Luận Văn Bảo mật và kết nối di động của WiMax

Mục lục


Chương 1 Giới thiệu mạng WiMAX6
1.1 Công nghệ băng rộng không dây6
1.1.1 Thế nào là băng rộng không dây 6
1.1.2 Lợi ích của băng rộng không dây7
1.2. Giới thiệu về WiMAX7
1.2.1 Định nghĩa WiMAX7
1.2.2 Đặc điểm của công nghệ WiMAX9
1.2.3 Băng tần của WiMAX11
1.2.4 Giới thiệu các chuẩn liên quan11
1.2.4.1 Chuẩn 802.16-2001 11
1.2.4.2 Chuẩn 802.16a-2003 12
1.2.4.3 Chuẩn 802.16c- 200214
1.2.4.4 Chuẩn 802.16-2004 14
1.2.4.5 Chuẩn 802.16e và sự mở rộng15
1.3 So sánh WiMAX với các công nghệ không dây khác16
1.4 Mô hình triển khai 17
1.4.1 Mạng trục 18
1.4.2 Kết nối mạng không dây doanh nghiệp18
1.4.3 Băng rộng theo nhu cầu18
1.4.4 Mở rộng nhanh chóng, tiết kiệm19
1.4.5 Liên thông dich vụ 19

Chương 2 Cấu trúc mạng WiMAX21
2.1 Lớp vật lý 21
2.1.1 Giới thiệu21
2.1.2 xây dựng khung24
2.1.3 Mô hình hoạt động FDD 25
2.1.4 Mô hình hoạt động TDD 25
2.1.5 Lớp vật lý hướng xuống (Downlink PHY) 26
2.1.6 Lớp vật lý hướng lên (Uplink PHY28
2.1.7 Kiểm soát lỗi30
2.1.8 Tốc độ baud và độ rộng băng thông30
2.1.9 Kiểm soát hệ thống vô tuyến 31
2.1.9.1 Kỹ thuật đồng bộ31
2.1.9.2 Kiểm soát tần số31
2.1.9.3 Điều khiển công suất 32
2.1.10 Lớp con hội tụ truyền dẫn32
2.2 Lớp MAC 33
2.2.1 Vấn đề về công nghệ33
2.2.2 Lớp con hội tụ chuyên biệt dịch vụ35
2.2.2.1 Lớp con hội ATM36
2.2.2.1.1 Dạng PDU 362
2.2.2.1.2 Sự phân lớp36
2.2.2.1.3 Chặn mào đầu tải tin (PHS payload header suppression37
2.2.2.1.4 Thủ tục báo hiệu 38
2.2.2.2 Lớp con hội tụ gói 38
2.2.2.2.1 Dạng MAC SDU39
2.2.2.2.2 Sự phân lớp39
2.2.2.2.3 Chặn mào đầu tải tin40
2.2.2.2.4 Quá trình chặn mào đầu tải tin 40
2.2.3 Lớp con phần chung (common part sublayer) 41
2.2.3.1 MAC PDU41
2.2.3.2 Hỗ trợ lớp vật lý và cấu trúc khung 47
2.2.3.3 Điều khiển tuyến vô tuyến (Radio link Control48
2.2.3.4 Polling50
2.2.3.5 Dịch vụ lập lịch trình hướng lên52
2.2.3.6 Cấp phát và yêu cầu băng thông53
2.2.3.7 Thu nhận kênh55
2.2.3.8 Thiết lập kết nối 56
2.2.3.9 Quyết định cạnh tranh 56
2.2.3.9.1 Cơ hội truyền dẫn. 57
2.2.3.10 Gia nhập mạng và khởi tạo 58
2.2.3.10.1 Quét tần số và đồng bộ58
2.2.3.10.2 Tách các thông số của kênh uplink/downlink 59
2.2.3.10.3 Ranging và đàm phán về khả năng59
2.2.3.10.4 SS xác thực, trao quyền và đăng ký 60
2.2.3.10.5 Kết nối IP 60
2.2.4 Lớp con bảo mật60
2.2.4.1 Security Association (SA60
2.2.4.2 Giao thức PKM 61
2.2.4.2.1. Thiết lập khoá trao quyền AK 63
2.2.4.2.2. Trao đổi khoá TEK 64
2.2.4.3 Vấn đề sử dụng khóa 66
2.2.4.3.1 Khoá AK 66
2.2.4.3.2 Khoá TEK 66
2.2.4.4 Phương pháp bảo mật 67

Chương 3: Vấn đề an ninh mạng WiMAX 69
3.1 Khái niệm an ninh mạng. 69
3.1.1 Các vấn đề về an ninh mạng 69
3.1.2 Các cuộc tấn công an ninh69
3.2 Phân tích an ninh mạng WiMAX 72
3.2.1 Những điểm yếu về mặt giao thức 72
3.2.1.1 Thiếu sự xác thực hai chiều72
3.2.1.2 Lỗi trong quản lý khóa 72
3.2.1.3 Lỗi trong việc bảo vệ dữ liệu733
3.2.2 So sánh một số nhược điểm an ninh trong mạng WiFi và WiMAX 73
3.2.2.1 Cuộc tấn công hủy bỏ xác thực (Deauthentication Attack) 74
3.2.2.2 Cuộc tấn công lặp lại (Replay attack77
3.2.2.3 Giả mạo điểm truy nhập (Access Point Spoof) 79
3.2.2.4 Cuộc tấn công vào cơ chế sóng mang lớp vật lý 80
3.2.2.5 Giả mạo địa chỉ MAC (MAC Address Spoofing) 82
3.2.3 Những điểm yếu mới trong mạng WiMAX84
3.2.3.1 Nền tảng công nghệ của các cuộc tấn công 84
3.2.3.2 Lớp MAC87
3.2.3.3 Các cuộc tấn công tiềm ẩn trong mạng 802.1687
3.2.3.3.1 Cuộc tấn công sử dụng thông điệp RNG-RSP87
3.2.3.3.2 Cuộc tấn công vào thông điệp thông báo quyền không hợp lệ91
3.3 Những cải tiến mới về an ninh trong mạng WiMAX94
3.3.1 Giao thức PKM v294
3.3.1.1 Xác thực hai chiều dựa trên public- key 95
3.3.1.1.1 Thông điệp yêu cầu trao quyền (thông điệp 295
3.3.1.1.2 Thông điệp đáp lại trao quyền (thông điệp 3) 96
3.3.1.1.3 Thông điệp xác nhận trao quyền. 96
3.3.1.2 Trao quyền lẫn nhau dựa trên EAP trong PKM v297
3.3.1.2.1 Quá trình xác thực dựa trên EAP97
3.3.1.2.2 Quá trình trao đổi 3 bước giữa SS và BS 98
3.3.1.3 Phân cấp khóa 99
3.3.2 Sử dụng mô hình CCM cho 802.16 MPDUS 99
3.3.2.1 xây dựng nonce 101

Chương 4 Kết nối WiMAX với mạng di động 102
4.1 Lời giới thiệu 103
4.2 Mạng liên kết WiMAX 3GPP 104
4.2.1 Mô hình kết nối WiMAX trong 3GPP 104
4.2.1.1 Mô hình tight-coupling104
5.2.1.2 Mô hình mạng loose-coupling 106
4.2.1.3 Mạng non-roaming WiMAX- 3GPP 107
4.2.1.4 Mạng roaming WiMAX- 3GPP 108
4.2.1.5 Một số yêu cầu khi kết nối WiMAX- 3GPP 109
4.2.1.5.1 Yêu cầu về WiMAX AAA server và các giao thức AAA109
4.2.1.5.2 Yêu cầu về điều khiển truy nhập 110
4.2.1.5.3 Yêu cầu về tính cước111
4.2.2 Các phần tử của mạng và các điểm giao tiếp111
4.2.2.1 Các phần tử của mạng111
4.2.2.1.1 Thiết bị của người sử dụng UE111
4.2.2.1.2 3GPP AAA Proxy112
4.2.2.1.3 3GPP AAA Server 113
4.2.2.1.4 HLR/HSS113
4.2.2.1.5 Cổng truy nhập WAG 113
4.2.2.1.6 Cổng dữ liệu gói PDG114
4.2.2.1.6 Cổng biên Border Gateway 115
4.2.2.2 Các giao diện mạng 115
4.2.2.2.1 Giao diện Wa115
4.2.2.2.2 Giao diện Wx 116
4.2.2.2.3 Giao diện D’/Gr’116
4.2.2.2.4 Giao diện Wo 117
4.2.2.2.5 Giao diện Wf 117
4.2.2.2.6 Giao diện Wg 117
4.2.2.2.7 Giao diện Wn 118
4.2.2.2.8 Giao diện Wm 118
4.2.2.2.9 Giao diện Wp 118
4.2.2.2.10 Giao diện Wd 118
4.3 Liên kết mạng giữa WiMAX và UMTS119
4.3.1 Các mạng liên quan119
5.3.1.1 Cấu trúc mạng WiMAX119
5.3.1.2 Cấu trúc mạng UMTS120
4.3.2 kiến trúc liên mạng WiMAX- UMTS122
4.3.2.1 Mô tả kiến trúc122
4.3.2.2 Quản lý IP 124
4.3.4 Thủ tục chuyển giao124
4.3.4.1 Chuyển giao từ mạng truy nhập WiMAX đến UTRAN 125
4.3.4.2 Chuyển giao từ UTRAN tới mạng truy nhập WiMAX128

4.4 Kết luận131