tính chất lan truyền là động và không dự đoán trước được. Những thay đổi nhỏ về mặt vị trí và hướng đi có thể gây ra sự khác biệt lớn về cường độ tín hiệu. Các ảnh hưởng tương tự xảy ra khi STA là một trạm cố định hoặc di động (một thực thể có thể tác động tới độ lan truyền từ trạm này đến trạm khác khi di chuyển ). Trong khi các khái niệm nhóm trạm là chính xác thì để thuận tiện thì người ta hay gọi chúng là các “vùng”. 1.2.4 Tích hợp LAN hữu tuyến Để tích hợp WLAN với LAN hữu tuyến truyền thống, một thành phần kiến trúc logic được đưa ra là thành phần cổng. Cổng là một điểm logic tại đó các MSDU từ một mạng tích hợp không phải là WLAN đi vào hệ thống phân phối DS của WLAN. Ví dụ, một cổng được biểu diễn trên Hình 1-3 kết nối tới một mạng LAN hữu tuyến. Tất cả các dữ liệu từ một mạng LAN truyền thống đi vào kiến trúc mạng WLAN qua thiết bị cổng. Cổng cung cấp khả năng tích hợp logic giữa một kiến trúc WLAN và các mạng LAN truyền thống đã có. Có thể một thiết bị cung cấp cả hai chức năng AP và cổng; điều này xảy ra trong trường hợp khi một DS được thực thi từ các thành phần của mạng LAN 802. Trong IEEE802.11, kiến trúc ESS (các AP và DS) cung cấp phân đoạn lưu lượng và mở rộng khoảng cách. Các kết nối logic giữa WLAN và các mạng LAN khác qua cổng. Các cổng kết nối giữa môi trường hệ thống phân phối DSM và môi trường LAN được tích hợp với nhau. Hình 1-3 Kết nối với các mạng LAN khác 1.2.5 Cấu hình mạng WLAN 1.2.5.1 Cấu hình WLAN độc lập Về cơ bản, hai máy tính được trang bị thêm Card adapter vô tuyến có thể hình thành một mạng độc lập khi chúng ở trong dải tần của nhau. Với các hệ điều hành dùng đang được sử dụng rộng rãi như Windows 95, Windows NT có thể cài đặt cấu hình mạng này một cách dề dàng. Đây là cấu hình mạng ngang cấp hay còn gọi là mạng ad hoc. Các mạng hình thành theo nhu cầu như vậy không cần thiết phải quản lý hay thiết lập cấu hình từ trước. Nút di động có thể truy cập vào các tài nguyên của các máy khác mà không phải qua một máy chủ trung tâm. Cấu hình mạng độc lập được mô tả như Hình 1.4 Cấu hình độc lập này cung cấp kết nối đồng mức, trong đó các nút di động trao đổi thông tin trực tiếp với nhau thông qua các bộ biến đổi vô tuyến. Vì các mạng ad-hoc này có thể thực hiện nhanh và dễ dàng nên chúng thường được thiết lập mà không cần một công cụ hay kỹ năng đặc biệt nào. Cấu hình mạng này cũng không cần phải quản trị mạng. Các cấu hình như vậy rất thích hợp sử dụng trong các hội nghị thương mại hoặc trong các nhóm làm việc tạm thời. Tuy nhiên chúng có thể có những nhược điểm về vùng phủ sóng bị giới hạn, mọi người sử dụng đều nghe được lẫn nhau. Hình 1-4 Cấu hình mạng WLAN độc lập 1.2.5.2 Cấu hình WLAN cơ sở Một điểm truy nhập có thể mở rộng khoảng cách giữa hai WLAN độc lập khi nó hoạt động như một bộ lặp làm tăng hai lần cự ly giữa các nút di động. Các điểm truy nhập AP sẽ gắn với mạng đường trục hữu tuyến và giao tiếp với các thiết bị di động trong vùng phủ sóng của một ô. AP đóng vai trò điều khiển cell và điều khiển lưu lượng tới mạng (Hình 1.5). Hình 1-5 Cấu hình WLAN cơ sở Trong cấu hình WLAN cơ sở, các thiết bị di động không giao tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp với các điểm truy nhập. Như vậy, cấu hình WLAN cơ sở sẽ bao gồm các nút di động được nối vào mạng hữu tuyến, chuyển dịch từ thông tin vô tuyến sang thông tin hữu tuyến thông qua một điểm truy nhập. Điểm truy nhập AP có thể là trạm gốc (đối với cơ sở hạ tầng hữu tuyến) hoặc cầu vô tuyến đối với cơ sở hạ tầng vô tuyến. Các cell có thể chồng lấn lên nhau khoảng 10-15 % cho phép các trạm di động có thể di chuyển mà không bị mất kết nối vô tuyến và cung cấp vùng phủ sóng với chi phí thấp nhất. Các máy trạm sẽ chọn AP tốt nhất để kết nối. Việc thiết kế WLAN sẽ tương đối đơn giản nếu thông tin về mạng và quản lý cùng nằm trong một vùng. Một điểm truy nhập nằm ở trung tâm có thể điều khiển và phân phối truy nhập cho các nút tranh chấp, cung cấp truy nhập phù hợp với mạng đường trục, ấn định các địa chỉ và các mức ưu tiên, giám sát lưu lượng mạng, quản lý chuyển đi các gói và duy trì theo dõi cấu hình mạng. Tuy nhiên giao thức đa truy nhập tập trung không cho phép các nút di động truyền trực tiếp tới nút khác nằm trong cùng vùng với điểm truy nhập như trong cấu hình mạng WLAN độc lập. Trong trường hợp này, mỗi gói sẽ phải được phát đi 2 lần (từ nút phát gốc và sau đó là điểm truy nhập) trước khi nó tới nút đích, quá trình này sẽ làm giảm hiệu quả truyền dẫn và tăng trễ truyền dẫn. Tuy nhiên các hệ thống như vậy thường cung cấp các thông lượng dữ liệu cao hơn, vùng phủ sóng rộng hơn và có thể phục vụ các lưu lượng video, thoại với thời gian thực. Ngoài ra một điểm truy nhập nằm ở vị trí thích hợp có thể giảm tối thiểu được công suất phát và giải quyết được các vấn đề của nút ẩn một cách hiệu quả. Vì một số WLAN sử dụng các giao thức đa truy nhập phân tán như CSMA nên có thể các nút trong mạng cơ sở yêu cầu chỉ truyền gói tới điểm truy nhập. Sau đó điểm truy nhập sẽ chuyển tiếp các gói tới đúng địa chỉ đích. Các bộ lặp có thể được sử dụng để tăng khoảng cách vùng phủ sóng trong trường hợp kết nối đến mạng đường trục khó thực hiện. Việc này yêu cầu chồng lấn 50% của AP trên mạng đường trục và bộ lặp. Tốc độ dữ liệu sẽ giảm do thời gian thu và phát lại(hình 1.6). Hình 1-6 Cấu hình WLAN dùng bộ lặp 1.2.5.3 Cấu hình WLAN hoàn chỉnh Hình 1-7 Cấu hình WLAN hoàn chỉnh 1.3 Các thành phần cấu thành một hệ thống WLAN 1.3.1 Card giao diện vô tuyến Giống như các Card biến đổi thích ứng Card giao diện vô tuyến trao đổi thông tin với hệ thống điều hành mạng thông qua một bộ điều khiển chuyên dụng, qua đó cho phép các ứng dụng sử dụng mạng vô tuyến để truyền dữ liệu. Tuy nhiên nó khác với Card biến đổi thích ứng là không cần bất kỳ dây cáp nào nối chúng với mạng và cho phép đặt lại các nút mạng mà không cần thay đổi cáp mạng hoặc thay đổi các kết nối tới các hub. 1.3.2 Các điểm truy nhập vô tuyến Các vùng phủ sóng được tạo ra xung quanh các điểm truy nhập, các vùng này liên kết giữa các nút di động và cơ sở hạ tầng hữu tuyến. Nó làm cho WLAN biến thành một phần mở rộng của mạng hữu tuyến. Vì các điểm truy nhập cho phép mở rộng các vùng phủ sóng nên WLAN rất ổn định và các điểm truy nhập bổ xung có thể triển khai ngay trong cả tòa nhà hay khuôn viên trường đại học để tạo ra các vùng truy nhập vô tuyến rộng lớn. Ngoài chức năng trao đổi thông tin với các mạng không dây còn lọc lưu lượng và thực hiện các chức năng cầu nối tiêu chuẩn. Do băng thông ghép đôi giữa hữu tuyến và vô tuyến không đối xứng nên điểm truy nhập cần phải có bộ đệm thích hợp và các tài nguyên của bộ nhớ. Các bộ đệm cũng chủ yếu dùng để lưu các gói dữ liệu ở điểm truy nhập khi một nút di động cố gắng di chuyển khỏi vùng phủ sóng hoặc khi một nut di động đang ở chế độ công suất thấp. Các điểm truy nhập trao đổi với nhau qua mạng hữu tuyến để quản lý các nút di động. Vì các điểm truy nhập được kết nối với mạng hữu tuyến nên mỗi nút di động sẽ truy nhập vào các tài nguyên của máy chủ cũng như các nút di động khác. Mỗi điểm truy nhập có thể phục vụ nhiều nút di động, số lượng cụ thể phụ thuộc và số lượng và bản chất của truyền dẫn. Nhiều ứng dụng thực tế bao gồm một điểm truy nhập đơn và 15 – 50 nút di động. Một điểm truy nhập không cần điều khiển truy nhập từ nhiều nút di động (có nghĩa là nó có thể hoạt động với một giao thức truy nhập ngẫu nhiên phân tán như là CSMA). Tuy nhiên một giao thức đa truy nhập tập trung được điều khiển bởi một điểm truy nhập sẽ có nhiều thuận lợi. Các lựa chọn giao diện mạng hữu tuyến chung tới điểm truy nhập gồm có 10 base2, 10 baseT, modem cáp và modem ADSL, ISDN. Một số Card giao diện mạng vô tuyến có thể sử dụng kết hợp với các điểm truy nhập vô tuyến. Hình 1-8 Điểm truy nhập AP 1.3.3 Cầu nối vô tuyến từ xa Các cầu vô tuyến từ xa tương tự như các điểm truy nhập trừ trường hợp chúng được sử dụng cho các kênh bên ngoài. Phụ thuộc vào khoảng cách và vùng mà có thể cần tới các anten ngoài. Các cầu này được thiết kế để kết nối các mạng với nhau, đặc biệt trong các toà nhà và xa khoảng 32km. Chúng cung cấp mét lùa chọn nhanh chóng và rẻ tiền so với lắp đặt cáp hoặc đường điện thoại thuê riêng, và thường được sử dụng khi các kết nối truyền thống không khả thi (ví dụ qua các sông, vướng địa hình, các khu vực riêng, đường cao tốc, minh hoạ trong hình 1.3). Khác với các liên kết cáp và các mạch điện thoại chuyên dụng các cầu vô tuyến có thể lọc lưu lượng và đảm bảo rằng các mạng được kết nối không mất các lưu lượng cần thiết. Hình 1-9 : Cầu nối vô tuyến 1.4 Mô hình tham chiếu WLAN IEEE 802.11 Hệ thống bao gồm hai phần chính Phân lớp MAC của lớp liên kết dữ liệu Lớp vật lý PHY Những lớp này tương ứng với các lớp thấp nhất trong mô hình tham chiếu cơ bản ISO/ IEC của OSI. Hình 1-10 : Mô hình tham chiếu cơ bản IEEE 802.11 1.4.1 Phân lớp MAC 1.4.1.1 Các dịch vụ MAC Dịch vụ dữ liệu MAC không đồng bộ: Dịch vụ này cung cấp cho các thực thể điều khiển liên kết logic LLC ngang cấp khả năng trao đổi các đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC (MSDU). Để hỗ trợ dịch vụ này, MAC cục bộ sử dụng các dịch vụ lớp vật lý PHY phía dưới để truyền một bản tin MSDU tới một thực thể MAC ngang cấp, tại đây nó sẽ được phân phát lên LLC ngang cấp. Chuyển tải MSDU không đồng bộ được thực hiện trên cở sở phi kết nối. Không có gì đảm bảo rằng MSDU chấp nhận được phát thành công. Chuyển tải quảng bá và điểm – đa điểm là một phần của dịch vụ dữ liệu không đồng bộ do dịch vụ MAC cung cấp. Do các đặc tính của môi trường vô tuyến WM, các đơn vị dịch vụ dữ liệu MAC MSDU kiểu quảng bá và điểm đa điểm có thể nhận được một mức chất lượng dịch vụ thấp hơn so với MSDU điểm - điểm. Tất cả các trạm STA đều hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu không đồng bộ. Bởi vì hoạt động của các chức năng lớp MAC có thể dẫn đến phải sắp xếp lại trật tự một vài MSDU. Bằng việc lựa chọn lớp dịch vụ mong muốn, mỗi thực thể LLC khởi tạo truyền các MSDU có thể được điều khiển xem liệu các thực thể MAC có được phép sắp xếp lại trật tự của các MSDU này. Dịch vụ bảo mật Các dịch vụ bảo mật trong WLAN được dịch vụ nhận thực và cơ chế mã hoá WEP cung cấp. Phạm vi mà dịch vụ bảo mật cung cấp chỉ giới hạn trong phạm vi trao đổi thông tin giữa trạm tới trạm. Dịch vụ bảo mật mà WLAN WEP cung cấp là mã hoá các MSDU. Triển khai dịch vụ WEP trên thực tế là hoàn toàn trong suốt đối với LLC và các lớp khác phía trên phân lớp MAC. Các dịch vụ bảo mật được WEP cung cấp trong WLAN bao gồm : Bảo mật Nhận thực Điều khiển truy nhập cùng với quản lý lớp. 1.4.1.2 Khuôn dạng khung tổng quát Khuôn dạng khung MAC bao gồm tập hợp các trường ở một trật tự cố định trong tất cả các khung. Hình 1-11 mô tả một khuôn dạng khung MAC tổng quát. Trong đó các trường địa chỉ 2, trường địa chỉ 3, trường điều khiển trật tự khung, trường địa chỉ 4 và trường thân khung chỉ có trong một số loại khung nhất định Hình 1-11 Khuôn dạng khung MAC Trường điều khiển khung Trường điều khiển khung bao gồm các trường con sau đây : Protocol Version (Phiên bản giao thức), Type (Loại trường), Subtype, to DS, From DS, More Fragment, Retry, Power management, More Data, Wired Equipvalent Privacy (WEP) và trường Order. Khuôn dạng của trường điều khiển khung được biểu diễn trong Hình 1-12. Protocol version Type Sub type To DS From DS More frag Retry Pwr mng More data WEP Order Hình 1-12 Trường điều khiển khung Trường phiên bản giao thức (Protocol Version) Trường protocol version có độ dài 2 bit có kích thước không thay đổi. Với tiêu chuẩn IEEE 802.11 giá trị trường bằng 0, các giá trị khác để dự phòng cho các phiên bản WLAN sau. Giá trị của trường sẽ của trường sẽ tăng dần khi xuất hiện sự thay đổi cơ bản giữa phiên bản đã sửa đổi với phiên bản trước đó. Trường Type và Subtype Trường Type có độ dài 2 bit và Subtype có độ dài 4 bit. Các trường Type và Subtype đều dùng để xác định chức năng của khung. Có 3 loại khung : khung điều khiển, khung dữ liệu và khung quản lý. Mỗi loại khung này đều có một số trường Subtype được định nghĩa trước. Bảng 1-1 biểu diễn sự kết hợp giữa và Subtype. Bảng 1-1 Kết hợp giữa trường TYPE và SUBTYPE Giá trị trường Type Loại trường Type Giá trị trường Subtype Loại trường Subtype 00 Quản lý 0000 Yêu cầu liên kết 00 Quản lý 0001 Trả lời liên kết 00 Quản lý 0010 Yêu cầu tái liên kết 00 Quản lý 0011 Trả lời tái liên kết 00 Quản lý 0100 Yêu cầu Probe 00 Quản lý 0101 Trả lời Probe 00 Quản lý 0110 – 0111 Dự phòng 00 Quản lý 1000 Beacon 00 Quản lý 1001 Bản tin chỉ thị lưu lượng thông báo (ATIM) 00 Quản lý 1010 Ngừng liên kết 00 Quản lý 1011 Nhận thực 00 Quản lý 1100 Ngừng nhận thực 00 Quản lý 1101-1111 Dự phòng 01 Điều khiển 0000-1001 Dự phòng 01 Điều khiển 1010 Power Save (PS) – poll 01 Điều khiển 1011 Yêu cầu gửi (RTS) 01 Điều khiển 1100 Sẵn sàng gửi (CTS) 01 Điều khiển 1101 ACK 01 Điều khiển 1110 Contention – free(CF) – End 01 Điều khiển 1111 CF – end +CF-ACK 10 Dữ liệu 0000 Dữ liệu 10 Dữ liệu 0001 Dữ liệu +CF-ACK 10 Dữ liệu 0010 Dữ liệu + CF –poll 10 Dữ liệu 0011 Dữ liệu +CF – Ack+CF-poll 10 Dữ liệu 0100 NULL(không có dữ liệu) 10 Dữ liệu 0101 CF – Ack (không có dữ liệu) 10 Dữ liệu 0110 CF – poll (không có dữ liệu) 10 Dữ liệu 0111 CF–Ack +CF- poll(không có dữ liệu) 10 Dữ liệu 1000-1111 Dự phòng 10 Dự phòng 0000-1111 Dự phòng Trường To DS Trường To DS có chiều dài 1 bit và được thiết lập giá trị là 1 trong các khung dữ liệu gửi tới cho DS, bao gồm tất cả các loại khung dữ liệu được gửi bởi các trạm STA liên kết với AP. Trường To DS được thiết lập giá trị là 0 trong tất cả các khung khác. Trường From DS Trường From DS có chiều 1 bit và được thiết lập giá trị là 1 trong tất cả các khung dữ liệu tồn tại trong DS. Và trường này sẽ có giá trị là 0 trong tất cả các khung còn lại. Trường More Fragment (phân mảnh thêm) Trường phân mảnh thêm có chiều dài một bit và được thiết lập giá trị bằng 1 trong tất cả các khung dữ liệu hoặc trong các khung quản lý có một khung phân đoạn gửi tiếp theo nằm trong một MSDU hoặc MMPDU. Trường Retry Có độ dài một bit và được thiết lập gí trị bằng 1 trong tất cả các khung dữ liệu hoặc khung quản lý nào phát lại. Và thiết lập giá trị bằng 0 trong tất cả các khung còn lại. Phía thu sẽ sử dụng chỉ thị này để loại bỏ những khung giống nhau. Trường power management (quản lý nguồn) Có độ dài một bit và được sử dụng để chỉ thị chế độ quản lý nguồn STA. Giá trị của trường này không thay đổi trong các khung xuất phát từ một STA trong một trật tự trao đổi khung. Giá trị của trường power management là 0 chỉ ra rằng STA ở trạng thái tiết kiệm năng lượng, giá trị 0 chỉ ra rằng STA sẽ ở chế độ kích hoạt. Trường này luôn được thiết lập giá trị 0 trong các khung do AP truyền đi. Trường More Data (thêm dữ liệu) Có độ dài một bit, thông báo cho STA đang ở chế độ tiết kiệm năng lượng biết là có một hay nhiều MSDU, MMPDU gửi tới STA đó đang nằm trong bộ đệm của AP. Trường WEP Có độ dài 1 bit. Nó được thiết lập giá trị 1 nếu trường Frame body chứa thông tin được xử lý bởi thuật toán WEP. Trường WEP chỉ được thiết lập giá trị 1 trong các khung quản lý và khung dữ liệu có phân loại Subtype và Nhận thực. Trường WEP được thiết lập giá trị 0 trong tất cả các khung còn lại. Nếu bit WEP có giá trị 1, khi đó trường Frame Body được giải nén theo thuật toán WEP. Trường Order Trường Order có độ dài 1 bit và được thiết lập giá trị 1 trong bất kì khung dữ liệu nào chứa MSDU, hoặc thành phần của MSDU, được truyền ở lớp dịch vụ Strictly Ordered. Trường thời gian/ ID Trường thời gian/ID có độ dài 16 bit. Nội dung của trường này như sau: Trong các khung điều khiển có Subtype loại Power Save (PS) – poll, trường thời gian / ID mang chỉ số nhận dạng liên lạc (AID) của trạm gửi khung trong 14 bit trọng số thấp nhất (lsb) và 2 bit trọng số cao nhất (msb) đều được thiết lập giá trị 1. Giá trị của AID nằm trong khoảng 1 – 2007. Trong tất cả các khung khác, trường thời gian/ID chứa giá trị thời gian được chỉ định cho mỗi loại khung. Đối với các khung được truyền trong khoảng thời gian contention – free (CEP), trường thời gian/ID được thiết lập giá trị là 32768. Bất kỳ khi nào nội dung của trường thời gian/ID cũng có giá trị nhỏ hơn 32768, giá trị của trường được sử dụng để cập nhật vecto phân phối mạng(NAV). Trường Address Có 4 loại trường địa chỉ trong khuôn dạng khung MAC. Các trường đó được sử dụng để chỉ thị BSSID, địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, địa chỉ trạm gửi và địa chỉ trạm nhận. Việc sử dụng của 4 trường Address trong mỗi loại khung được biểu diễn bằng các chữ viết tắt BSSID, DA, SA, RA và TA, tương ứng với địa chỉ nhận dạng BSS, địa chỉ đích, địa chỉ nguồn, địa chỉ trạm nhận và địa chỉ trạm phát. Có thể có khung không chứa một số trường Address. Việc sử dụng trường Address được qui định bởi vị trí tương đối của các trường Address (1 - 4 ) trong mào đầu MAC, không phụ thuộc vào loại địa chỉ hiện tại trong trường đó. Ví dụ, địa chỉ trạm nhận luôn nằm trong trường Address 1 trong các khung nhận được và địa chỉ trạm nhận của các khung CTS và ACK luôn nằm trong trường Address 2. Mỗi trường Address chứa một địa chỉ dài 48 bit. Phân loại địa chỉ Địa chỉ con MAC là một trong hai loại sau đây: Địa chỉ cá nhân: Là địa chỉ liên kết với từng trạm cụ thể trên mạng. Địa chỉ nhóm : Là địa chỉ đa đích, liên kết với một hoặc nhiều trạm trên mạng Có hai loại địa chỉ nhóm như sau: Địa chỉ nhóm Multicast : Là địa chỉ của một nhóm các trạm liên quan về mặt logic được kết hợp với nhau bởi qui ước mức cao hơn. Địa chỉ Broadcast: Là một đĩa chỉ đa điểm riêng biệt được định nghĩa trước mà luôn để chỉ tất cả các trạm trong mạng LAN đang xét. Khi trường địa chỉ đích có tất cả mang giá trị 1, nó được hiểu là địa chỉ Broadcast. Nhóm địa chỉ này được định nghĩa trước trong từng môi trường để tất cả các trạm hoạt động được kết nối với môi trường đó. Tất cả các trạm đó có thể nhận dạng được địa chỉ Broadcast. Không nhất thiết một trạm phải có khả năng phát địa chỉ Broadcast. Không gian địa chỉ cũng được phân tách thành không gian địa chỉ quản lý cục bộ và không gian địa chỉ quản lý toàn cầu. Trường BSSID Trường BSSID có độ dài 48 bit và có khuôn dạng giống như địa chỉ LAN MAC. Trường này được ấn định duy nhất cho từng BSS. Giá trị của trường này trong một BSS là địa chỉ MAC của trạm STA thực hiện chức năng điểm truy nhập AP của BSS. Giá trị của trường này trong IBSS nằm trong không gian địa chỉ MAC quản lý cục bộ và được tạo thành từ 46 bit đánh số ngẫu nhiên. Giá trị bit Inđiviual/ Group của trường địa chỉ được thiết lập bằng 0. Giá trị bit Global/ local của trường địa chỉ được thiết lập bằng 1. Cơ chế này được sử dụng để cung cấp khả ._.năng có thể xảy ra cao trong việc lựa chọn một BSSID duy nhất. Nếu trường này có tất cả các bit nhận giá trị 1 thì nó được xem là trường BSSID Broadcast. Trường BSSID Broadcast chỉ có thể được sử dụng trong trường BSSID đối với các khung quản lý có trường Subtype là “Yêu cầu kiểm tra”. Trường địa chỉ đích (DA) Trường địa chỉ đích (DA) chứa địa chỉ MAC cá nhân hoặc địa chỉ nhóm để nhận dạng thực thể hoặc các thực thể là trạm nhận cuối cùng của MSDU (hoặc thành phần của MSDU) chứa trong trường Frame Body. Trường địa chỉ nguồn (SA) Trường SA chứa địa chỉ IEEE MAC để nhận dạng thực thể MAC phát MSDU (hoặc thành phần của MSDU) chứa trong trường Frame Body. Bit Individual / Group luôn luôn nhận giá trị 0 trong địa chỉ nguồn. Trường địa chỉ trạm nhận (RA) Trường RA chứa địa chỉ IEEE MAC cá nhân hoặc địa chỉ nhóm để nhận dạng các trạm STA trung gian, trong môi trường vô tuyến WM, nhận thông tin chứa trong trường Frame Body. Trường địa chỉ trạm phát (TA) Trường TA chứa địa chỉ IEEE MAC cá nhân để nhận dạng trạm STA phát MPDU chứa trong trường Frame Body. Bit Individual/ Group luôn nhận giá trị 0 trong trường TA. Trường Sequence Control Trường điều khiển trình tự (Sequence Control) có độ dài 16 bit và bao gồm 2 trường con là Fragment Number (Số phân đoạn ) và Sequence Number. Khuôn dạng của trường điều khiển trình tự được biểu diễn trong Hình 1-13 dưới đây Số phân đoạn Số trình tự 4 bit 12 bit Hình 1-13 Trường điều khiển trình tự Trường Sequence Number - Số trình tự Trường số trình tự là trường có chiều dài 12 bit dùng để hiển thị số trình tự của MSDU hoặc MMPDU. Mỗi MSDU hoặc MMPDU do STA truyền đi đều được ấn định một số trình tự. Các số trình tự được ấn định từ một bộ đệm mod đơn 4096, bắt đầu từ giá trị 0 và cộng tăng dần thêm 1 cho mỗi MSDU và MMPDU. Mỗi Số phân đoạn của giá trị 0 và cộng tăng dần thêm 1 cho mỗi MSDU và MMPDU. Mỗi Số phân đoạn của MSDU và MMPDU đều chứa số trình tự được ấn định. Số trình tự sẽ không thay đổi giá trị trong tất cả các trường hợp truyền lại MSDU, MMPDU hoặc các thành phần của chúng. Trường Fragment Number- số phân đoạn Có chiều dài 4 bit dùng để hiển thị số phân đoạn của MSDU hoặc MMPDU. Số phân đoạn có giá tri 0 cho phân đoạn đầu tiên hoặc phân đoạn duy nhất của MSDU và MMPDU, và số phân đoạn được cộng thêm 1 cho mỗi phân đoạn kế tiếp. Số phân đoạn được giữ nguyên giá trị khi truyền lại các phân đoạn. Frame Body Là trường có chiều dài biến đổi chức năng thông tin chỉ thị cho từng loại khung (Type) và Subtype riêng biệt. FCS Trường FCS là trường có độ dài 32 bit chứa 32 bit CRC. Trường FCS được tính toán dựa trên tất cả các trường mào đầu MAC và trường Frame Body. Vì vậy trường này được coi như là một trường tính toán. Trường FCS sử dụng đa thức sinh bậc 32 dưới đây: G(x) = x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1 1.4.1.3 Chức năng phân lớp MAC Kiến trúc MAC Kiến trúc MAC được mô tả trong Hình 1-14, nó cung cấp các dịch vụ của DCF. Hình 1-14 Mô hình phân lớp MAC Chức năng phối hợp phân tán (DCF) Phương thức truy nhập cơ bản của MAC WLAN IEEE 802.11 là DCF được biết với dưới tên đa truy nhập cảm nhận sóng mang với cơ chế tránh xung đột. DCF có thể được áp dụng ở tất cả các STA, sử dụng cho cả cấu hình IBSS lẫn cấu hình mạng hạ tầng. Khi một STA muốn truyền tín hiệu, nó sẽ nghe môi trường để xác định xem liệu có một STA khác đang truyền hay không. Nếu môi trường được xác định là không bận, quá trình chuyển đổi có thể diễn ra. Thuật toán phân tán CSMA/CA bắt buộc phải có một khe thời gian tối thiểu tồn tại giữa các khung truyền đi liên tục. Một STA đang truyền phải đảm bảo rằng môi trường đang rỗi trong khoảng thời gian này trước khi truyền. Nếu môi trường được xác định là bận, STA sẽ chờ cho kết thúc quá trình truyền hiện tại. Sau khi chờ, hoặc trước khi cố gắng truyền lại ngay lập tức sau một lần truyền thành công, STA sẽ chọn một khoảng thời gian ngừng (backoff) ngẫu nhiên và sẽ giảm bộ đếm thời gian ngừng. Giao thức truy nhập môi trường cơ sở là DCF, nó cho phép chia sẻ phương tiện tự động giữa các PHY tương thích thông qua sử dụng cơ chế CSMA/CA và một thời gian ngưng ngẫu nhiên sau một trang thái môi trường bận. Thêm vào đó tất cả các lưu lượng trực tiếp sử dụng xác nhận (khung ACK) tích cực mà tại đó việc truyền dẫn lại được lên kế hoạch bởi bên gửi nếu không nhận được ACK nào. Giao thức CSMA/CA được thiết kế để giảm xác suất xung đột giữa nhiều STA cùng truy nhập một môi trường, tại thời điểm xung đột có khả năng xảy ra lớn. Chỉ ngay sau khi phương tiện chuyển sang rỗi là thời điểm mà xác suất xảy ra xung đột lớn nhất. Điều này xảy ra là do có nhiều STA đang chờ môi trường trở lại. Đây là tình huống đòi hỏi thủ tục ngưng ngẫu nhiên để giải quyết các xung đột môi trường. Phát hiện sóng mang có thể thực hiện bằng cơ chế vật lý hoặc cơ chế ảo. Cơ chế phát hiện sóng mang ảo đạt được bằng cách phân tán thông tin yêu cầu giữ trước, thông tin này thông báo về sử dụng sắp tới của môi trường. Trao đổi các khung RTS và CTS trước khung dữ liệu thực sự là cách để phân tán thông tin dữ trước môi trường. Các khung RTS và CTS chứa một trường thời gian/ID định nghĩa khoảng thời gian mà môi trường sẽ được giữ trước để truyền khung giữ liệu thực và trả về khung ACK. Tất cả các trạm STA nằm trong phạm vi nhận của STA nguồn (truyền RTS) hoặc STA đích (truyền CTS) sẽ biết được yêu cầu giữ môi trường . Do đó một STA có thể không phải là đích nhận dữ liệu của STA nguồn vẫn có thể biết được về sự sưe dụng môi trường trước mắt. Một cách khác để phân tán thông tin giành trước môi trường là trường thời gian/ ID trong khung trực tiếp. Trường này đưa ra thời gian mà môi trường sẽ bị chiếm, hoặc là tới thời điểm kết thúc của ACK tiếp theo, hoặc trong trường hợp chuỗi phân đoạn là thời điểm kết thúc của ACK tiếp sau phân đoạn kế tiếp. Việc trao đổi RTS/CTS thực hiện theo kiểu xem xét xung đột nhanh và kiểm tra đường truyền dẫn. Nếu STA phát RTS không nhận được CTS, STA nguồn có thể lặp lại qua trình nếu khung dữ liệu dài được truyền đi và không nhận được ACK. Một lợi điểm khác nữa của cơ chế RTS/CTS là khi nhiều BSS tận dụng cùng một kênh xếp chồng. Cơ chế giữ trước môi trường làm việc qua các ranh giới BSA. Cơ chế RTS/CTS cũng có thể tăng cường khả năng hoạt động trong một điều kiện đặc thù khi tất cả các STA đều có thể nhận từ AP, nhưng không thể nhận từ các STA khác trong BSA. Chức năng phối hợp điểm (PCF) MAC cũng có thể phối hợp được phương pháp truy nhập tuỳ chọn là PCF, nó chỉ có thể sử dụng được trên những cấu hình mạng hạ tầng. Phương pháp truy nhập này sử dụng một bộ phối hợp điểm (PC), nó sẽ hoạt động tại điểm truy nhập của BSS, để xác định STA nào đang có quyền truyền. Hoạt động về cơ bản giống với việc thăm dò, trong đó PC đóng vai trò của bộ phận điểu khiển thăm dò. Hoạt động của PCF có thể yêu cầu phối hợp thêm để cho phép hoạt động hiệu quả trong trường hợp tại đó có nhiều BSS phối hợp điểm đang hoạt động trên cùng một kênh, trong không gian vật lý phủ chồng. PCF sử dụng một cơ chế phát hiện sóng mang ảo được hỗ trợ bởi một cơ chế ưu tiên truy nhập. PCF sẽ phân tán thông tin trong các khung quản lý Beacon để thu được quyền điều khiển môi trường bằng vector phân phối mạng (NAV) trong các STA. Thêm vào đó tất cả các truyền dẫn khung dưới sự điều khiển của PCF có thể sử dụng không gian liên khung IFS nhỏ hơn không gian IFS cho các khung được truyền đi thông qua DCF. Việc sử dụng IFS nhỏ hơn có nghĩa là lưu lượng phối hợp điểm sẽ có quyền ưu tiên truy nhập phương tiện truyền thông lớn hơn các STA trong chế độ hoạt động BSS gối chồng dưới phương pháp truy nhập DCF. Ưu tiên truy nhập PCF cung cấp có thể được tận dụng để tạo nên một phương pháp truy nhập không tranh chấp (CF – Contention - free). PC điều khiển truyền dẫn khung của các STA để loại bỏ tranh chấp trong một khoảng thời gian giới hạn. PCF cung cấp khả năng truyền không xung đột. PC sẽ nằm trong AP. Việc AP có trở thành PC hay không là tùy chọn. Tất cả cá STA cơ bản phải tuân theo các nguyên tắc truy nhập môi trường, bởi vì những nguyên tắc này dựa trên DCF và các trạm STA này đặt vector NAV của chúng tại đầu mỗi CFP. Các đặc tính hoạt động này của PCF giúp cho tất cả các STA có thể hoạt động một cách phù hợp cùng với sự hiện diện của một BSS trong đó có một PC đang hoạt động và nếu được kết hợp với một BSS khác các trạm có thể nhận tất cả các khung được gửi đi dưới sự điều khiển của PCF. Việc STA trả lời lại một thăm dò không tranh chấp (CF-poll) nhận được từ một PC là tùy chọn. Một STA mà có thể trả lời lại các CF-Poll được gọi là trạm CF- Pollable và có thể yêu cầu được thăm dò bởi một PC tích cực. Các trạm CF – Pollable và PC không sử dụng RTS/CTS trong CFP. Khi được thăm dò bởi PC, CF – Pollable STA có thể truyền chỉ một MPDU, nó có thể đến bất cứ đích nào (không chỉ đến PC) và có thể thích hợp cả báo nhận ACK của một khung nhận được từ PC sử dụng các phân loại khung dữ liệu đặc thù. Nếu khung dữ liệu sau đó không được báo nhận, CF - Pollable STA sẽ không truyển lại khung trừ khi nó được thăm dò lại bởi PC, hoặc nó quyết định truyền lại trong khoảng thời gian tranh chấp CP. Nếu bên nhận của truyền dẫn không tranh chấp không phải là CF – Pollable, STA này báo nhận truyền dẫn sử dụng các qui tắc báo nhận DCF thông thường và PC tiếp tục điều khiển môi trường. Một PC có thể chỉ sử dụng cơ chế truyền khung không tranh chấp để chuyển giao các khung đến các STA và không bao giờ thăm dò các trạm không phải là CF – Pollable. Một PC có thể thực hiện thủ tục ngưng khi truyền lại khung không được báo nhận trong CEP. PC duy trì một danh sách đang thăm dò có thể truyền lại khung không được báo nhận ở thời điểm kế tiếp khi mà AID tương đương ứng với khung đó nằm ở vị trí trên cùng trong danh sách thăm dò. PC có thể truyền lại khung không được báo nhận trong suốt CEP sau một thời gian PIES. Khi có hơn một BSS kết hợp điểm đang hoạt động trên cùng một kênh vật lý PHY trong không gian gối chồng, có khả năng tồn tại xung đột giữa các hoạt động truyền PCF bởi các PC độc lập. 1.4.2 Phân lớp PHY 1.4.2.1 Các chức năng lớp vật lý Mô hình tham chiếu giao thức WLAN thể hiện trong Hình 1-10. Hầu hết các lớp vật lý PHY đều gồm ba thực thể chức năng sau đây : Chức năng PMD Chức năng hội tụ lớp vật lý Chức năng quản lý lớp Chức năng của hệ thống PMD định nghĩa các đặc tính và phương thức phát và thu dữ liệu thông qua môi trường truyền thông vô tuyến (WM) giữa hai hay nhiều STA. Mỗi phân lớp PMD đòi hỏi một PLCP duy nhất. Nếu phân lớp PMD đã cung cấp các dịch vụ PHY, chức năng hội tụ lớp vật lý có thể là NULL. Chức năng hội tụ lớp vật lý là chức năng thích ứng các khả năng của hệ thống phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) với dịch vụ PHY. Chức năng này được hỗ trợ bởi thủ tục hội tụ lớp vật lý (PLCP), thủ tục này định nghĩa phương thức sắp xếp các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MAC (MPDU) IEEE 802.11 vào trong khuôn dạng khung phù hợp với việc gửi và nhận dữ liệu người dùng và quản lý thông tin giữa hai hay nhiều STA sử dụng hệ thống PMD liên kết. Dịch vụ lớp vật lý PHY cung cấp cho thực thể lớp MAC tại mỗi STA thông qua điểm truy nhập dịch vụ SAP gọi là PHY – SAP, như biểu diễn trong Hình 1-10. 1.4.2.2 Dịch vụ Chức năng PHY như được biểu diễn trong Hình1-10 được chia thành 2 phân lớp : phân lớp PLCP và phân lớp PMD. Chức năng của phân lớp PLCP là cung cấp cơ chế phát các MPDU giữa hai hay nhiều STA trên phân lớp PMD. Các tiền tố liên quan đến hoạt động truyền thông giữa phân lớp MAC và PHY được chia thành hai loại cơ bản : Các tiền tố hỗ trợ các hoạt động trao đổi ngang cấp (peer – to - peer) MAC. Các tiền tố dịch vụ có ý nghĩa nội bộ và hỗ trợ trao đổi phân lớp đến phân lớp (sublayer – to - sublayer). 1.4.2.3 Lớp vật lý trải phổ nhảy tấn FHSS PHY Phân lớp vật lý FHSS PHY gồm hai chức năng cơ bản sau: Chức năng hội tụ lớp vật lý : chức năng này sắp xếp thích ứng các khả năng của hệ thống phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) vào dịch vụ lớp vật lý PHY. Chức năng này được hỗ trợ bởi thủ tục hội tụ lớp vật lý (PLCP), thủ tục này định nghĩa phương pháp sắp xếp các đơn vị dữ liệu giao thức phân lớp MAC(MPDU) vào định dạng khung phù hợp cho việc gửi và nhận dữ liệu người sử dụng và thông tin quản lý giữa các STA sử dụng hệ thống PMD kết hợp. Chức năng hệ thống PMD định nghĩa các đặc tính và phương pháp thức truyền phát dữ liệu qua môi trường vô tuyến (WM) giữa hai hay nhiều STA Kiến trúc 2,4GHz FHSS PHY gồm ba thực thể chức năng : chức năng PMD, chức năng hội tụ lớp vật lý (PLCP) và chức năng quản lý lớp vật lý(PLME). PLCP : để phân lớp IEEE802.11 MAC hoạt động phụ thuộc tối thiểu vào phân lớp PMD, người ta định nghĩa phân lớp hội tụ vật lý. Chức năng này làm đơn giản việc cung cấp giao diện dịch vụ vật lý tới các dịch vụ lớp MAC. PLME : PLME thực hiện quản lý các chức năng lớp vật lý kết hợp với các thực thể quản lý MAC. PMD : Phân lớp PMD cung cấp giao diện truyền dẫn được sử dụng để gửi và nhận dữ liệu giữa hai hay nhiều STA. 1.4.2.4 Lớp vật lý trải phổ chuỗi trực tiếp Hệ thống DSSS cung cấp cho mạng LAN vô tuyến khả năng truyền thông tải tin ở cả hai tốc độ 1Mb/s và 2Mb/s. Theo các qui tắc của FCC, thì hệ thống DSSS sẽ cung cấp được khả năng xử lý ít nhất là 10dB. Điều này sẽ được thực hiện bằng cách nhận tín hiệu băng gốc ở tần số 11Mhz với mã giả ngẫu nhiên PN 11 Chip. Hệ thống DSSS sử dụng các phương pháp điều chế băng cơ sở DBIT/SK và DQPSK để cung cấp tốc độ dữ liệu 1Mb/s và 2 Mb/s tương ứng. Phân lớp DSSS PLCP Phân lớp này cung cấp các thủ tục trong đó các MPDU được biến đổi thành các PPDU và ngược lại. Trong suốt quá trình truyền dẫn, MPDU sẽ được gắn với tiền tố PLCP, và PCP Header để tạo thành PPDU. Tại phía thu, tiền tố PLCP và PLCP Header được xử lý để trợ giúp việc giải điều chế và phân phối MPDU. Hình 1-15 biểu diễn khuôn dạng khuxng của PPDU bao gồm cả DSSS tiền tố PLCP, DSSS PLCP Header và MPDU. Tiền tố PLCP chứa các trường sau đây : Trường đồng bộ(Sync) và Phân định thời điểm đầu khung (SFD). PLCP Header chứa các trường : Báo hiệu IEEE 802.11 (Signal). Dịch vụ IEEE 802.11 (Service), chiều dài (Length) và CCITT CRC – 16. Hình 1-15 Khuôn dạng khung PLCP 1.4.2.5 Lớp vật lý hồng ngoại IR PHY sử dụng hồng ngoại trong dải 850nm tới 950 nm cho báo hiệu. Dải phổ này tương tự dải phổ sử dụng cho các thiết bị khách hàng thông thường như các bộ điều khiển hồng ngoại từ xa và các thiết bị truyền thông dữ liệu khác, như các thiết bị liên kết dữ liệu hông ngoại (IrDA). Tuy nhiên, không giống như các thiết bị hồng ngoại khác, IR PHY không trực tiếp. Nghĩa là bộ thu và phát không phải để đối diện trực tiếp và không cần tầm nhìn thẳng rõ ràng. Điều này cho phép xây dựng hệ thống LAN phù hợp. Một cặp hồng ngoại có khả năng giao tiếp trong một môi trường đặc trưng khoảng 10m. WLAN cho phép các thiết bị phù hợp có nhiều bộ thu nhạy và cũng có thể tăng dải hoạt động lên 20m. IR PHY dựa vào cả năng lượng hồng ngoại phản xạ và năng lượng hồng ngoại đường ngắm để truyền thông. Việc dựa vào năng lượng phản xạ gọi là sự phát hồng ngoại khuyếch tán. IEEE 802.11 chỉ rõ bộ phát và bộ thu được thiết kế thích hợp sẽ hoạt động tốt trong hầu hết các môi trường không có tầm nhìn thẳng từ bộ phát tới bộ thu. Tuy nhiên, trong môi trường có ít hoặc không có bề mặt phản xạ và không có tầm nhìn thẳng, thì hệ thống IR PHY giảm phạm vi hoạt động. IR PHY chỉ hoạt động trong các môi trường trong nhà. Sự bức xạ hồng ngoại không thể xuyên qua các bức tường và suy hao đáng kể qua hầu hết các cửa sổ ngoài. Phân lớp hội tụ IR PLCP Thủ tục hôi tụ cung cấp quá trình biến đổi từ MPDU thành PLCPDU và ngược lại. Trong quá trình truyền, MPDU sẽ kết hợp với tiêu đề PLCP và tiền tố PLCP để tạo thành PLCPDU. Tại phía thu, tiền tố PLCP được xử lý và các trường dữ liệu nội bộ cũng được xử lý để hỗ trợ quá trình giải điều chế và phân phát MPDU (PSDU). Hình 1-16 chỉ ra định dạng khung cho PLCPDU bao gồm tiền tố PLCP, tiêu đề PLCP và PSDU. Tiền tố PLCP gồm hai trường : trường đồng bộ (SYNC) và trường điểm phân cách bắt đầu khung (SFD). Tiêu đề PLCP gồm các trường : tốc độ dữ liệu (DR), điều chỉnh mức một chiều (DCLA), LENGTH, kiểm tra CRC. Tiền tố PLCP Tiêu đề PLCP PSDU DR DCLA LENGTH SFD CRC SYNC 57-73 slot 4 slot 3 slot 32 slot 16bit 16bit độ dài biến đổi Hình 1-16 : Khuôn dạng khung PLCP Phân lớp IR PMD Phân lớp IR PMD không định nghĩa các điểm truy nhập SAP. Cơ chế liên lạc giữa hai phân lớp PLCP và PMD, cũng như sự khác biệt giữa hai phân lớp này, là phụ thuộc vào các nhà sản xuất. Cụ thể là, có thể thiết kế và sản xuất, theo một cách chuẩn, một phân lớp mà có cả chức năng PLCP và PMD, chỉ đưa ra PHY-SAP. Các đặc tính hoạt động của IR PMD gồm : Điều chế và các tốc độ dữ liệu, Phân chia octet và thủ tục tạo tín hiệu PPM Phân lớp PLME : thực hiện quản lý các chức năng của lớp PHY kết hợp với thực thể quản lý lớp MAC. 1.4.2.6 Lớp vật lý ghép kênh theo tần số trực giao Hệ thống OFDM cung cấp LAN vô tuyến cung cấp với tốc độ truyền dữ liệu là 6,9,12,18,24,36,48 và 54 Mb/s. Khả năng hỗ trợ truyền và nhận dữ liệu với tốc độ 6, 12 và 24 Mb/s là bắt buộc. Hệ thống sử dụng 52 sóng mang phụ được điều chế sử dụng khoá dịch pha nhị phân hoặc khoá dịch pha cầu phương (BIT/SK/QPSK), điều chế biên độ cầu phương 16 hoặc 64. Sau này sử dụng thêm mã sửa sai (mã xoắn) với tốc độ mã hoá 1/2, 2/3, hoặc 3/4. Lớp OFDM PHY gồm hai chức năng giao thức sau: Chức năng hôi tụ PHY, là chức năng thích ứng các khả năng của hệ thống phụ thuộc môi trường vật lý (PMD) cho các dịch vụ PHY. Chức năng này được hỗ trợ bằng thủ tục hội tụ lớp vật lý, đó là thủ tục xác định phương pháp chuyển đổi khối dữ liệu dịch vụ phân lớp PHY (PSDU) IEEE802.11 thành dạng khung phù hợp cho việc gửi, nhận dữ liệu và thông tin quản lý giữa hai trạm sử dụng hệ thống PMD kết hợp. Một hệ thống PMD có chức năng xác định đặc tính và phương pháp phát và nhận dữ liệu thông qua một thiết bị vô tuyến giữa hai hay nhiều trạm có sử dụng hệ thống OFDM. Phân lớp OFDM PLCP Hình 1-17 : Khuôn dạng PPDU Khuôn dạng khung PPDU bao gồm phần đầu khung OFDM PLCP, mào đầu OFDM PLCP, PSDU, các bit Đuôi (Tail) và các bit đệm (Pad). Mào đầu PLCP bao gồm các trường sau : LENGTH, RATE, bit dự phòng , bit chẵn lẻ và trường SERVICE. Theo quan điểm điều chế, LENGTH, RATE, bit dự phòng và bit chẵn lẻ (có 6 bit Đuôi bằng 0 cuối cùng) tạo thành một tín hiệu OFDM đơn riêng biệt, được gọi là SIGNAL, được phát với điều chế BIT/SK và tốc độ mã hoá R=1/2. Trường SERVICE của mào đầu PLCP và PSDU (có 6 bit đuôi bằng 0 và các bit đệm), ký hiệu là DATA, được phát với tốc độ chỉ thị trong trường RATE và tạo thành các tín hiệu OFDM phức. Bit đuôi (Tail) trong tín hiệu SIGNAL cho phép giả mã các trường RATE và LENGTH được yêu cầu để giải mã phần DATA của gói. Ngoài ra, cơ chế CCA có thể được cải thiện bằng cách dự báo khoảng thời gian một gói tin nhờ thông tin từ nội dung của các trường RATE và LENGTH, thậm chí ngay cả khi các tốc độ dữ liệu không được trạm hỗ trợ. 1.5 Tổng kết Sự ra đời của các cầu nối WLAN đã đem lại nhiều lợi ích về khả năng di động và khai thác mạng linh hoạt. Với mạng WLAN, người dùng có thể truy cập các thông tin dùng chung mà không cần tìm chỗ cắm thiết bị và các nhà quản lý mạng có thể thiết lập hoặc làm tăng thêm mạng lưới mà không cần lắp đặt hoặc di chuyển hệ thống dây. WLAN còn cho năng suất lưu lượng tăng, sự thuận tiện, lợi thế về chi phí so với các hệ thống mạng hữu tuyến truyền thống. Mạng WLAN có các ưu điểm sau: Tính di động làm tăng hiệu quả và dịch vụ: Các hệ thống WLAN di động có thể cung cấp cho những người dùng LAN khả năng truy cập thông tin thời gian thực ở mọi nơi trong vùng hoạt động của hệ thống như ở các khu trung tâm, khuôn viên các trường đại học, các phòng chờ của sân bay, nhà ga, các khách sạn lớn... Khách hàng có thể di chuyển giữa các vùng vật lý trong LAN mà không bị mất kết nối. Tính di động này làm tăng năng suất khi hoạt động ở môi trường đa người sử dụng và tăng hiệu quả các dịch vụ mà mạng LAN hữu tuyến không thể cung cấp được. Đơn giản và nhanh chóng trong lắp đặt: Việc lắp đặt một hệ thống WLAN nhanh và đơn giản, không cần kéo cáp qua tường và trần nhà, thời gian lắp đặt ngắn cho phép khả năng linh hoạt khi định lại cấu hình hoặc thêm vào các nút mạng, đặc biệt thích hợp cho trường hợp mạng cần thiết lập nhanh hoặc cho nhu cầu sử dụng mạng tạm thời (các triển lãm, các địa điểm làm việc khẩn cấp…). Giảm giá thành khi vận hành: Mặc dù đầu tư ban đầu cho phần cứng của WLAN có thể cao hơn so với LAN nhưng tổng chi phí lắp đặt và vận hành trong cả chu kỳ sống lại thấp hơn nhiều. Lợi ích về chi phí dài hạn là lớn nhất trong các môi trường linh hoạt yêu cầu việc thay đổi, di chuyển, thêm các nút mạng thường xuyên. Khả năng nâng cấp: Hệ thống WLAN có thể được định hình theo một số cấu hình để đáp ứng nhu cầu của các ứng dụng và lắp đặt cụ thể. Các cấu hình có thể dễ dàng thay đổi và đa dạng từ các mạng ngang cấp thích hợp với số lượng người dùng nhỏ đến các mạng cơ sở đầy đủ với hàng ngàn người dùng cho phép chuyển vùng trong một khu vực rộng. Với các ưu điểm và lợi ích như trên mạng WLAN và các thiết bị WLAN sẽ tăng lên và được sử dụng rộng rãi sau khi các tiêu chuẩn cho WLAN được hoàn thành. Tuy nhiên WLAN cũng tồn tại những nhược điểm và khó khăn rất lớn trong quá trình thực hiện triển khai mạng. Có hai loại công nghệ chính để xây dựng WLAN là công nghệ vô tuyến và công nghệ hồng ngoại. Tuy nhiên, các nhà sản xuất sử dụng một trong hai công nghệ này đều gặp phải những khó khăn khi triển khai một giải pháp WLAN. Các giao thức đa truy nhập cho phép các thiết bị chia sẻ phương tiện như Ethernet đã được hình thành và hiểu rõ. Nhưng bản chất của phương tiện vô tuyến khiến cho các phương pháp truyền thống để chia sẻ một kết nối khó khăn hơn rất nhiều. Việc phát hiện xung đột gây ra rất nhiều vấn đề trong hoạt động mạng, đặc biệt là với các mạng vô tuyến. Xung đột xảy ra khi hai hoặc nhiều nút mạng đang dùng chung một phương tiện truyền thông cùng phát dữ liệu tại một thời điểm, hai tín hiệu sẽ bị sai lẫn nhau và dữ liệu thu được vô nghĩa hay không thích hợp. Đây luôn là một vấn đề đối với các mạng máy tính và ngay cả giao thức đơn giản nhất cũng không khắc phục được vấn đề này. Các giao thức phức tạp hơn thường kiểm tra kênh trước khi phát dữ liệu. Việc này rất đơn giản với Ethernet vì nó chỉ liên quan đến việc kiểm tra cường độ điện áp trên đường dây trước khi phát. Tuy nhiên quá trình khó hơn nhiều đối với các hệ thống vô tuyến. Phải mất ít nhất 30 đến 50s để xác định kênh rỗi hay bận, khoảng thời gian này cũng gần bằng thời gian cần thiết để truyền một gói tin. Một số vấn đề nữa tồn tại cùng với việc phát hiện xung đột là vấn đề thiết bị đầu cuối bị che khuất. Trong các mạng dùng chung phương tiện truyền thống, nếu nút A có thể nghe được nút B và nút B có thể nghe thấy nút C thì nút A có thể nghe thấy nút C. Nhưng với môi trường vô tuyến thì đây không phải là giả thiết luôn đúng. Các vật cản và khoảng cách giữa A và C có thể khiến nút C bị che khuất đối với A bởi việc phát hiện va chạm khi đang phát tới B, làm mạng kém hiệu tin cậy hơn . Giải pháp cho vấn đề này bao gồm việc gửi một gói tin yêu cầu gửi RTS cho một người nhận đã dự định trước để nhắc nó gửi một gói tin xoá để gửi CTS. Quá trình này sẽ thông báo cho các trạm gần đó biết số liệu sắp được gửi đi, để các nút này không phát và gây ra va chạm. Trong gói tin RTS và CTS đều chứa độ dài số liệu sắp gửi nên các trạm khác nghe được một trong hai gói tin này đều biết việc truyền dẫn sẽ diễn ra bao lâu và khi nào các trạm này có thể bắt đầu gửi các bản tin của chúng. Cảm ứng sóng mang được dùng để giúp ngăn chặn việc các trạm phát các gói RTS trong cùng thời gian. CHƯƠNG II BẢO MẬT MẠNG VÀ INTERNET 2.1 Tổng quan về các mô hình mạng 2.1.1 Mô hình TCP/IP Mạng Internet ngày nay là một mạng truyền thông không thể thiếu được trong xã hội hiện đại. Mạng Internet cho phép kết nối mọi máy tính trên toàn cầu Mạng Internet dựa trên bộ giao thức TCP/IP. TCP/IP là bộ giao thức cho phép máy tính và người dùng có thể liên lạc với nhau trên mạng. Ưu điểm của Internet là có thể kết nối mọi máy tính có kích cỡ và với mọi phương tiện khác nhau miễn máy tính đó cài đặt bộ giao thức TCP/IP. TCP/IP là một giao thức kết hợp giao thức TCP và giao thức IP nhằm quản lý và điều khiển việc trao đổi thông tin giữa các mạng đảm bảo thông tin từ hệ thống đầu cuối này đến hệ thống đầu cuối kia chính xác. Ta đã biết rằng Internet là liên kết các mạng máy tính lại với nhau, là mạng của tất cả các mạng. TCP/IP là một tiêu chuẩn sử dụng trên phạm vi toàn cầu cho Internet. Hình 2.1 : Giao thức TCP/IP nối hai máy tính với nhau qua hai Router TCP là giao thức end-to- end định ra nguyên tắc và thể lệ trao đổi thông tin giữa các đối tác ở các hệ thống đầu cuối, đảm bảo giao và nhận dữ liệu chính xác. IP là giao thức định ra nguyên tắc và thể lệ để đảm bảo cho dữ liệu di chuyển giữa các mạng được an toàn, nói cách khác là định tuyến giữa các mạng để dữ liệu chuyển đến chính xác địa chỉ theo một đường ngắn nhất. Nhiệm vụ định tuyến do các router (bộ định tuyến) thực hiện, vì vậy router thực hiện giao thức IP. Ngoài ra giao thức TCP/IP còn dùng để kết nối giữa LAN và WAN hay đóng vai trò là một giao thức cho mạng LAN. Kiến trúc phân lớp của TCP/IP TCP/IP có kiến trúc phân tầng, bao gồm 4 tầng sau: 1) Lớp liên kết dữ liệu (DataLink): Định nghĩa kết nối vật lý đến các phương tiện cụ thể và định dạng các khung thông tin gửi và nhận lại từ các phương tiện truyền dẫn. 2) Lớp giao thức Internet (Internet Protocol): Chuyển tiếp các gói tin từ nguồn tới đích. Mỗi gói tin có chứa địa chỉ đích và IP sử dụng thông tin này để hướng gói tin tới đích của nó. IP được chạy trên tất cả các máy chủ cũng như trong các thiết bị chuyển mạch chuyển tiếp gọi là các Router. Lớp IP là không có hướng kết nối (connectionless) nghĩa là không cần phải thiết lập một đường dẫn trước khi truyền dữ liệu. IP không đảm bảo rằng tất cả các gói tin được phát đi ở đích sẽ đến cùng một thứ tự như việc phát đi ở nguồn nên người ta bổ sung thêm vào các cơ chế kiểm soát lỗi và kiểm soát luồng. Việc đánh địa chỉ IP hiện nay theo kiểu IPv4 nhưng trong tương lai sẽ thay bằng kiểu IPv6. 3) Lớp TCP/IP: Tầng này chạy trên đỉnh của lớp IP và bao gồm hai giao thức là TCP và IP. TCP cung cấp phương thức hướng kết nối cung cấp các dịch vụ tin cậy còn UDP sử dụng phương thức hướng không kết nối cung cấp các dịch vụ kém tin cậy hơn. 4) Lớp ứng dụng (Applications): Là giao diện giữa người dùng và mạng Internet. Ví dụ như các dịch vụ Telnet, FTP, HTTP... 2.1.2 Mô hình OSI Mô hình OSI bao gồm bảy lớp, mỗi lớp thực hiện một chức năng riêng, những chức năng này được định nghĩa bởi OSI đó là : Lớp ứng dụng : Lớp ứng dụng cung cấp những dịch vụ mạng cho ứng dụng của user. Lớp trình diễn : Lớp này cung cấp việc trình bày dữ liệu và định dạng mã. Nó đảm bảo dữ liệu đến từ mạng có thể sử dụng được bởi lớp ứng dụng, và đảm bảo rằng thông tin được gửi bởi lớp ứng dụng được truyền lên mạng. Lớp phiên : Thiết lập, duy trỳ, quản lý, các phiên truyền thông giữa các ứng dụng. Lớp vận chuyển : Lớp này phân đoạn và tái thiết dữ liệu thành dòng chảy dữ liệu. TCP là một trong các giao thức thuộc lớp vận chuyển được dùng với IP. Lớp mạng : Xác định con đường tốt nhất để dịch chuyển dữ liệu từ nơi này sang nơi khác. Router hoạt động ở lớp này. Lớp liên kết dữ liệu : Chuẩn bị gói dữ liệu cho hoạt động truyền mang tín hiệu vật lý xuyên môi trường. Nó xử lý các thông báo lỗi, topo mạng, điều khiển luồng dữ liệu. Lớp này sử dụng những địa chỉ truy xuất môi trường ( MAC addresses). Lớp vật lý : Cung cấp các phương tiện điện, cơ, thủ tục, hàm để kích hoạt và duy trì mối liên kết vật lý giữa các hệ thống. Nó sử dụng môi trường truyền vật lý như cáp xoắn đôi, cáp đồng trục và cáp sợi quang. 2.1.3 Các thiết bị kết nối sử dụng trong mạng 2.1.3.1 Chuyển mạch Một mạng chuyển mạch bao gồm một dãy các trường chuyển mạch kết nối với nhau. Trường chuyển mạch bao gồm các thiết bị phần mềm/phần cứng có khả năng tạo các kết nối tạm thời giữa hai hay nhiều thiết bị tới chuyển mạch. Các chuyển mạch nói chung được phân loại thành phương thức : Chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, và chuyển mạch bản tin. Hình 2-2 Các thiết bị kết nối mạng 2.3.1.2 Bộ lặp Một bộ lặp là một thiết bị điện tử chỉ hoạt động trên tầng vật lý của mô hình OSI. Bộ lặp thực hiện tăng thế cho tín hiệu truyền dẫn từ một phân đoạn và duy trì tín hiệu tới phân đoạn khác của mạng. Vì vậy bộ lặp cho phép mở rộng chiều dài vật lý của mạng. Các tín hiệu mang thông tin có thể đi qua một khoảng cách lớn trước khi giảm tính toàn vẹn dữ liệu do nhiễu. Một bộ lặp thu tín hiệu bị suy hao, thực hiện khôi phục lại tín hiệu ban đầu và tạo ra một bản sao tín hiệu đưa trở lại đường truyền. 2.3.1.3 Cầu nối Các cầu hoạt động trong cả tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu của mô hình OSI. Một cầu nối đơn kết nối các loại mạng khác nhau và làm tăng mức kết nối liên mạng. Các cầu nối chia một mạng lớn thành các phân đoạn nhỏ hơn. Các cầu có thể phân tách các lưu lượng cho mỗi phân đoạn. Cầu nối có thể truy nhập địa chỉ vật lý của tất cả các trạm kết nối với nó . Khi một khung được nhập vào cầu nối, nó thực hiện phục hồi dữ liệu và kiểm tra địa chỉ của nó và chuyển tiếp tới phân đoạn gần với địa chỉ dữ liệu hơn. 2.3.1.4 Router Router hoạt động trong các tầng vật lý, tầng liên kết dã liệu, và tầng mạng của mô hình OSI. Mạng Internet là một sự kết hợp các kết nối các mạng bằng các Router. Khi một Datagram đi từ một nguồn tới một đích, có thể nó sẽ đi qua nhiều Router cho đến khi nó tìm router thấy gắn với mạng đích. Các router quyết định đường dẫn cho gói tin, sắp xếp các gói tin vào một liên kết nối mạng. Router sử dụng địa chỉ đích trên một Datagram để lựa chọn một next-hop chuyển tiếp datagram. 2.3.1.5 Gateway Gateway hoạt động trên tất cả các tầng của mô hình OSI. Một gateway là một bộ chuyển đổi giao thức kết nối hai hay nhiều hệ thống khác nhau và thông dịch cho mỗi thành viên. Vì thế, gateway gắn với một thiết bị thực hiện việc thông dịch giao thức giữa các thiết bị. Một gateway có thể nhận một khuôn d._.một tấn công làm giả mạo thông tin. Hình 3-4 Sự làm giả mạo trong mạng WEP có hai cơ chế nhận thực. Với cơ chế nhận thực hệ thống mở (thuật toán mặc định), máy khách chỉ thông báo mục đích để kết hợp với một AP, và AP tìm MIB (Management Information Base), nếu loại nhận thực = OS, truy nhập được phép. Nhận thực hệ thống mở, với tính tự nhiên của nó, không thực hiện nhận thực và cung cấp không an toàn mọi thứ. Hình 3-5 minh họa quá trình nhận thực hệ thống mở. Hình 3-5 Nhận thực hệ thống mở trong một mạng 802.11 WEP cũng có một thuật toán tùy chọn, ở đây một máy khách có thể yêu cầu được nhận thực dựa trên nhận thực khóa dùng chung. AP lần lượt phát một challenge ngẫu nhiên 128 bit và gửi nó tới một máy khách. Máy khách sẽ trả lời với challenge, mật mã hóa với khóa bí mật dùng chung, nó được định cấu hình trong cả máy khách và AP. AP giải mã challenge, sử dụng một CRC để kiểm tra tính toàn vẹn của nó. Nếu các khung mật mã hóa trùng với challenge gốc, trạm được nhận thực. Tùy chọn, “cái bắt tay” challenge/response được lặp lại trong sự định hướng ngược nhau (opposite direction ) cho nhận thực nhân công. Hình 3-6 minh họa quá trình nhận thực khóa dùng chung. Hình 3-6 Nhận thực khoá dùng chung trong 802.11 Một kẻ tấn công bắt giữ các khung này xử lý tất cả các yêu cầu để nhận được luồng khoá RC4 và đáp ứng bằng một bản tin chưa mã hoá Challenge, bản tin đã mã hoá, và IV trong tương lai. Bây giờ, kẻ tấn công có thể giả làm một khách hàng hợp pháp trên mạng WLAN. Bởi vì các khoá được dùng chung với toàn bộ những người sử dụng, không có cơ chế sẵn có cho nhận thực người sử dụng riêng lẻ và phần cứng. Nếu các khoá bị lọt ra ngoài khoặc bị crack, những người biết được khoá có thể sử dụng hệ thống. WEP cũng không có cơ chế cho người sử dụng hoặc phần cứng để nhận thực AP. Lọc địa chỉ MAC đôi khi được sử dụng để điều khiển truy nhập tài nguyên. Tuy nhiên, lọc địa chỉ MAC là không thích hợp cho nhận thực người sử dụng. Khá đơn giản để rò ra địa chỉ MAC hợp lệ ngoài không khí và thay đổi địa chỉ MAC của Card khách để giả mạo một người sử dụng hợp pháp. Khi một ai đó có được quyền truy nhập mạng, tất cả các máy tính trên mạng có thể bị truy nhập bởi vì WEP và 802.11 không cung cấp các cơ chế điều khiển truy nhập để giới hạn các tài nguyên có thể bị truy nhập. Trong một ngôi nhà, hoặc môi trường doanh nghiệp nhỏ, điều này không được đảm bảo. Tuy nhiên, trong một môi trường lớn, nó là một điều quan trọng cần thực hiện điều khiển truy nhập tài nguyên dựa trên các chính sách truy nhập. Các mục sau sẽ cung cấp các ví dụ về sự giả mạo. Tấn công trung gian: Để thực hiện một tấn công trung gian, hai host phải tin chắc rằng máy tính ở giữa là một host khác. Phiên bản cũ của tấn công này xảy ra khi một người nào đó thu các gói tin từ mạng rồi sửa đổi chúng, sau đó đưa chúng trở lại mạng. Sự giả mạo: Sự giả mạo là hoạt động giả mạo thành một ai đó hoặc một cái gì đó mà người sử dụng không biết, giống như việc sử dụng ID của một cá nhân và mật khẩu. Sự giả mạo Dịch vụ tên miền (DNS) được hoàn thành bằng cách gửi một đáp ứng DNS tới một sever DNS trên mạng. Giả mạo địa chỉ IP tin cậy vào việc hầu hết các router chỉ xem xét địa chỉ IP đích, không xem xét địa chỉ gửi. Việc xác nhận tính hợp lệ các địa chỉ IP gửi có thể ngăn chặn loại giả mạo này. Tấn công gián điệp : Hoạt động định cấu hình một thiết bị để giành quyền truy nhập mạng hoặc chèn các thiết bị trái phép vào trong mạng cốt để mà giành quyền truy nhập mạng được gọi là một tấn công gián điệp. Bằng cách cài đặt các Card mạng vô tuyến trong vùng phụ cận mạng đích, một thiết bị có thể được định cấu hình để giành quyền truy nhập. Các AP trái phép có thể được thử cài đặt để làm cho người sử dụng kết nối tới AP của các Hacker đúng hơn là phải kết nối tới AP mạng mong đợi. Nếu các AP này được cài đặt đằng sau tường lửa, nguy hiểm các tấn công lớn hơn rất nhiều. Tấn công cưỡng bức : Còn được gọi là phá mật khẩu hay tấn công lần lượt , loại tấn công này sử dụng một từ điển và thực hiện thử lặp đi lặp lại để kiểm tra các mật khẩu để giành quyền truy nhập mạng. Loại tấn công này là có thể thực hiện được thậm chí nếu nhận thực mật khẩu được thực hiện. 3.3.2.4 Sửa đổi Sửa đổi là loại tấn công chủ động vào độ tin cậy, ở đây một thực thể đột nhập thay đổi thông tin đã được gửi từ một thực thể nguồn tới một thực thể đích (Hình 3-7). Việc chèn một chương trình Trojan Horse (một chương trình máy tính xuất hiện để thực hiện một chức năng có ích, nhưng đồng thời có chứa các mật mã hoặc các lệnh ẩn gây hỏng đối với hệ thống đang chạy nó) hoặc viurs là một ví dụ của tấn công sửa đổi Hình 3-7 : Tấn công sửa đổi trong một mạng 802.11 WEP là trống trải cho một tấn công modification mà không bị phát hiện bởi vì IV được tăng một trị số và CRC là hàm tuyến tính mà nó chỉ sử dụng các phép cộng và phép nhân. Vì vậy biểu thức sau đây là đúng . (3.1) Với việc kiểm tra tính toàn vẹn CRC-32, nó có khả năng thay đổi một hay nhiều bit trong bản tin gốc chưa mã hoá và dự đoán các bit trong kiểm tra tổng cần để thay đổi bản tin để duy trì tính hợp lệ của nó. Điều này nghĩa là nó có khả năng lấy bản tin từ thực thể nguồn và sửa đổi và chèn lại chúng trong một luồng dữ liệu không bị phát hiện. Bảo mật 802.11 cơ sở không bảo đảm tính toàn vẹn bản tin. WEP hoặc các mật mã thay thế nó cần có một kiểm tra tính toàn vẹn đảm bảo. Các mục sau sẽ cung cấp các ví dụ về tấn công sửa đổi. Mất thiết bị : Mất một Latop hoặc một phần thiết bị khác đưa ra một vấn đề là dữ liệu được lưu trữ trong thiết bị. Rất có khả năng một cá nhân sẽ truy nhập vào trong mạng hữu tuyến dựa trên các thiết bị đánh cắp và các mật khẩu lưu trữ, và giả mạo một người sử dụng hợp pháp. Kịch bản này có thể xảy ra với các mạng hữu tuyến hiện tại và không phụ thuộc vào việc có được truy nhập WLAN hay không. Mất thiết bị đã được trang bị truy nhập vô tuyến chắc chắn mang cùng các nguy hiểm tương tự hữu tuyến. Nhiễm vi rút : Nhiễm virus là một vấn đề ảnh hưởng cho cả mạng hữu tuyến và mạng vô tuyến. Đến bây giờ, vẫn không có báo cáo tường mình về ảnh hưởng của virus lên các điện thoại tổ ong; tuy nhiên, đã có các virus có khả năng tồn tại trong các bản tin gửi tới các điện thoại tổ ong. Hai trong số này là VBS/Timo-A và the LoveBug. 3.3.2.5 Phúc đáp Phúc đáp là loại tấn công chủ động vào tính toàn vẹn, ở đây một nhóm đột nhập gửi lại thông tin mà đã được gửi từ một thực thể nguồn tới thực thể đích (Hình 3-8). Hình 3-8 : Tấn công Phúc đáp trên một mạng Bảo mật 802.11 cơ bản không có sự bảo vệ chống lại Phúc đáp. Nó không bao gồm các mã số dãy hoặc các Tem thời gian. Bởi vì các IV và các khoá có thể được dùng lại, do đó có thể phát lại các bản tin đã lưu trữ với cùng IV mà không bị phát hiện để chèn các bản tin không thật vào trong hệ thống. Các gói tin riêng lẻ phải được nhận thực, không mật mã hoá. Các gói tin phải có các mã số dãy hoặc các Tem thời gian. Các mục sau mô tả một số ví dụ và các tấn công Phúc đáp. Tái định hướng dòng lưu lượng: Một trạm tấn công có thể đầu độc các bảng giao thức giải pháp địa chỉ (ARP) trong các chuyển mạch trên mạng hữu tuyến qua AP, nguyên nhân là các gói tin cho một trạm hữu tuyến được định tuyến tới trạm tấn công. Kẻ tấn công có thể bắt giữ thụ động các gói tin này trước khi chuyển tiếp chúng tới hệ thống hữu tuyến tấn công hoặc thử một tấn công trung gian. Trong một tấn công, toàn bộ các hệ thống dễ bị ảnh hưởng có thể ở trên mạng hữu tuyến. Xâm lấn và đánh cắp tài nguyên : Một kẻ tấn công đã nắm được các điều khiển WLAN, có thể giành được quyền cho phép vào mạng, hoặc đánh cắp một quyền truy nhập trạm hợp lệ. Việc đánh cắp quyền truy nhập của trạm là đơn giản nếu kẻ tấn công có thể bắt chước các địa chỉ MAC trạm hợp lệ và sử dụng các điạ chỉ IP gán cho nó. Kẻ tấn công đợi đến khi hệ thông hợp lệ ngừng sử dụng mạng và sau đó thực hiện thao tác các điểm của nó trong mạng. Điều này cho phép một attacker truy nhập trực tiếp tất cả các thiết bị trong một mạng hoặc sử dụng mạng để giành truy nhập tới Internet mở rộng. 3.3.2.6 Sự phản ứng Sự phản ứng là một tấn công chủ động, ở đây các gói tin được gửi bởi một kẻ đột nhập tới đích (Hình 3-9). Kẻ đột nhập kiểm tra sự phản ứng. Thông tin bổ sung có thể được tìm thấy từ kênh bên cạnh này. Hình 3-9 : Ví dụ về tấn công phản ứng 3.3.2.7 Ngắt Ngắt là một tấn công chủ động vào tính sẵn sàng, ở đây một thực thể đột nhập chặn thông tin gửi từ một thực thể gốc tới một thực thể đích (Hình 3-10). Hình 3-10 : Một ví dụ về Ngắt Kẻ đột nhập có thể cố gắng làm cạn kiệt băng thông mạng bằng việc làm lụt ARP, phát quảng bá, làm lụt SYN giao thức điều khiển truyền dẫn (TCP), lụt hàng đợi, và sử dụng các phương thức làm ngập lụt khác… kẻ đột nhập cũng có thể sử dụng một số cơ chế vật lý như là nhiễu RF (Radio Frequency ) để ngắt thành công một mạng. Một dạng tương tự với tấn công là sự làm giảm giá trị của dịch vụ, ở đây dịch vụ hoàn toàn không bị chặn, nhưng chất lượng dịch (QoS) bị giảm đi. Các tấn công phủ nhận dịch vụ (DoS) : Các tấn công DoS không cho phép một Hacker giành quyền truy nhập mạng, đúng hơn, về cơ bản chúng làm các hệ thống máy tính khó có thể truy nhập bằng cách làm quá tải các server hoặc mạng bằng việc sử dụng lưu lượng hợp lệ, vì vậy người sử dụng có thể không truy nhập được các tài nguyên. Mục đích là để ngăn chặn mạng tách khỏi việc cung cấp các dịch vụ tới tất cả mọi người. Thông thường, điều này được hoàn thành bằng cách làm quá tải một tài nguyên. Sự quá tải là nguyên nhân làm Host trở lên không dùng được. Nhiều loại tấn công này tồn tại tuỳ thuộc vào loại tài nguyên bị chặn (không gian đĩa, băng thông, bộ nhớ trong, và các bộ đệm). Trong trường hợp đơn giản nhất, đóng dịch vụ khi nó là không cần thiết để thực hiện ngăn chặn loại tấn công này. Trong các trường hợp khác, chúng không thể dễ dàng bị chặn mà không có sự hạn chế sử dụng một tài nguyên cần thiết. Trong một mạng vô tuyến, bởi vì sóng không gian được dùng chung cho các thiết bị khác nhau như là các điện thoại cordless, các lò vi sóng, và các bộ kiểm tra nhỏ, một attacker với một thiết bị thích hợp có thể làm ngập lụt các sóng vô tuyến bằng tạp âm và phá vỡ dịch vụ mạng. Các mạng giả mạo và tái dịnh hướng trạm: Một mạng 802.11 vô tuyến rất dễ bị ảnh hưởng bởi một tấn công AP giả mạo. Một AP giả mạo được sở hữu bởi một attacker xác nhận kết nối mạng và sau đó chặn lưu lượng và có thể cũng thực hiện các tấn công man-in-the-middle trước khi lưu lượng được phép truyền trên mạng. Mục đích chính của một mạng giả mạo là loại bỏ lưu lượng hợp lệ ra khỏi WLAN lên trên một mạng hữu tuyến để tấn công và sau đó chèn lại lưu lượng vào trong mạng hợp pháp. Như vậy các AP giả mạo có thể được triển khai dễ dàng trong khác khu vực công cộng. 3.3.2.8 Sự phủ nhận Sự phủ nhận là một tấn công chủ động đến thuộc tính không được phủ nhận được yêu cầu bởi nguồn hay đích, nghĩa là thực thể nguồn phủ nhận việc gửi một bản tin hoặc thực thể đích phủ nhận việc nhận bản tin. (Hình 3-11) Hình 3-11 : Một ví dụ về phủ nhận Bảo mật 802.11 cơ sở không có thuộc tính không được phủ nhận. Nếu không có thuộc tính không được phủ nhận , thì thực thể nguồn có thể liên tục phủ nhận việc gửi bản tin và thực thể đích có thể liên tục phủ nhận việc nhận bản tin. 3.4 Kiến trúc mạng 3.4.1 Kiến trúc mạng điển hình với WLAN thêm vào Mạng LAN cần được bảo vệ từ những người sử dụng trên các AP vô tuyến. Hình 3-12 biểu diễn một nhóm kiến trúc hạ tầng mạng. Internet kết nối tới một router trên WAN biên. Trên LAN biên của router, người sử dụng có thể tuỳ chọn kết nối một server vùng không tranh chấp (DMZ) mà có thể truy nhập từ một tổ hợp mạng trên một LAN biên. Thông thường, chức năng tường lửa được bao gồm trong Router. Các server LAN biên và gần hơn nữa là các AP và các Laptop vô tuyến. Tuy nhiên, AP mới ngẫu nhiên tạo một đừơng để đi vào sau tường lửa thông qua liên kết không gian. Hình 3-12 : Kiến trúc WLAN 3.4.2 Kiến trúc mạng điển hình với một WLAN và tường lửa vô tuyến bổ sung 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, như biểu diễn trên hình 3-13. Một server DMZ tuỳ chọn hoặc một cổng chặn giữ có thể tồn tại trên WLAN biên của mạng. Tường lửa nhận thực vô tuyến tách rời WLAN khỏi LAN, vì thế sự bảo vệ các mạng tránh bị truy nhập qua thiết bị vô tuyến. Trong một giao thức nhận thực có thể mở rộng (EAP) 802.11x. AP sẽ bao gồm tường lửa và một sự bổ sung sever dịch vụ người sử dụng tham gian nhận thực từ xa (RADIUS) sẽ cần được định vị trên LAN. Trong một VPN, các host LAN tạo thành điểm đầu cuối của VPN tunnel. Cả hai loại tường lửa sẽ phải cần một lỗ hổng để mạng lưu lượng VPN từ WLAN biên và WAN tới LAN. Hình 3-13 : Một tường lửa nhận thực vô tuyến bảo vệ LAN 3.5 Chính sách bảo mật - Miền các tuỳ chọn Người sử dụng cần biết những gì được bảo vệ. Đó có thể là các thiết bị như các server, router, các modem, và thông tin như là e – mail, đặc tính trí tuệ, các bí mật thương mại, danh sách khách hàng, các kế hoạch kinh doanh, và các bản ghi y học… Đôi khi thông tin phải được bảo vệ bằng luật. Từ thông tin này, một sự phân tích nguy hiểm đơn giản có thể được thực hiện để xem xét những gì đe doạ an ninh mạng (dữ liệu hoặc mạng) và mức độ của biện pháp đối phó đòi hỏi giải quyết vấn đề. Bảng 3-2 biểu diễn các mức độ khác nhau của bảo mật, cấu hình, những gì được bảo mật bởi cấu hình, và các ứng dụng như là một cấu hình có thể được sử dụng Bảng3-2 :Dải các tùy chọn bảo mật cho mạng vô tuyến Mức độ bảo mật Cấu hình Bảo đảm Ứng dụng 0 Không bảo mật Mạng ở ngoài và không cấu hình Không có gì Các dịch vụ ứng dụng không được bảo mật thông tin. Tuy nhiên nhiều người sử dụng vẫn dùng các dịch vụ mạng này. 1 Truy nhập công cộng Nhận thực người sử dụng Truy nhập mạng Thư viện, cửa hàng cafe, khách sạn, sân bay…. 2 Bảo mật giới hạn 40- or 128-bit WEP, MAC access control list (ACL), và không quảng bá Một số mạng truy nhập và bảo mật dữ liệu Home và SOHO với tính di chuyển. 3 Bảo mật cơ sở Truy nhập bảo mật Wi-Fi (WPA) (later 802.11i) Truy nhập mạng và bảo mật dữ liệu Nhà, SOHO, và các hệ thống nhỏ linh động. 4 Bảo mật cấp cao 802.1x/EAP-X và RADIUS Truy nhập mạng và bảo mật dữ liệu Các hệ thống linh động 5 Bảo mật đầu cuối – tới – đầu cuối VPNs cũng như Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP), PPTPv2, Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP), Kerberos, và IP Security (IPSec) Truy nhập mạng và bảo mật dữ liệu Các ứng dụng đặ biệt, trao đổi thường mại, liên lạc… 3.5.1 Truy nhập công cộng Truy nhập công cộng giống như việc để các khoá cho mọi người đều biết và sử dụng. NoCat Auth, Sputnik, và Wayport hạn chế truy nhập tới người sử dụng công cộng bằng cách nhận thực họ. Tiến trình nhận thực họ bảo vệ mạng bởi các sự khác nhau của uỷ nhiệm truy nhập. Trong một số trường hợp, quảng cáo được trao đổi để giành quyền truy nhập hệ thống. Trong các trường hợp NoCat Auth, truy nhập có thể bị loại bỏ để tránh việc người ta lạm dụng hệ thống. Nhiều giải pháp loại này không cung cấp một cơ chế (tunnel) bảo mật cho những người sử dụng của chúng. Dữ liệu gửi trên không khí là trong điều kiện rõ ràng. Những người sử dụng phải được cung cấp sự bảo vệ của riêng mình chống lại những lỗ hổng của độ tin cậy như là sử dụng một VPN để tạo tunnel quay lại công trình mạng của họ. 3.5.2 Điều khiển truy nhập cơ bản Hiện nay, truy nhập cơ bản cũng giống như việc giấu một khoá dưới một tấm thảm. Khoá được dấu ngoài để cho những người thông minh có thể tìm thấy, nhưng mạng truy nhập và dữ liệu được truy nhập sẽ không có giá trị do sự cố ngắt mạng. Tối thiểu, người sử dụng nên kích hoạt WEP, các mật khẩu bảo vệ các thiết bị dùng chung và các tài nguyên, thay đổi tên mạng từ SSID mặc định, sử dụng lọc địa chỉ MAC, và tắt quảng bá nếu có thể. Viện công nghệ điện và điện tử (IEEE) đang làm việc để loại bỏ khoá tránh tình trạng “khóa dưới thảm” bằng hai giải pháp - cải tiến WEP tạm thời và thay thế WEP lâu dài. 3.5.3 Các phương thức bảo mật 802.11 ngoài WEP Truy nhập bảo vệ Wi-Fi (WPA): tháng 11 năm 2002, liên minh Wi – Fi thông báo tiêu chuẩn bảo mật WPA. Nó sẽ thay thế tiêu chuẩn WEP hiện tại trên thiết bị Wi – Fi. Có thể thấy trước rằng nhiều nhà cung cấp sẽ đưa ra phần sụn và phần mềm nâng cấp cho các sản phẩm Wi – Fi sẵn có để chúng làm việc với WPA. WPA sử dụng giao thức toàn vẹn khoá tạm thời (TKIP), một kỹ thuật mật mã cứng rắn hơn được sử dụng trong WEP. TKIP sử dụng khoá băm (KeyMix) và kiểm tra tính toàn vẹn bản tin phi tuyến (MIC). TKIP cũng sử dụng một giao thức rapid – rekeying (ReKey) thay đổi khoá mật mã cho khoảng 10.000 gói tin. Tuy nhiên, TKIP không loại trừ những điểm yếu cơ bản trong bảo mật Wi – Fi. Nếu một attacker tấn công TKIP, anh ta hoặc cô ta không chỉ bẻ gãy độ tin cậy, mà còn điều khiển truy nhập và nhận thực. WPA sẽ làm việc trong hai phương pháp khác nhau, tuỳ thuộc vào loại mạng. Trong nhà và các văn phòng nhỏ, công nghệ sẽ làm việc trong chế độ khoá “tiền chia sẻ”. Những người sử dụng nhập khoá mạng để giành quyền truy nhập. Trong chế độ quản lý, nó sẽ làm việc với các AS và sẽ yêu cầu sự hỗ trợ của 802.1x và EAP.802.1x và EAP cho phép một bộ thích ứng mạng khách đàm phán qua một AP với một back – end AS sử dụng các giao dịch mật mã an toàn để trao đổi các khoá phiên. WPA bao gồm nhiều phần của 802.11. Tuy nhiên, một số các phần tử khoá không được bao gồm trong đó như là sự hỗ trợ cho một thuật toán mật mã mới gọi là tiêu chuẩn mật mã hoá cấp cao (AES), tiêu chuẩn này sẽ thay thế thuật toán mật mã RC4 cơ sở khi 802.11i trở nên phổ biến. 3.5.4 802.11 Phương pháp bảo mật ngoài WPA WPA khi trở nên phổ biến, sẽ là một bước chuyển tiếp tốt bảo mật một nhà hoặc một SOHO WLAN. Tuy nhiên, cho một hệ thống lớn, 802.1x/EAP và VPN là vẫn có thể phát triển và tồn tại được . 3.5.5 802.1x và EAP—bảo mật cấp cao 802.11x cung cấp một Framework nhận thực cho các WLAN, cho phép một người sử dụng được nhận thực bởi một trung tâm nhận thực. Thuật toán thực tế được sử dụng để xác định một người sử dụng là đúng hoặc sai và có thể ghép nhiều thuật toán với nhau. 802.11x sử dụng EAP, một giao thực sẵn có làm việc trên Ethernet, Token Ring, hoặc các WLAN cho việc trao đổi bản tin trong thời gian tiến trình nhận thực. 3.5.6 Nhận thực cổng mạng 802.1x : Nhận thực 802.1 x cho các WLAN có ba thành phần chính : Supplicant (thường là các phần mềm máy khách), bộ nhận thực (AP), và AS (thông thường là một server RADIUS). Các bộ nhận thực kết nối tới mạng LA. Hình 3-14 minh họa tiến trình này. Hình 3-14 : Nhận thực 802.1x Dạng thông thường cho một nhân thực 802.11x như sau : Supplicant (trong máy khách ) thử kết nối tới AP bằng cách gửi một bản tin bắt đầu. AP tìm ra Supplicant và làm cho các cổng supplicant trong trạng thái không được phép, vì vậy chỉ các bản tin 802.1x/EAP được chuyển tiếp. Tất cả các lưu lượng khác bị chặn. Supplicant sau đó gửi một bản tin EAP khởi động. AP tin tưởng vào một bản tin toàn vẹn EAP - Yêu cầu để giành được nhận dạng Supplicant. Gói tin EAP – Trả lời của máy khách bao gồm nhận dạng Supplicant để chuyển tiếp tới AS. AS nhận thực Supplicant và các trả lời khác bằng cách chấp nhận hoặc loại bỏ Supplicant. 3.5.7 Giao thức nhận thực mở rộng (EAP) 3.5.7.1 Giới thiệu Để thiết lập liên lạc trên một liên kết Point – to – Point, mỗi đầu cuối của của liên kết PPP đầu tiên phải gửi các gói tin LCP để định cấu hình liên kết dữ liệu trong thời gian thiết lập liên kết. Sau khi các kết nối đã thiết lập, PPP cung cấp một giai đoạn nhận thực tùy chọn trước khi đi đến giai đoạn giao thức tầng mạng. Mặc định rằng, nhận thực là khôngbắt buộc. Nếu nhận thực của liên kết được mong muốn, một thực thi phải chỉ rõ tùy chọn cấu hình giao thức nhận thực trong thời gian Phase thiết lập liên kết. Các giao thức nhận thực này được chỉ định cho sử dụng đầu tiên bởi các Host và các router kết nối tới một server mạng PPP qua các chuyển mạch hoặc các đường dial – up, nhưng có thể được chấp nhận để xác định các kết nối. Server có thể sử dụng sự nhận dạng của kết nối host hoặc router trong sự lựa chọn các tùy chọn cho tầng mạng. 3.5.7.2. Giao thức nhận thực có thể mở rộng điểm tới điểm (EAP) Giao thức nhận thực có thể mở rộng (EAP) là một giao thức bảo mật tầng giao vận của mô hình OSI, nói chung là một giao thức cho nhận thực PPP hỗ trợ nhiều kĩ thuật nhận thực. EAP không lựa chọn một cơ chế nhận thực cụ thể tại Giai đoạn điều khiển liên kết (Link Control Phase), đúng hơn là nó trì hoãn điều này cho đến giai đoạn nhận thực. Điều này cho phép bộ nhận thực yêu cầu thêm thông tin trước khi xác định cơ chế nhận thực rõ ràng. Điều này cũng chấp nhận sự sử dụng một server “back - end” thi hành nhiều cơ chế khác nhau trong khi server PPP chỉ đơn thuần đi qua tổng đài nhận thực. Sau khi giai đoạn thiết lập kết nối được hoàn thành, bộ nhận thực gửi một hoặc nhiều Request để nhận thực điểm. Request có một trường Type để xác định những gì đang được yêu cầu. Ví dụ về các loại Request bao gồm Identity, MD5-challenge, One-Time Passwords, Generic Thẻ bài Card… Thông thường, bộ nhận thực sẽ gửi một Indentity Request theo sau bởi một hoặc nhiều Request cho thông tin nhận thực. Tuy nhiên, một Indentity Request không được yêu cầu, và có thể bỏ qua trong các trường hợp Indentity là đoán được. Điểm (Peer) gửi một gói tin Response trong trường Reply cho mỗi Request. Cũng như gói tin Request, gói tin Respone bao gồm một trường Type tương ứng với trường Type của Request. Bộ nhận thực chấm dứt giai đoạn nhận thực với một gói tin thành công hoặc thất bại (Succes or Failure packet). Ưu điểm Giao thức EAP có thể hỗ trợ nhiều cơ chế nhận thực không phải thực hiện giai đoạn tiền đàm phán một cách riêng biệt trong giai đoạn LCP. Các thiết bị không cần thiết phải hiểu mỗi loại Request và cũng có thể đơn giản các hoạt động như một tác nhân passthrough cho một server “back - end” trên một host. Thiết bị chỉ cần xem mã thành công/ thất bại để kết thúc giai đoạn nhận thực. Các nhược điểm EAP thực hiện yêu cầu bổ sung một loại nhận thực mới cho LCP và vì thế các thực thi PPP sẽ cần thiết phải được sử đổi để sử dụng nó. Nó cũng đi lạc khỏi mô hình nhận thực PPP trước đó của một cơ chế nhận thực rõ ràng trong thời gian LCP. 3.5.7.3 Cấu hình khuôn dạng tùy chọn Cấu hình khuôn dạng tổng quát tùy chọn như sau: Hình 3-15 : Khuông dạng tổng quát gói tin Type 3 Length 4 3.5.7.4 Khuôn dạng gói tin Chính xác một gói tin PP EAP được đóng gói trong trường thông tin của một khung PPP tầng liên kết dữ liệu ở đây trường giao thức chỉ rõ loại Hex C227 (PPP EAP). Dạng tổng quát của khuôn dạng gói tin EAP được biểu diễn như sau. Các trường được phát từ trái qua phải. Hình 3-15 : Khuôn dạng gói tin Code Trường code là một Octet và nhận dạng loại gói tin EAP. Các mã EAP được gán như sau : 1 Request 2 Response 3 Success 4 Failure Identifier :Trường Identifier gồm một octet. Length : Trường Length gồm hai octet và chỉ rõ chiều dài của các gói tin EAP bao gồm Code, identifier, Length và Data. Các octet bên ngoài phạm vi của trường Length có thể coi là đệm tầng liên kết dữ liệu và không cần để ý khi tiếp nhận. Data : Trường Data gồm 0 hoặc nhiều octet. Khuôn dạng trường dữ liệu được quyết định bởi trường Code. Request and Response : Gói tin Request được gửi bởi bộ nhận thực tới Peer. Mỗi Request có một loại trường phục vụ việc xác định những gì đang được yêu cầu. Bộ nhận thực phải phát một gói tin EAP với tập trường mã tới 1 ( Request). Các gói tin Request bổ sung được gửi cho đến khi một gói tin Response hợp lệ được nhận. Các Request phát lại phải được gửi với cùng giá trị nhận dạng để mà phân biệt được chúng với các Request mới. Các nội dung của trường dữ liệu là phụ thuộc loại Request. Peer phải gửi một gói tin Request trả lời gói tin Request. Lưu ý : Bởi vì tiến trình nhận thực sẽ thường bao gồm đầu vào người sử dụng. Dạng tổng quát của gói tin Request và Respone được biểu diễn như sau. Các trường được phát từ trái qua phải Hình 3-16 : Gói tin Request và Respone Code 1 cho Request; 2 cho Response. Identifier Trường Identifier gồm một octet. Trường Identifier phải giống nhau nếu một gói tin Request được phát lại trong thời gian timeout trong khi đang chờ một Response. Bất kỳ các Request mới nào cũng phải sửa đổi trường Identifier. Nếu một Peer nhận một bản sao Request khi nó đã gửi một Response, nó phải gửi lại một Respone. Nếu một Peer nhận một bản sao Request trước khi nó đã gửi một Response tới Request đầu tiên, nó sẽ lặng lẽ loại bỏ bản sao Request. Length Trường Length gồm hai octet và chỉ rõ chiều dài của gói tin EAP bao gồm Code, Indentifier, Length, Type, và Type – Data. Các octet ngoài phạm vi của trường Length có thể coi là phần đệm tầng liên kết dữ liệu và không cần quan tâm tới khi nhận. Type Trường Type gồm một octet. Trường này chỉ rõ loại Request và Response. Chỉ một Type phải được xác định rõ trên Request hoặc Respone EAP. Thông thường, trường Type của Response giống trường Type của Request. Tuy nhiên, cũng có một Nak Response Type cho việc xác định rằng một Request Type không được chấp nhận tới một điểm. Khi gửi một Nak trong một Respone tới một Request, Peer có thể xác định rõ một Type nhận thực luân phiên. Type-Data Trường Type – data thay đổi cùng với Type của Request và Response. Thành công và thất bại Các gói tin thành công được gửi bởi bộ nhận thực tới điểm để xác nhận nhận thực thành công. Bộ nhận thực phải phát một gói tin EAP với trường code thiết lập 3 (Success). Nếu bộ nhận thực không thể nhận thực điểm khi ấy sự thực thi phải phát mọt gói tin EAP với trường mã thiết lập bằng 4 (thất bại). Một bộ nhận thực có thể muốn phát ra nhiều Request trước khi gửi một trả lời Failure để mà cho phép người ta gõ sửa lỗi. Dạng tổng quan của khuôn dạng gói tin Success và Failure được biểu diễn như sau. Các trường được phát từ trái qua phải : Hình 3-17 : Các trường gói tin Code 3 cho Success; 4 cho Failure. Identifier Trường Identifier gồm một octet. Trường Identifier phải trùng với trường Identifier của gói tin Response. Length : 4 octet 3.5.7.5 Các loại Request /Response EAP ban đầu Trường Type gồm một Octet và các nhận dạng cấu trúc của gói tin Request hoặc Respone EAP. 3 Type đầu tiên được dành cho các Type đặc biệt. Các Type còn lại định nghĩa các trao đổi nhận thực. Nak Type là hợp lệ chỉ đối với các gói tin Respone, nó không được gửi trong một Request. Nak Type chỉ được gửi trong việc trả lời tới một Request sử dụng một mã Type nhận thực. Tất cả các thực thi EAP phải hỗ trợ các Type 1 – 4. Các Type này, cũng như các Type 5 và 6. 1 Nhận dạng 2 Khai báo 3 Nak (Response only) 4 MD5-Challenge 5 Mật khẩu một lần (OTP) 6 Generic Token Card Nhận dạng Trường Indentity được sử dụng để truy vấn nhận dạng điểm. Nói chung, bộ nhận thực sẽ đưa ra điều này cũng như Request ban đầu. Có thể bao gồm Một bản tin có thể hiển thị tùy chọn để nhắc Peer trong trường hợp mong muốn tương tác với người sử dụng. Một Respone phải được gửi tới Request này với một Type1 (Nhận dạng). Type : 1 octet Type-Data : Trường này có thể bao gồm một bản tin có thể hiển thị Request. Respone sử dụng trường này để trả về Indetity. Nếu Identity là không được biết, trường này sẽ nhận các byte toàn 0. Trường không được kết thúc bằng Null. Chiều dài của trường xuất phát từ trường Length của gói tin Request/Response và vì thể một Null không được yêu cầu. Khai báo (Notification) Notification Type được sử dụng tùy ý để truyển một bản tin có thể hiển thị từ một bộ nhận thực tới Peer. Peer nên hiển thị bản tin này tới người sử dụng hoặc bản ghi nó nếu nó không thể được hiển thị. Nó được dự định để cung cấp một thông báo xác nhận của một số tình trạng khẩn cấp. Type : 2 octet Type-Data : Trường Type-Data trong Request bao gồm một bản tin có thể hiển thị. Độ dài của bản tin được xác định bởi trường Length của gói tin Request. Bản tin phải không được kết cuối bằng Null. Một Respone phải được gửi trong sự trả lời tới Request với một trường Type của 2 (Notification). Response nên được gửi ngay lập tức. Nak Type-Data là hợp lệ chỉ trong bản tin Response. Nó được gửi trong trả lời tới một Request ở dây Type nhận thực là không thể được chấp nhận. Các Type nhận thực được đánh số 4. Type : 3octet Type-Data : Trường này phải bao gồm một octet đơn xác định loại nhận thực mong muốn. KẾT LUẬN Đồ án “bảo mật trong WLAN ” về cơ bản đã được hoàn thành với những nội dung sau Chương I của đồ án đã thực hiện nghiên cứu tổng quan về mô hình mạng WLAN trên cơ sở nghiên cứu hai tầng vật lý PHY và MAC. Nội dung của chương đã nêu cấu hình mạng WLAN, các khái niệm, các dịch vụ được cung cấp trong các tầng, chức năng của các phân lớp trong mỗi tầng, quá trình thực hiện truyền dữ liệu trong WLAN. Giới thiệu về một số tầng vật lý phổ biến sử dụng trong WLAN. Chương II của đồ án đi vào nghiên cứu tổng quan về bảo mật cho mạng và Internet. Thực hiện phân tích những nguy hiểm thường gặp ảnh hưởng tới an ninh mạng. Nghiên cứu những chính sách bảo mật hữu hiệu, các cơ chế và dịch vụ bảo mật, bảo mật môi trường vật lý, nhận dạng và nhận thực mạng, tường lửa … Chương III nghiên cứu bảo mật trong mạng WLAN. Phân tích các nguy hiểm thường xảy ra cho mạng WLAN. Đi vào tìm hiểu và phân tích các giao thức WEP và EAP, các cơ chế nhận dạng và nhận thực là cơ sở cho bảo mật WLAN. Tuy nhiên, do sự hạn chế về kiến thức đồ án của em vẫn còn nhiều thiếu sót, em rất mong được sự đóng gớp ý kiến của quí thầy, cô và các ban. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] McGraw-Hill, Wi-Fi Handbook: Building 802.11b Wireless Networks [2] S.K.PARMAR, Computer, network and nework systems security 2003 [3] Man Young Rhee, Wiley internet – security 2003 [4] International Standard ISO/IEC 8802-11: 1999(E) ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition (R2003), Information technology-Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks- Specific requirements. [5] Vũ Trí Trung, Đồ án tốt nghiệp đại học 2004 – các tiêu chuẩn WLAN và ứng dụng. MỤC LỤC ._.