ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐÀO VĂN ĐÔNG

PHÂN TÍCH KỸ THUẬT THÂM NHẬP VÀ AN
NINH MẠNG KHÔNG DÂY WI-FI

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên




ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐÀO VĂN ĐÔNG

PHÂN TÍCH KỸ THUẬT THÂM NHẬP VÀ AN
NINH MẠNG KHÔNG DÂY WI-FI
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60 48 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Người hướng dẫn khoa học
1. PGS.TS Nguyễn Văn Tam

Thái Nguyên - 2010

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên




LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Khoa CNTT – ĐHTN, Viện Công nghệ
Thông tin thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nơi các Thầy cô đã
tận tình truyền đạt các kiến thức quý báu cho Tôi trong suốt quá trình học tập.
Xin cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa và các cán bộ khoa đã tạo điều kiện tốt nhất
cho chúng tôi học tập và hoàn thành đề tài tốt nghiệp của mình.
Đặc biệt, Tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Văn Tam, thầy đã
tận tình chỉ bảo tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghệp và những
người thân đã động viên khích lệ tinh thần và giúp đỡ để tôi hoàn thành luận
văn.

Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2010

Đào Văn Đông

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên





LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, toàn bộ nội dung bản luận văn này là do tôi tự sưu
tầm, tra cứu và sắp xếp cho phù hợp với nội dung yêu cầu của đề tài dưới sự
hướng dẫn khoa học của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Tam.Tôi
xin chịu trách nhiệm trước pháp luật lời cam đoan của mình.

Thái Nguyên, ngày 10 tháng 10 năm 2010
Người cam đoan

Đào Văn Đông

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên




1

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 7
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ AN NINH MẠNG KHÔNG DÂY ................................... 9
1.1

Tổng quan mạng máy tính trên nền công nghệ không dây ..................................... 9

1.1.1

Giới thiệu ..................................................................................................................9

1.1.2


Giới thiệu mô hình mạng không dây ...................................................................... 10

1.1.2.1

WPAN (Wireless Personal Area Network) ....................................................................... 10

1.1.2.2

WLAN (Wireless Local Area Network) ........................................................................... 12

1.1.2.3

WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) ............................................................... 12

1.1.2.4

WWAN (Wireless Wide Area Network) .......................................................................... 12

1.1.3

1.2

Lớp vật lý và MAC trên cơ sở chuẩn IEEE 802.11 ............................................... 12

1.1.3.1

Lớp vật lý........................................................................................................................ 13

1.1.3.2


Thông tin cấu trúc header của 802.11 MAC ..................................................................... 14

Tổng quan an ninh mạng không dây .................................................................... 21

1.2.1

Các lỗ hổng của mạng WLAN ................................................................................ 22

1.2.2

Các tiêu chuẩn bảo mật cho hệ thống WLAN ....................................................... 23

CHƢƠNG 2 PHÂN TÍCH AN NINH MẠNG KHÔNG DÂY ......................................... 24
KỸ THUẬT THÂM NHẬP ............................................................................................. 24
2.1

Tiêu chuẩn bảo mật WEP ..................................................................................... 24

2.1.1

Giới thiệu ................................................................................................................ 24

2.1.2

Phƣơng thức chứng thực ........................................................................................ 25

2.1.3

Phƣơng thức mã hóa .............................................................................................. 26


2.1.3.1

Mã hóa khi truyền đi........................................................................................................ 27

2.1.3.2

Giải mã khi nhận về ......................................................................................................... 29

2.1.4

Các ƣu, nhƣợc điểm của WEP ............................................................................... 29

2.1.5

Phƣơng thức dò mã chứng thực ............................................................................. 31

2.1.6

Phƣơng thức dò mã dùng chung – Shared key trong WEP .................................. 31

2.1.6.1

Biểu diễn toán học quy trình mã hóa và giải mã WEP ...................................................... 32

2.1.6.2

Cách biết được bản tin P trao đổi giữa AP và Client ......................................................... 33

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên





2

2.1.6.3

Thực hiện từ bên ngoài mạng không dây .......................................................................... 33

2.1.6.4

Thực hiện ngay từ bên trong mạng không dây .................................................................. 34

Biện pháp ngăn chặn .............................................................................................. 35

2.1.7
2.1.7.1

Cải tiến trong phương pháp chứng thực và mã hóa WEP .................................................. 36

2.1.7.2

Bổ sung trường MIC........................................................................................................ 36

2.1.7.3

Thay đổi mã khóa theo từng gói tin .................................................................................. 38

2.2


Tiêu chuẩn bảo mật WPA ..................................................................................... 39

2.3

Giao thức WPA 2................................................................................................... 49

2.4

Các cách thâm nhập vào mạng WLAN ................................................................. 53

2.4.1

Cơ sở kỹ thuật......................................................................................................... 53

2.4.2

Các hình thức thâm nhập ....................................................................................... 53
2.4.2.1

Thâm nhập bị động – Passive attacks .......................................................................... 53

2.4.2.2

Thâm nhập chủ động – Active attacks......................................................................... 56

CHƢƠNG 3 THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỘ AN ................................................ 66
TOÀN CỦA MẠNG WLAN ............................................................................................ 66
3.1


Mô hình thử nghiệm.............................................................................................. 66

3.2

Các bƣớc cơ bản để thực hiện ............................................................................... 68

3.3

Kết quả thử nghiệm và đánh giá ........................................................................... 71

3.4

Đề xuất một số giải pháp bảo vệ hệ thống mạng không dây.................................. 71

3.4.1

Đối với các hệ thống sử dụng giao thức WEP ........................................................ 71

3.4.2

Đối với các hệ thống sử dụng giao thức WPA ........................................................ 72

3.4.3

Đối với các hệ thống sử dụng giao thức WPA2 ...................................................... 73

KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ....................................................................... 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 76

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên





3

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
AES

Advanced Encryption Standard

AH

Authentication Header

AI

Authentication Information

ARP

Address Resolution Protocol

AS

Authentication Server

DoS

Denial of Service


EAP

Extensible Authentication Protocol

ESP

Encapsulating Security Payload

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

IP

Internet Protocol

IPSec

Internet Protocol Security

IV

Initialization Vector

LAN

Local Area Network

OSI


Open Systems Interconnection

PDA

Personal Digital Assistant

PIN

Personal Identification Number

PKI

Public Key Infrastructure

RADIUS

Remote Authentication Dial – In User Service

SSID

Service Set Identifier

TCP

Transmission Control Protocol

TKIP

Temporal Key Integrity Protocol


TLS

Transport Layer Security

VPN

Virtual Private Network

WAP

Wireless Application Protocol

WEP

Wired Equivalent Privacy

Wi-Fi

Wireless Fidelity

WLAN

Wireless Local Area Network

WPAN

Wireless Personal Area Network

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên





4

WPA

Wi-Fi Protected Access

WTP

Wireless Transaction Protocol

WWAN

Wireless Wide Area Network

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên




5

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Phân loại mạng không dây ............................................................. 10
Hình 1.2 Mô hình ứng dụng Bluetooth ......................................................... 11
Hình 1.3 Cấu trúc thông tin của Frame Control ............................................ 15
Hình 1.4 Cấu trúc data frame. ....................................................................... 21

Hình 2.1 Mô tả quá trình chứng thực giữa Client và AP .............................. 25
Hình 2.2 Cài đặt mã khóa dùng chung cho WEP .......................................... 27
Hình 2.3 Mô tả quá trình mã hoá khi truyền đi ............................................ 27
Hình 2.4 Mô tả quá trình giải mã khi nhận về ............................................... 29
Hình 2.5 Dò mã hóa Shared Key trong WEP ................................................ 32
Hình 2.6 Mô tả quá trình thực hiện từ bên ngoài mạng không dây................ 34
Hình 2.7 Mô tả nguyên lý Bit- Flipping ....................................................... 35
Hình 2.8 Mô tả quá trình thực hiện từ bên trong mạng không dây ............... 35
Hình 2.9 Cấu trúc khung dữ liệu trước và sau khi bổ sung ........................... 37
Hình 2.10 Cấu trúc bên trong của trường MIC ............................................. 37
Hình 2.11 Mô tả quá trình mã hóa khi truyền đi sau khi bổ sung .................. 38
Hình 2.12 Mô hình thiết lập điển hình của WLAN ...................................... 40
Hình 2.13 Các bước chứng thực station bởi EAP-TLS ................................. 42
Hình 2.14 Quá trình mã hóa của WPA ........................................................ 46
Hình 2.15 Quá trình giải mã của WPA ......................................................... 47
Hình 2.16 Quá trình mã hóa của WPA2 ...................................................... 50
Hình 2.17 Passive attacks ............................................................................ 54
Hình 2.18 Phần mềm bắt gói tin Ethereal .................................................... 55
Hình 2.19 Ative Attacks ............................................................................... 57
Hình 2.20 Mô tả quá trình tấn công DOS tầng liên kết dữ liệu ..................... 59

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên




6

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 So sánh các lớp vật lý của chuẩn IEEE 802.11 .............................. 13

Bảng 1.2 Bảng mô tả sự kết hợp các giá trị giữa Type và SubType của FC .. 16
Bảng 2.1 Tóm tắt các giao thức bảo mật trong hệ thống không dây ............. 52

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - Đại học Thái Nguyên




data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....



data error !!! can't not

read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not

read....


data error !!! can't not
read....

data error !!! can't not
read....