WEP - Bảo mật cho mạng không dây

Trong những năm gần đây, giới công nghệ thông tin đã chứng kiến sự bùng nổ của nền công nghiệp mạng không dây. Khả năng liên lạc không dây đã gần như tất yếu trong các thiết bị cầm tay (PDA), máy tính xách tay, điện thoại di động và các thiết bị số khác.

Với các tính năng ưu việt về vùng phục vụ kết nối linh động, khả năng triển khai nhanh chóng, giá thành ngày càng giảm, mạng không dây đã trở thành một trong những giải pháp cạnh tranh có thể thay thế mạng Ethernet LAN truyền thống. Tuy nhiên, sự tiện lợi của mạng không dây cũng đặt ra một thử thách lớn về bảo mật đường truyền cho các nhà quản trị mạng. Ưu thế về sự tiện lợi của kết nối không dây có thể bị giảm sút do những khó khăn nảy sinh trong bảo mật mạng.

Khi thiết kế các yêu cầu kỹ thuật cho mạng không dây, chuẩn 802.11 của IEEE đã tính đến vấn đề bảo mật dữ liệu đường truyền qua phương thức mã hóa WEP. Phương thức này được đa số các nhà sản xuất thiết bị không dây hỗ trợ như một phương thức bảo mật mặc định. Tuy nhiên, những phát hiện gần đây về điểm yếu của chuẩn 802.11 WEP đã gia tăng sự nghi ngờ về mức độ an toàn của WEP và thúc đẩy sự phát triển của chuẩn 802.11i. Tuy vậy, đa phần các thiết bị không dây hiện tại đã và đang sử dụng WEP và nó sẽ còn tồn tại khá lâu trước khi chuẩn 802.11i được chấp nhận và triển khai rộng rãi.

Trong phạm vi bài viết này, tác giả muốn trình bày sơ lược về khái niệm và phương thức hoạt động của giao thức WEP, các điểm yếu và cách phòng chống, đồng thời đưa ra một phương pháp cấu hình WEP tối ưu cho hệ thống mạng vừa và nhỏ.

Giao thức WEP

WEP (Wired Equivalent Privacy) nghĩa là bảo mật tương đương với mạng có dây (Wired LAN). Khái niệm này là một phần trong chuẩn IEEE 802.11. Theo định nghĩa, WEP được thiết kế để đảm bảo tính bảo mật cho mạng không dây đạt mức độ như mạng nối cáp truyền thống. Đối với mạng LAN (định nghĩa theo chuẩn IEEE 802.3), bảo mật dữ liệu trên đường truyền đối với các tấn công bên ngoài được đảm bảo qua biện pháp giới hạn vật lý, tức là hacker không thể truy xuất trực tiếp đến hệ thống đường truyền cáp. Do đó chuẩn 802.3 không đặt ra vấn đề mã hóa dữ liệu để chống lại các truy cập trái phép. Đối với chuẩn 802.11, vấn đề mã hóa dữ liệu được ưu tiên hàng đầu do đặc tính của mạng không dây là không thể giới hạn về mặt vật lý truy cập đến đường truyền, bất cứ ai trong vùng phủ sóng đều có thể truy cập dữ liệu nếu không được bảo vệ.

Như vậy, WEP cung cấp bảo mật cho dữ liệu trên mạng không dây qua phương thức mã hóa sử dụng thuật toán đối xứng RC4, được Ron Rivest - thuộc hãng RSA Security Inc nổi tiếng - phát triển. Thuật toán RC4 cho phép chiều dài của khóa thay đổi và có thể lên đến 256 bit. Chuẩn 802.11 đòi hỏi bắt buộc các thiết bị WEP phải hỗ trợ chiều dài khóa tối thiểu là 40 bit, đồng thời đảm bảo tùy chọn hỗ trợ cho các khóa dài hơn. Hiện nay, đa số các thiết bị không dây hỗ trợ WEP với ba chiều dài khóa: 40 bit, 64 bit và 128 bit.

Với phương thức mã hóa RC4, WEP cung cấp tính bảo mật và toàn vẹn của thông tin trên mạng không dây, đồng thời được xem như một phương thức kiểm soát truy cập. Một máy nối mạng không dây không có khóa WEP chính xác sẽ không thể truy cập đến Access Point (AP) và cũng không thể giải mã cũng như thay đổi dữ liệu trên đường truyền. Tuy nhiên, gần đây đã có những phát hiện của giới phân tích an ninh cho thấy nếu bắt được một số lượng lớn nhất, định dữ liệu đã mã hóa sử dụng WEP và sử dụng công cụ thích hợp, có thể dò tìm được chính xác khóa WEP trong thời gian ngắn. Điểm yếu này là do lỗ hổng trong cách thức WEP sử dụng phương pháp mã hóa RC4.

Hạn Chế của WEP

Do WEP sử dụng RC4, một thuật toán sử dụng phương thức mã hóa dòng (stream cipher), 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 24 bit 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.

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 (FMS) 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.

Thêm vào đó, một trong những mối nguy hiểm lớn nhất là những cách tấn công dùng 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 khăn và gần như không thể phát hiện được.

Hiện nay, trên Internet đã sẵn có những công cụ có khả năng tìm khóa WEP như AirCrack (hình 1), 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.

Giải pháp WEP tối ưu

Với những điểm yếu nghiêm trọng của WEP và sự phát tán rộng rãi của các công cụ dò tìm khóa WEP trên Internet, giao thức này không còn là giải pháp bảo mật được chọn cho các mạng có mức độ nhạy cảm thông tin cao. Tuy nhiên, trong rất nhiều các thiết bị mạng không dây hiện nay, giải pháp bảo mật dữ liệu được hỗ trợ phổ biến vẫn là WEP. Dù sao đi nữa, các lỗ hổng của WEP vẫn có thể được giảm thiểu nếu được cấu hình đúng, đồng thời sử dụng các biện pháp an ninh khác mang tính chất hỗ trợ.

Để gia tăng mức độ bảo mật cho WEP và gây khó khăn cho hacker, các biện pháp sau được đề nghị:

• Sử dụng khóa WEP có độ dài 128 bit: Thường các thiết bị WEP cho phép cấu hình khóa ở ba độ dài: 40 bit, 64 bit, 128 bit. Sử dụng khóa với độ dài 128 bit gia tăng số lượng gói dữ liệu hacker cần phải có để phân tích IV, gây khó khăn và kéo dài thời gian giải mã khóa WEP. Nếu thiết bị không dây của bạn chỉ hỗ trợ WEP ở mức 40 bit (thường gặp ở các thiết bị không dây cũ), bạn cần liên lạc với nhà sản xuất để tải về phiên bản cập nhật firmware mới nhất.

• Thực thi chính sách thay đổi khóa WEP định kỳ: Do WEP không hỗ trợ phương thức thay đổi khóa tự động nên sự thay đổi khóa định kỳ sẽ gây khó khăn cho người sử dụng. Tuy nhiên, nếu không đổi khóa WEP thường xuyên thì cũng nên thực hiện ít nhất một lần trong tháng hoặc khi nghi ngờ có khả năng bị lộ khóa.

• Sử dụng các công cụ theo dõi số liệu thống kê dữ liệu trên đường truyền không dây: Do các công cụ dò khóa WEP cần bắt được số lượng lớn gói dữ liệu và hacker có thể phải sử dụng các công cụ phát sinh dữ liệu nên sự đột biến về lưu lượng dữ liệu có thể là dấu hiệu của một cuộc tấn công WEP, đánh động người quản trị mạng phát hiện và áp dụng các biện pháp phòng chống kịp thời.

Tương lai của WEP

Như đã được đề cập trong các phần trên, WEP (802.11) không cung cấp độ bảo mật cần thiết cho đa số các ứng dụng không dây cần độ an toàn cao. Do sử dụng khóa cố định, WEP có thể được bẻ khóa dễ dàng bằng các công cụ sẵn có. Điều này thúc đẩy các nhà quản trị mạng tìm các giải pháp WEP không chuẩn từ các nhà sản xuất. Tuy nhiên, do những giải pháp này không được chuẩn hóa nên lại gây khó khăn cho việc tích hợp các thiết bị giữa các hãng sản xuất khác nhau.

Hiện nay, chuẩn 802.11i đang được phát triển bởi IEEE với mục đích khắc phục các điểm yếu của WEP và trở thành chuẩn thay thế hoàn toàn cho WEP khi được chấp thuận và triển khai rộng rãi. Nhưng thời điểm chuẩn 802.11i được thông qua chính thức vẫn chưa được công bố. Do vậy, hiệp hội WiFi của các nhà sản xuất không dây đã đề xuất và phổ biến rộng rãi chuẩn WPA (WiFi Protected Access) như một bước đệm trước khi chính thức triển khai 802.11i. Về phương diện kỹ thuật, chuẩn WPA là bản sao mới nhất của 802.11i và đảm bảo tính tương thích giữa các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau. Tới thời điểm hiện nay, một số các thiết bị WiFi mới đã hỗ trợ WPA, WPA2 giải quyết được vấn đề bảo mật của WEP.

Kết luận

Mặc dù có những nhược điểm nghiêm trọng, bảo mật WEP vẫn tốt hơn là không dùng cơ chế mã hóa nào cho mạng không dây! WEP có thể được xem như một cơ chế bảo mật ở mức độ thấp nhất, cần thiết được triển khai khi không thể sử dụng các biện pháp khác tốt hơn. Điều này phù hợp cho các tình huống sử dụng các thiết bị không dây cũ chưa có hỗ trợ WPA, hoặc các tình huống có yêu cầu về độ bảo mật thấp như mạng không dây gia đình, mạng không dây cộng đồng..