ĐẠI HỌC QUỐC GA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
---------------
---------------
NGUYỄN VĂN LINH
ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN FUZZY RANDOM
FOREST TRONG PHÁT HIỆN XÂM NHẬP MẠNG
KHÔNG DÂY
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60480101
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS. Lê Hoàng Sơn
Hà Nội - 2019
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
---------------
---------------
NGUYỄN VĂN LINH
ỨNG DỤNG THUẬT TOÁN FUZZY RANDOM
FOREST TRONG PHÁT HIỆN XÂM NHẬP MẠNG
KHÔNG DÂY
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60480101
LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS. Lê Hoàng Sơn
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn
PGS TS. Lê Hoàng Sơn
Hà Nội - 2019
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn và lòng biết ơn sâu sắc nhất tới Thầy
giáo, PGS. TS. Lê Hoàng Sơn đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, động viên và giúp đỡ
tôi trong suốt quá trình tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trường Đại Học Công Nghệ - Đại Học
Quốc Gia Hà Nội – những người đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn trong quá trình tôi
học tập và tại trường.
Cuối cùng, tôi muốn gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè, những người thân
yêu luôn bên cạnh, quan tâm, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện
luận văn tốt nghiệp này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà
Nội, tháng
2019
04
Học viên
Nguyễn Văn Linh
năm
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong Luận văn là sản phẩm của riêng cá
nhân tôi, không sao chép lại của người khác. Những điều được trình bày trong nội
dung Luận văn, hoặc là của cá nhân hoặc là được tổng hợp từ nhiều nguồn tài liệu. Tất
cả các tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn đúng quy cách. Tôi
xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định cho lời
cam đoan của mình.
Hà Nội, tháng 04 năm 2019
Tác giả luận văn
Nguyễễn Văn Linh
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN
0
LỜI CAM ĐOAN
1
MỤC LỤC
2
DANH SÁCH BẢNG
3
DANH SÁCH HÌNH VẼ
4
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
6
1
13
1.1
13
1.2
14
1.2.1
14
1.2.2
15
1.2.3
18
1.2.4
20
1.3
22
1.3.1
23
1.3.2
27
1.3.3
30
1.4
34
1.5
34
2
35
2.1
35
2.2
37
2.3
43
2.4
47
2.5
58
2.6
80
3
81
3.1
81
3.2
87
3.3
92
3.4
92
3.1
95
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
85
TÀI LIỆU THAM KHẢO
87
DANH SÁCH BẢNG
Bảng 1.1 : Dữ liệu sử dụng cho phân lớp Bayes
Bảng 2.1: Dữ liệu phân lớp sử dụng cây quyết định
16
28
Bảng 2.2: Dữ liệu kiểm thử thuật toán cây quyết định
29
Bảng 2.3: Tất cả thuộc tính Sunny của Outlook
30
Bảng 2.4: Tất cả thuộc tính Rain của Outlook
31
Bảng 2.5: Bảng đánh giá và kiểm tra kết quả của thuật toán DT
32
Bảng 2.6: Tập dữ liệu phân lớp cho thuật toán RF
38
Bảng 2.7: Dữ liệu được chọn ngẫu nhiên từ tập dữ liệu ban đầu cho cây 2
39
Bảng 2.8: Dữ liệu để kiểm tra độ chính xác thuật toán RF
39
Bảng 2.9: Tất cả dữ liệu Sunny của Outlook
41
Bảng 2.10: Tất cả dữ liệu Rain của Outlook
41
Bảng 2.11: Bảng đánh dấu dữ liệu được chọn ngẫu nhiên cho cây 3
42
Bảng 2.12: Bảng dữ liệu chọn ngẫu nhiên cho cây 3
43
Bảng 2.13: Tất cả dữ liệu nhánh Strong của Wind
45
Bảng 2.14: Nhánh Sunny của Outlook nốt tiếp Strong của Wind
46
Bảng 2.15: Đánh giá kết quả thuật toán RF
47
Bảng 2.16: Dự liệu training thuật toán FRF
53
Bảng 2.17: Dữ liệu đánh giá thuật toán FRF
54
Bảng 2.18 Giá trị fuzzy của các thuộc tính
57
Bảng 2.19: Nhánh Sunny của outlook (FRF 1)
62
Bảng 2.20: Nhánh rain của outlook(FRF 1)
64
Bảng 2.23: Đánh giá kết quả cây FRF
69
Bảng 3.1: Bộ dữ liệu AWID [36]
70
Bảng 3.2: Các lớp của bộ dữ liệu AWID [36]
71
Bảng 3.3: Tỉ lệ của các bản ghi và lớp trong bộ dữ liệu
71
Bảng 3.4: Thuộc tính trong 1 bảng ghi
71
Bảng 3.5: Đánh giá kết quả của thuật toán
81
DANH SÁCH HÌNH VẼẼ
Hình 1.1: Báo cáo hàng năm về tình hình bảo mật của Cisco [27]
Hình 1.2: Kiến trúc mạng không dây [37]
1
2
Hình 1.3: Cơ chế bảo mật WEP
3
Hình 1.4: Tấn công Flooding
9
Hình 1.5: Tấn công Injection
10
Hình 1.6: Tấn công Impersonation
10
Hình 1.7: Các điểm trong không gian D chiều
11
Hình 1.8: Siêu phẳng phân lớp các điểm trong không gian
12
Hình 1.9 : Đồ thị biểu diễn các điểm trong mặt phẳng R+
13
Hình 1.10 : Các điểm lựa chọn cho siêu phẳng
13
Hình 1.11: Kiến trúc mô hình SVM
14
Hình 1.12: Đồ thị biểu diễn siêu phẳng tìm được
15
Hình 1.13: Kiến trúc chung của mạng nơ-ron
18
Hình 1.14: Mô hình mạng nơ-ron
19
Hình 1.15: Công thức và đồ thị hàm ngưỡng
20
Hình 1.16: Công thức và đồ thị hàm tuyến tính
20
Hình 1.17: Công thức và đồ thị hàm sigmod
21
Hình 1.18: Công thức và đồ thị hàm tanh
21
Hình 1.19: Công thức và đồ thị hàm gausian
22
Hình 2.1: Hình ảnh cây sau vòng lặp đầu tiên của thuật toán DT
30
Hình 2.2: Cây phân lớp sau vòng lặp thứ 2 của thuật toán DT
31
Hình 2.3: Cây phân lớp cuối cùng của thuật toán DT
32
Hình 2.4: Ví dụ về cây quyết định với phân lớp mờ và phân lớp rõ
33
Hình 2.5: Lớp rõ và lớp mờ
34
Hình 2.6: Đồ thị biểu diễn các miền giá trị
35
Hình 2.7: Mô hình thuật toán rừng ngẫu nhiên [3]
37
Hình 2.8: Cây RF 2 sau vòng lặp thứ nhất
40
Hình 2.9: Cây RF 2 sau vòng lặp thứ hai
42
Hình 2.10: Cây RF 2 hoàn chỉnh thứ nhất
42
Hình 2.11: Cây RF 3 sau vòng lặp 1
45
Hình 2.12: Cây RF 3 sau vòng lặp 2
46
Figure 2.13: Cây RF 3 hoàn thiện
46
Hình 2.14: Mô hình fuzzy random forest
51
Hình 2.15: Đồ thị miền giá trị mờ của outlook
55
Hình 2.16: Đồ thị miền giá trị mờ của temprature
56
Bảng 2.17: Đồ thị miền giá trị mờ của humidity
Hình 2.18: Đồ thị miền giá trị mờ của wind
56
57
Hình 2.19: Cấy FRF 1 sau vòng lặp đầu tiên
61
Hình 2.20: Cây FRF 1 sau vòng lặp 2
65
Hình 2.21: Cây FRF 1 sau vòng lặp 3
67
Hình 2.22: Cây FRF 1 sau vòng lặp 4
68
Hình 2.23: Cây FRF hoàn thiện
68
Hình 3.1: Dữ liệu sau khi chuyển sang hệ cơ số 10
77
Hình 3.2: Dữ liệu đã được xử lý
78
Hình 3.3: Nhãn cho tập thuộc tính
78
Hình 3.4: Vị trí các thuộc tính dùng để phân lớp
79
Hình 3.5: Khoảng giá trị cho từng thuộc tính
79
Hình 3.6: Đồ thị hàm singleton
79
Hình 3.7: Công thức và đồ thị hàm triangular
80
Hình 3.8: Công thức và đồ thị hàm trapezoidal
80
Hình 3.9: Công thức là đồ thị hàm hình thang phải
80
Hình 3.10: Công thức là đồ thị hàm hình thang trái
81
Hình 3.12: Cây sau khi chạy thuật toán
81
Hình 3.13: Đồ thị đánh giá độ chính xác của cây
82
Hình 3.14: Độ chính xác của từng lớp theo số cây theo precision
83
Hình 3.15: Độ chính xác của từng lớp theo số cây theo recall
83
DANH SÁCH TỪ VIẾẾT TẮẾT
STT
1
Từ viết tắt
AP
Đầy đủ
Ý nghĩa
Access Point
Điểm truy cập: là thiết bị cho phép
các thiết bị không dây kết nối với
mạng dây sử dụng WiFi hoặc các
chuẩn liên quan
Address Resolution
2
ARP
Protocol
Giao thức phân giải địa chỉ là một
giao thức truyền thông được sử dụng
để chuyển địa chỉ từ tầng mạng sang
tầng liên kết dữ liệu theo mô hình
OSI.
3
CCMP
Counter Mode Cipher
Block Chaining
Giao thức CCMP là một giao thức
truyền dữ liệu và kiểm soát tính
Message
truyền dữ liệu thống nhất để bảo đảm
Authentication Code
cả tính bảo mật và nguyên vẹn của dữ
Protocol
liệu được truyền đi
Cuộc tấn công từ chối dịch vụ (tấn
công DoS - hay tấn công từ chối dịch
4
DoS
Denial-of-service
vụ phân tán là một nỗ lực làm cho
những người dùng không thể sử dụng
tài nguyên của một máy tính
5
6
Cây quyết định là một thuật toán
dùng để phân lớp dự liệu
DT
Decision tree
FCS
Một mã phát hiện lỗi được thêm vào
Frame check sequence một khung trong giao thức truyền
thông. Khung được sử dụng để gửi dữ
liệu tải trọng từ một nguồn đến đích.
7
FDT
Fuzzy decision tree
Cây quyết định mờ là thuật toán phân
lớp áp dụng lý thuyết mờ vào cây
quyết định
8
FRF
Fuzzy random forest
Rừng ngẫu nhiên mờ là thuật toán áp
dụng lý thuyết mờ vào rừng ngẫu
nhiên.
Giao thức truyền tập tin: thường được
dùng để trao đổi tập tin qua mạng
9
FTP
File Transfer Protocol
lưới truyền thông dùng giao thức
TCP/IP (chẳng hạn như Internet mạng ngoại bộ - hoặc Intranet - mạng
nội bộ)
Hypertext Transfer
10
HTTP
Protocol
Giao thức truyền tải siêu văn bản: là
một trong năm giao thức chuẩn của
mạng Internet, được dùng để liên hệ
thông tin giữa Máy cung cấp dịch vụ
và Máy sử dụng dịch vụ.
Viện kỹ nghệ Điện và Điện tử: là một
tổ chức phi lợi nhuận, chuyên nghiệp
11
IEEE
The Institute of
nhằm nâng cao sự thịnh vượng qua sự
Electrical and
phát huy các đổi mới công nghệ tạo
Electronics Engineers
cơ hội nghề nghiệp cho các thành
viên và cổ vũ cộng đồng thế giới mở
rộng
Internet Vạn Vật, hay cụ thể hơn là
Mạng lưới vạn vật kết nối Internet
hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối
Internet là một liên mạng, trong đó
các thiết bị, phương tiện vận tải (được
12
IoT
Internet of Thing
gọi là "thiết bị kết nối" và "thiết bị
thông minh"), phòng ốc và các trang
thiết bị khác được nhúng với các bộ
phận điện tử, phần mềm, cảm biến,
cơ cấu chấp hành cùng với khả năng
kết nối mạng máy tính giúp cho các
thiết bị này có thể thu thập và truyền
tải dữ liệu
Giao thức Internet: là một địa chỉ đơn
nhất mà những thiết bị điện tử hiện
13
IP
Internet Protocol
nay đang sử dụng để nhận diện và
liên lạc với nhau trên mạng máy tính
bằng cách sử dụng giao thức Internet.
14
MAC
Media Access Control
Điều khiển truy nhập môi trường: là
tầng con, một phần của tầng liên kết
dữ liệu trong mô hình 7 tầng OSI
15
NLP
Natural Language
Processing
Xử lý ngôn ngữ tự nhiên
16
OOB
Out of bag
Là phương pháp đo lỗi dự đoán của
random forest, decision tree .v.v..
17
RF
Random forest
Rừng ngẫu nhiên: Tương tự cây
quyết định là thuật toán dùng để phân
lớp
18
SSID
Service Set Identifier
Là tên chính của mạng cục bộ không
dây 802,11 gồm mạng gia đình và các
hotspot công cộng
Một thiết bị client trong mạng không
dây 802.11 như máy tính, máy tính
xách tay hoặc điện thoại thông minh.
19
STA
STAtion
Thuật ngữ STA đôi khi cũng được sử
dụng cho điểm truy cập, trong trường
hợp đó, STA là bất kỳ thiết bị nào
giao tiếp qua giao thức 802.11
Temporal Key
20
TKIP
Integrity Protocol
Là một giao thức bảo mật được sử
dụng trong chuẩn mạng không dây
IEEE 802.11
Mạng cục bộ không dây (viết tắt từ
tiếng Anh: wireless
21
WLAN
Wireless LAN
local area
network) là mạng cục bộ gồm các
máy tính liên lạc với nhau bằng sóng
vô tuyến.
1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN BÀI TOÁN VÀ KIẾẾN THỨC NẾỀN
1.1 Đặt vấấn đềề
Ngày nay với sự phát triển của công nghệ và kinh tế, các thiết bị không dây như
điện thoại di động, máy tính xách tay, v.v. không ngừng gia tăng. Kèm theo đó là sự
phát triển của các hệ thống mạng không dây (WiFi) có mặt ở mọi nơi từ gia đình, các
công ty đến các địa điểm công cộng như quán ăn, quán café. Tốc độ phát triển của các
thiết bị không dây và mạng không dây đi kèm theo mối đe dọa từ an ninh mạng. Mỗi
ngày có hàng triệu giao dịch được thực hiện qua mạng. Chính vì sự phổ biến và tầm
quan trọng của nó như vậy mà vấn đề về bảo mật và an toàn cho mạng không dây
được đặt lên cao đặc biệt là ở những nơi quan trọng như ngân hàng hay cơ quan chính
phủ. Các cuộc tấn công mạng ngày các phổ biến làm thiệt hàng tỷ đô cho nền kinh tế.
Trên thế giới thiệt hại do các cuộc tấn công mạng lên đến 200 tỷ usd mỗi năm. Theo
Báo cáo An ninh mạng thường niên năm 2017 của Cisco, hơn 1/3 tổ chức từng bị
vi phạm an ninh trong năm 2016 chịu thiệt hại đáng kể do mất khách hàng, cơ hội và
doanh thu lên đến hơn 20% [5].
Hình 1.1: Báo cáo hàng năm về tình hình bảo mật của Cisco [27]
Hơn nữa ngày nay với sự phát triển của IoT, các thiết bị kết nối internet, router wifi,
trở thành đích nhắm của các hacker. Chính vì vậy rất nhiều biện pháp được đưa ra để
phòng chống và ngăn chặn các hình thức tấn công mạng.
Do đó bài toán được đặt ra ở đây là xác định một truy cập là bình thường hay bất
thường, Hay đúng hơn là bài toán phân lớp một truy cập mạng theo các thuộc tính
đã biết.
Trong những năm gần đây với sự phát triển và hoàn thiện của các thuật toán học
máy, nó được ứng dụng trong rất nhiều ngành khác nhau. Trong lĩnh vực an ninh
mạng cũng tương với bài toán phân lớp xâm nhập mạng không dây việc áp dụng các
thuật toán học máy đem lại hiệu quả cao. Trong luận văn này thì sẽ tìm hiểu và áp
dụng thuật toán Fuzzy Random Forest cho bài toán này.
1.2 Tổng quan vềề mạng không dấy
1.2.1 Kiềấn trúc mạng 802.11
802.11 là một tập các chuẩn của tổ chức IEEE bao gồm các đặc tả kỹ thuật liên
quan đến hệ thống mạng không dây. Chuẩn IEEE 802.11 mô tả một giao tiếp "truyền
qua không khí" sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa một thiết bị không
dây và tổng đài hoặc điểm truy cập, hoặc giữa 2 hay nhiều thiết bị không dây với nhau
(mô hình ad-hoc) [6].
Hình 1.2: Kiến trúc mạng không dây [37]
802.11 cấu trúc gồm 3 thành phần chính: tầng quản lý, tầng điều khiển và tầng
dữ liệu [28].
Tầng quản lý: Đóng vai trò cài đặt giao tiếp giữa STA với AP và duy trì kết nối
[28].
Tầng điều khiển: Điều phối truy cập vào môi trường không dây và đóng vai trò
trong việc phân phối các khung dữ liệu từ STA đến AP và ngược lại [28].
Tầng dữ liệu: Được sử dụng để truyền tải thông tin thực tế được tạo ra từ các lớp
khác. Tất cả các khung dữ liệu đều có cùng cấu trúc bao gồm tiêu đề, thân khung và
khung kiểm tra. Chiều dài thân khung trong byte là biến duy nhất của 4byte trong
phạm vi từ 0 đến 2312 [28].
1.2.2 Cơ chềấ bảo mật
Wired Equivalent Privacy – WEP
WEP là một thuật toán bảo nhằm bảo vệ sự trao đổi thông tin chống lại sự nghe
lén, chống lại những nối kết mạng không được cho phép .v.v.. WEP sử dụng stream
cipher RC4 cùng với một mã 40bit và một số ngẫu nhiên 24bit (initialization vector –
IV) để mã hóa thông tin. Thông tin mã hóa được tạo ra bằng cách thực hiện operation
XOR giữa keystream và plain text [4].
Hình 1.3: Cơ chế bảo mật WEP
Do WEP sử dụng RC4, một thuật toán sử dụng phương thức mã hóa dòng, nên cần
một cơ chế đảm bảo hai dữ liệu giống nhau sẽ không cho kết quả giống nhau sau khi
được mã hóa hai lần khác nhau. Đây là một yếu tố quan trọng trong vấn đề mã hóa dữ
liệu nhằm hạn chế khả năng suy đoán khóa của hacker. Để đạt mục đích trên, một giá trị
có tên Initialization Vector (IV) được sử dụng để cộng thêm với khóa nhằm tạo ra khóa
khác nhau mỗi lần mã hóa. IV là một giá trị có chiều dài 24bit và được chuẩn IEEE
802.11 đề nghị (không bắt buộc) phải thay đổi theo từng gói dữ liệu. Vì máy gửi tạo ra IV
không theo định luật hay tiêu chuẩn, IV bắt buộc phải được gửi đến máy nhận
ở dạng không mã hóa. Máy nhận sẽ sử dụng giá trị IV và khóa để giải mã gói dữ liệu
[4].
Cách sử dụng giá trị IV là nguồn gốc của đa số các vấn đề với WEP. Do giá trị
IV được truyền đi ở dạng không mã hóa và đặt trong header của gói dữ liệu 802.11
nên bất cứ ai “tóm được” dữ liệu trên mạng đều có thể thấy được. Với độ dài 24 bit,
giá trị của IV dao động trong khoảng 16.777.216 trường hợp. Những chuyên gia bảo
mật tại đại học California-Berkeley đã phát hiện ra là khi cùng giá trị IV được sử dụng
với cùng khóa trên một gói dữ liệu mã hóa (khái niệm này được gọi nôm na là va
chạm IV), hacker có thể bắt gói dữ liệu và tìm ra được khóa WEP. Thêm vào đó, ba
nhà phân tích mã hóa Fluhrer, Mantin và Shamir đã phát hiện thêm những điểm yếu
của thuật toán tạo IV cho RC4. FMS đã vạch ra một phương pháp phát hiện và sử
dụng những IV lỗi nhằm tìm ra khóa WEP [4].
Thêm vào đó, một trong những mối nguy hiểm lớn nhất là những cách tấn công
thêm hai phương pháp nêu trên đều mang tính chất thụ động. Có nghĩa là kẻ tấn công
chỉ cần thu nhận các gói dữ liệu trên đường truyền mà không cần liên lạc với Access
Point. Điều này khiến khả năng phát hiện các tấn công tìm khóa WEP đầy khó thêm
và gần như không thể phát hiện được [4].
Hiện nay, trên Internet đã sẵn có những công cụ có khả năng tìm khóa WEP
như AirCrack, AirSnort, dWepCrack, WepAttack, WepCrack, WepLab. Tuy nhiên, để
sử dụng những công cụ này đòi hỏi nhiều kiến thức chuyên sâu và chúng còn có hạn
chế về số lượng gói dữ liệu cần bắt được [4].
Mặc dù các thuật toán được cải tiến và kích thước kí tự được tăng lên, qua thời
gian nhiều lỗ hổng bảo mật được phát hiện trong chuẩn WEP khiến nó càng ngày càng
dễ bị qua mặt khi mà sức mạnh của máy tính ngày càng được củng cố. Năm 2001,
nhiều lỗ hổng tiềm tàng đã bị phơi bày trên mạng Internet. Đến năm 2005, FBI công
khai trình diễn khả năng bẻ khóa WEP chỉ trong một vài phút bằng phần mềm hoàn
toàn miễn phí nhằm nâng cao nhận thức về sự nguy hiểm của WEP.
Mặc dù nhiều nỗ lực cải tiến được tiến hành nhằm tăng cường hệ thống của
WEP, chuẩn này vẫn đặt người dùng vào vị trí hết sức nguy hiểm và tất cả các hệ
thống sử dụng WEP nên được nâng cấp hoặc thay thế. Tổ chức Liên minh WiFi chính
thức cho WEP ngừng hoạt động vào năm 2004.
WiFi Protected Access - WPA
WiFi Protected Access là một chuẩn do liên minh WiFi đưa ra nhằm thay thế cho
WEP. Chuẩn này chính thức được áp dụng vào năm 2003, một năm trước khi WEP được
cho "nghỉ hưu". Cấu hình WPA phổ biến nhất là WPA-PSK. WPA sử dụng mã hóa 256bit giúp tăng tính bảo mật lên rất nhiều so với 64-bit và 128-bit của WEP [7].
Một trong những yếu tố giúp WPA bảo mật tốt hơn là nó có khả năng kiểm tra
tính toàn vẹn của gói tin - tính năng giúp kiểm tra xem liệu hacker có thu thập hay
thay đổi gói tin truyền qua lại giữa điểm truy cập và thiết bị dùng WiFi hay không; và
Temporal Key Integrity Protocol, hệ thống kí tự cho từng gói, an toàn hơn rất nhiều so
với kí tự cố định của WEP. TKIP sau đó được thay thế bằng Advanced Encryption
Standard [7].
Mặc dù đã có nhiều cải tiến so với WEP nhưng "bóng ma" của người tiền
nhiệm một lần nữa lại ám ảnh WPA. Nguyên nhân nằm ở TKIP, một thành phần chủ
chốt của thuật toán mã hóa này. Liên minh WiFi đã thiết kế để có thể nâng cấp lên
TKIP từ phiên bản firmware của WEP và hacker có thể lợi dụng các điểm yếu của
WEP để hack vào thành phần này từ đó hack vào mạng WPA. Cũng giống như WEP,
các tổ chức về bảo mật đã chứng minh điểm yếu của WPA thông qua một loạt thử
nghiệm. Một điểm thú vị là các phương thức phổ biến nhất để hack WPA không phải
là những cuộc tấn công trực tiếp vào thuật toán này, mà thông qua 1 hệ thống bổ sung
được phát hành cùng WPA là WiFi Protected Setup (WPS - một hệ thống giúp liên kết
thiết bị với các điểm truy cập 1 cách dễ dàng) [7].
Wi-Fi Protected Access II
Đến năm 2006, WPA được thay thế bằng chuẩn mới là WPA2. Những thay đổi
đáng kể nhất của WPA2 so với người tiền nhiệm của nó là WPA2 sử dụng 1 thành phần
mới thay thế cho TKIP là có tên CCMP; đồng WPA2 yêu cầu phải sử dụng thuật toán
AES. Có thể nói rằng chuẩn WPA2 mới nhất này đã tăng khả năng bảo mật của router
WiFi lên cao nhất từ trước tới nay mặc dù nó vẫn còn 1 số lỗ hổng hơi khó hiểu. Tuy
nhiên bạn có thể hình dung về lỗ hổng này là nó yêu cầu hacker phải có quyền truy cập
được vào mạng WiFi trước sau đó chúng mới có thể tiến hành hack được vào các client
khác trong cùng mạng. Bởi thế, WPA2 có thể coi là chuẩn an toàn cho mạng WiFi gia
đình và với lỗ hổng trên, hacker chỉ có thể thâm nhập được vào mạng WiFi của các
doanh nghiệp (với rất nhiều thiết bị kết nối) mà thôi [7].
Ngoài ra, bạn nên lưu ý tắt tính năng WPS, hệ thống dễ bị tấn công trong WPA
và vẫn còn được lưu lại trong WPA2 nhằm tránh các nguy cơ bị tấn công, mặc dù việc
hack vào hệ thống này yêu cầu hacker phải mất từ 2 đến 14 tiếng thông qua một hệ
thống máy tính có năng lực tính toán cao. Bên cạnh đó, việc flash firmware (sử dụng
một bản firmware ngoài, không phải do nhà sản xuất router cung cấp) không hỗ trợ
WPS sẽ giúp cho WiFi của bạn được đảm bảo an toàn tuyệt đối [7].
1.2.3 Các dạng tấấn mạng không dấy
Có nhiều phương pháp để tấn công mạng không dây, một số phương pháp phổ
biến như:
Tấn công bị động:
Tấn công bị động hay nghe lén là kiểu tấn công không tác động trực tiếp vào
thiết bị nào trên mạng, không làm cho các thiết bị trên mạng biết được hoạt động của
nó vì thế kiểu tấn công này rất khó phát hiện. Các phương thức thường dùng trong tấn
công bị động như: nghe trộm, phân tích luồng thông tin. Sử dụng cơ chế bắt gói tin
Sniffing để lấy trộm thông tin khi đặt một thiết bị thu nằm trong vùng phủ sóng. Tấn
công kiểu bắt gói tin khó bị phát hiện ra sự có mặt của thiết bị bắt gói tin nếu thiết bị
đó không thực sự kết nối tới AP [8].
Có nhiều ứng dụng bắt gói tin có khả năng thu thập được password từ những
địa chỉ HTTP, email, phiên làm việc FTP, telnet. Những kiểu kết nối trên đều truyền
password theo dạng clear text (không mã hóa). Có nhiều ứng dụng có thể lấy được
password trên mạng không dây của quá trình trao đổi giữa Client và Server khi đang
thực hiện quá trình đăng nhập. Việc bắt gói tin giúp kẻ tấn công có thể nắm được
thông tin, phân tích được lưu lượng của mạng và nó còn gián tiếp làm tiền đề cho các
phương thức tấn công phá hoại khác [8].
Tấn công chủ động:
Tấn công chủ động là tấn công trực tiếp vào các thiết bị trên mạng như AP. Cuộc
tấn công chủ động có thể được dùng để tìm cách truy cập tới một server để thăm dò, lấy
những dữ liệu quan trọng, thậm chí làm thay đổi cấu hình cơ sở hạ tầng mạng. Kiểu
tấn công này dễ phát hiện nhưng khả năng phá hoại của nó rất nhanh. Kiểu tấn công
cụ thể: Mạo danh, truy cập trái phép [8].
Một trong những cách phổ biến là một máy tính tấn công bên ngoài giả mạo là
máy tính trong mạng rồi xin kết nối vào mạng để rồi truy cập trái phép nguồn tài nguyên
trên mạng. Hacker sẽ giả mạo địa chỉ MAC, địa chỉ IP của thiết bị mạng trên máy tính
của mình thành các giá trị của máy tính đang sử dụng trong mạng, làm cho hệ thống hiểu
nhầm và cho phép kết nối. Các thông tin về địa chị MAC, IP cần giả mạo có thể thu thập
được từ việc bắt trộm các gói tin trên mạng. Việc thay đổi địa chỉ MAC của card mạng
không dây có thể thực hiện dễ dàng trên hệ điều hành Windows, UNIX [8].
Tấn công kẻ ngồi giữa thao túng
Tấn công kiểu thu hút là trường hợp hacker sử dụng một AP giả mạo chèn vào
giữa hoạt động của các thiết bị, thu hút và giành lấy sự trao đổi thông tin của các thiết
bị về minh. AP chèn vào phải có vị trí, khả năng thu phát cao hơn nhiều so với AP
hợp pháp trong vùng phủ sóng của nó để làm cho các client kết nối lại với AP giả mạo
này. Với kiểu tấn công này thì người dùng khó có thể phát hiện được. Để tấn công thu
hút, hacker phải biết được giá trị SSID mà các client đang sử dụng và key WEP nếu
mạng có sử dụng WEP. Kết nối ngược từ AP trái phép được điều khiển thông qua một
thiết bị client như PC card hay workgroup bridge [8].
Tấn công thu hút có thể được thực hiện trên một laptop với 2 PCMCIA card.
Phần mềm AP chạy trên 1 laptop mà ở đó một PC card được sử dụng như một AP,
1PC card dùng để kết nối laptop với AP hợp pháp. Lúc này latop trở thành kẻ ở giữa
hoạt động giữa client và AP hợp pháp. Hacker dùng kiểu tấn công này có thể lấy được
các thông tin giá trị bằng cách sử dụng các chương trình phân tích trên máy tính [8].
Tấn công xác thực lại
Kẻ tấn công xác định mục tiêu tấn công là các người dùng trong mạng WLAN và
các kết nối của họ đến AP. Sau đó sẽ chèn các frame yêu cầu xác thực lại vào mạng
WLAN bằng cách giả mạo địa chỉ MAC của AP và các người dùng. Người dùng khi nhận
được các frame yêu cầu xác thực lại sẽ hiểu nhầm là của AP gửi đến. Sau khi ngắt được
kết nối của một người dùng ra khỏi mạng WLAN, hacker tiếp tục thực hiện ngắt kết nối
với các người dùng còn lại. Sau khi bị ngắt kết nối, thông thường người dùng sẽ
kết nối lại để phục hồi dịch vụ, nhưng kẻ tấn công đã nhanh chóng tiếp tục gửi các gói
yêu cầu xác thực lại cho người dùng [8].
Tấn công giả mạo điểm truy cập
Tấn công giả mạo AP là kiểu tấn công man-in-the-middle cổ điển. Đây là kiểu
tấn công mà tin tặc đứng ở giữa và trộm lưu lượng truyền giữa hai nút. Kiểu tấn công
này rất mạnh vì tin tặc có thể trộm tất cả lưu lượng đi qua mạng. Rất khó khăn để tấn
công theo kiểu man-in-the-middle trong mạng có dây bời vì kiểu tấn công này yêu cầu
truy cập thực sự vào đường truyền. Trong mạng không dây thì lại dễ bị tấn công kiểu
này. Tin tặc sẽ tạo ra một AP giả mạo có cấu hình giống hệt như AP hợp pháp bằng
cách sao chép SSID, địa chỉ MAC.v.v.. của AP hợp pháp (những thông tin cấu hình
của AP hợp pháp có thể thu được bằng việc bắt các gói tin truyền trong mạng). Tin tặc
phải chắc chắn AP giả mạo có cường độ tín hiệu mạnh hơn cả so với AP hợp pháp
bằng cách đặt AP giả mạo gần với client hơn AP hợp pháp [8].
Bước tiếp theo là làm cho nạn nhân kết nối tới AP giả bằng cách đợi cho client
tự kết nối hoặc gây ra một cuộc tấn công DoS vào AP hợp pháp do vậy client sẽ phải
kết nối tới AP giả. Sau khi nạn nhân kết nối, nạn nhân vẫn hoạt động bình thường và
nếu nạn nhân kết nối tới một AP hợp pháp khác thì dữ liệu của nạn nhân đều đi qua
AP giả. Do đó, hacker có thể dùng các ứng dụng để thu thập các thông tin anh ta
muốn. Kiểu tấn công này tồn tại do trong 802.11 không yêu cầu chứng thực 2 hướng
giữa AP và client, AP phát quảng bá ra toàn mạng, rất dễ bị nghe trộm và ăn cắp
thông tin bởi hacker [8].
1.2.4 Các dấấu hiệu tấấn công mạng không dấy
Có 3 loại dấu hiệu giúp chúng ta phát hiện được các điểm bất thường
Flooding Attacks: Loại tấn công này nhằm vào management frame thứ mà
không được bảo vệ trong 802.11, mặc dù 802.11 đã cố gắng để lấp lỗ hổng này.
Flooding attacks tạo ra một lượng tăng management frame đột ngột trên một đơn vị
thời gian. Nó là một dạng tấn công tiêu biểu trong trong tấn công DOS [28].
Hình dưới là một deauthentication attack trong các khoảng thời gian 1400 đến
1600 và 2800 đến 3000
- Xem thêm -