Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
1
LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời gian gần đây chúng ta thường nghe nói về WiFi và Internet không
dây. Thực ra, WiFi không chỉ được dùng để kết nối Internet không dây mà còn dùng
để kết nối hầu hết các thiết bị tin học và viễn thông quen thuộc như máy tính, máy in,
PDA, điện thọai di động mà không cần dây cáp nối, rất thuận tiện cho người sử dụng.
Mạng không dây là một trong những bước tiến lớn của ngành máy tính. 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, 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 kỹ thuật, kinh tế. Chẳng hạn việc sử
dụng công nghệ Internet không dây Wi- Fi cho phép mọi người truy cập và lấy thông
tin ở bất kỳ vị trí nào như bến xe, nhà ga, sân bay,…
Khi nghiên cứu triển khai ứng dụng công nghệ WLAN, người ta đậc biệt quan
tâm tới tính bâo 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 bên ngoài, 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, Luận văn này sẽ trình bày đề tài về mạng cục bộ không
dây WLAN và một số vấn đề bảo mật cho mạng không dây Wi- Fi với nội dung gồm 3
chương:
Chương 1: Tổng quan mạng cục bộ không dây WLAN
Chương 2: Các tiêu chuẩn của mạng WLAN
Chương 3: Một số vấn đề bảo mật cho mạng không dây Wi- Fi
Trong quá trình thực hiện đề tài, do hạn chế về thời gian và lượng kiến thức cũng
như kinh nghiệm thực tế nên luận văn không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong
sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
2
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY WLAN
1.1 Giới thiệu
Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học, công nghệ thông tin và 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 sử dụng một sự lựa
chọn tối ưu, bổ xung cho các phương thức kết nối dùng dây.
WLAN là mô hình mạng được sử dụng cho một khu vực có phạm vi nhỏ như
một tòa nhà, khuôn viên của một công ty, trường học. Nó là loại mạng linh hoạt có khả
năng cơ động cao thay thế cho mạng cáp đồng truyền thống và bắt đầu phát triển vào
giữa thập kỉ 80 của thế kỷ XX bởi tổ chức FCC (Federal Communications
Commission). WLAN sử dụng sóng vô tuyến hay hồng ngoại để truyền và nhận dữ
liệu thông qua không gian, xuyên qua tường trần và các cấu trúc khác mà không cần
cáp. WLAN cung cấp tất cả các chức năng và các ưu điểm của một mạng LAN truyền
thống như Ethernet hay Token Ring nhưng lại không bị giới hạn bởi cáp. Ngoài ra
WLAN còn có khả năng kết hợp với các mạng có sẵn, WLAN kết hợp rất tốt với LAN
tạo thành một mạng năng động và ổn định hơn. WLAN là mạng rất phù hợp cho việc
phát triển điều khiển thiết bị từ xa, cung cấp mạng dịch vụ ở nơi công cộng, khách sạn,
văn phòng. 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.
WLAN sử dụng băng tần ISM (băng tần phục vụ công nghiệp, khoa học, y tế :
2.4GHz và 5GHz ), vì thế nó không chịu sự quản lý của chính phủ cũng như không
cần cấp giấy phép sử dụng. Sử dụng WLAN sẽ giúp các nước đang phát triển nhanh
chóng tiếp cận với các công nghệ hiện đại, nhanh chóng xây dựng hạ tầng viễn thông
một cách thuận lợi và ít tốn kém.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm phục vụ cho WLAN theo các
chuẩn khác nhau như: IrDA (Hồng ngoại), OpenAir, BlueTooth, HiperLAN 2, IEEE
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
3
802.11b, IEEE 802.11a, 802.11g (Wi-Fi), …trong đó mỗi chuẩn có một đặc điểm khác
nhau. IrDA, OpenAir, BlueTooth là các mạng liên kết trong phạm vi tương đối nhỏ:
IrDA (1m), OpenAir(10m), Bluetooth (10m) và mô hình mạng là dạng peer-to-peer
tức là kết nối trực tiếp không thông qua bất kỳ một thiết bị trung gian nào. Ngược lại,
HiperLAN và IEEE 802.11 là hai mạng phục vụ cho kết nối phạm vi rộng hơn khoảng
100m, và cho phép kết nối 2 dạng: kết nối trực tiếp, kết nối dạng mạng cơ sở (sử dụng
Access Point) . Với khả năng tích hợp với các mạng thông dụng như (LAN, WAN),
HiperLAN và Wi-Fi được xem là hai mạng có thể thay thế hoặc dùng để mở rộng
mạng LAN.
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.
1.2 Quá trình phát triển của mạng WLAN
Mạng WLAN, với đặc tính “không dây” nó rất linh động trong điều kiện người
dùng di động hay trong các cấu hình tạm thời. Các mạng LAN không dây đang ngày
càng được ưa chuộng và phát triển trên thế giới. Với các ưu điểm nổi trội như: dễ dàng
cải thiện năng suất, cài đạt nhanh, đơn giản và linh hoạt, dễ cấu hình không đòi hỏi cơ
sở hạ tầng cồng kềnh như các mạng LAN truyền thống, đặc biệt là hiệu quả trong các
vùng khó thực hiện bằng dây và đòi hỏi có thẩm mỹ cao…, WLAN phát triển rất
nhanh chóng và đang dần thay thế cho các mạng có dây trong nhiều lĩnh vực khác
nhau.
Quá trình phát triển của các mạng WLAN được sơ lược qua:
Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà sản
xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz. Những giải pháp
này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữ liệu
1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng cáp hiện
thời.
Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sử dụng
băng tần 2.4Ghz. Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn
nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được công bố
rộng rãi. Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những dãy tần
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
4
số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn mạng không
dây chung.
Năm 1997, Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) đã phê
chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI (Wireless
Fidelity) cho các mạng WLAN. Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu,
trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2.4Ghz.
Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là các chuẩn
802.11a và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu). Và những
thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không
dây vượt trội. Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp tốc
độ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps. IEEE 802.11b được tạo ra nhằm cung cấp
những đặc điểm về tính hiệu dụng, thông lượng (throughput) và bảo mật để so sánh
với mạng có dây thông thường.
Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thể
truyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ truyền dữ
liệu lên đến 54Mbps. Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g cũng có thể
tương thich ngược với các thiết bị chuẩn 802.11b.
Hình 1.1: Quá trình phát triển của mạng WLAN
1.3 Phân loại mạng WLAN
Các mạng WLAN có thể được phân loại thành mạng WLAN vô tuyến và WLAN
hồng ngoại. Các mạng WLAN vô tuyến có thể dựa trên quá trình truyền dẫn băng hẹp
hay truyền dẫn trải phổ trong khi đó đối với các WLAN hồng ngoại có thể là khuyếch
tán hay được định hướng. Dưới đây đề cập cơ bản các mạng WLAN vô tuyến và hồng
ngoại, có đánh giá điểm mạnh cũng như điểm yếu của mỗi loại.
1.3.1 Các WLAN vô tuyến
2.4 GHz
1 & 2 Mbps
860 Kbps
900 MHz
Proprietary
Theo tiªu chuÈn
IEEE
802.11
®îc phª chuÈn
2.4 GHz
Radio
Network
Speed
1 & 2 Mbps
860 Kbps
900 MHz
§ éc quyÒn
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
Khoá luận tốt nghiệp Trường ĐH Công Nghệ_ ĐHQG Hà Nội
Nguyễn Thị Huyền_ K49Đ- HTVT
5
Đa số các hệ thống mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ. Khái niệm về trải
phổ đảm bảo quá trình truyền thông tin cậy và an toàn. Trải phổ đề cập đến các sơ đồ
tín hiệu dựa trên một số dạng mã hoá (độc lập với thông tin được phát đi) và chúng sử
dụng băng thông lớn hơn nhiều so với yêu cầu để truyền tín hiệu. Băng thông lớn hơn
có nghĩa là nhiễu và các hiệu ứng fading đa đường chỉ ảnh hưởng một phần đến quá
trình truyền dẫn trải phổ. Vì vậy mà năng lượng tín hiệu thu hầu như không đổi theo
thời gian. Điều này cho phép tách sóng dễ dàng khi máy thu được đồng bộ với các
tham số của tín hiệu trải phổ. Các tín hiệu trải phổ có khả năng hạn chế nhiễu và gây
khó khăn cho quá trình phát hiện và chặn tín hiệu trên đường truyền. Có hai kỹ thuật
trải phổ: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) và trải phổ nhảy tần (FHSS).
1.3.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)
Đây là công nghệ trải phổ tần số rộng sử dụng phương pháp tạo ra một mẫu bít
thừa cho mỗi bít sẽ truyền đi, bít này được gọi là chíp hoặc mã chíp. Mã chíp càng dài
khả năng khôi phục tín hiệu gốc càng cao. Khó khăn trong phương pháp này là tốn
nhiều băng thông.
Tỷ lệ chíp sử dụng trên một bít gọi là tỷ lệ trải phổ. Tỷ lệ này càng cao sẽ giúp
cho khả năng chống nhiễu khi truyền tin hiệu, trong khi tỷ lệ này thấp sẽ giúp tăng
băng thông cho các thiết bị di dộng. Thuật toán đặc biệt được sử dụng để khôi phục lại
thông tin mà không yêu cầu gửi lại gói tin
Có thể hiểu đơn giản hơn là mỗi bít được mã hoá thành một chuỗi các bit
Ví dụ: 1 được mà hoá thành 10011100011
và 0 sẽ được mã hoá là: 01100011100
thì khi đó việc truyền chuỗi 101 đi sẽ thành gửi đi chuỗi:
100111000110110001110010011100011
Các mã chíp thông thường nghịch đảo lẫn nhau, điều này làm cho DSSS đối phó
tốt đối với nhiễu.
Bởi vì DSSS trải rộng trên toàn phổ, nên số lượng các kênh bị chồng lên nhau
trong dải tần 2.4 Ghz là rất it (thông thường là ba kênh), vì vậy số lượng các mạng
cùng hoạt động độc lập trong một phạm vi mà không bị nhiễu là rất hạn chế.
1.3.1.2 Trải phổ nhảy tần (FHSS)