Mục lục

Chương 1 Giới thiệu mạng WiMAX

1.1 Công nghệ băng rộng không dây

1.1.1 Thế nμo lμ băng rộng không dây

1.1.2 Lợi ích của băng rộng không dây 7

1.2. Giới thiệu về WiMAX 7

1.2.1 Định nghĩa WiMAX 7

1.2.2 Đặc điểm của công nghệ WiMAX 9

1.2.3 Băng tần của WiMAX 11

1.2.4 Giới thiệu các chuẩn liên quan 11

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- 2002 14

1.2.4.4 Chuẩn 802.16-2004 14

1.2.4.5 Chuẩn 802.16e vμ sự mở rộng 15

1.3 So sánh WiMAX với các công nghệ không dây khác 16

1.4 Mô hình triển khai 17

1.4.1 Mạng trục 18

1.4.2 Kết nối mạng không dây doanh nghiệp 18

1.4.3 Băng rộng theo nhu cầu 18

1.4.4 Mở rộng nhanh chóng, tiết kiệm 19

1.4.5 Liên thông dich vụ 19

Chương 2 Cấu trúc mạng WiMAX

2.1 Lớp vật lý 21

2.1.1 Giới thiệu 21

2.1.2 Xây dựng khung 24

2.1.3 Mô hình hoạt động FDD 25

2.1.4 Mô hình hoạt động TDD 25

2.1.5 Lớp vật lý hớng

xuống (Downlink PHY) 26

2.1.6 Lớp vật lý hớng

lên (Uplink PHY 28

2.1.7 Kiểm soát lỗi 30

2.1.8 Tốc độ baud vμ độ rộng băng thông 30

2.1.9 Kiểm soát hệ thống vô tuyến 31

2.1.9.1 Kỹ thuật đồng bộ 31

2.1.9.2 Kiểm soát tần số 31

2.1.9.3 Điều khiển công suất 32

2.1.10 Lớp con hội tụ truyền dẫn 32

2.2 Lớp MAC 33

2.2.1 Vấn đề về công nghệ 33

2.2.2 Lớp con hội tụ chuy?'6E biệt dịch vụ 35

2.2.2.1 Lớp con hội ATM 36

2.2.2.1.1 Dạng PDU 36

2.2.2.1.2 Sự phân lớp 36

2.2.2.1.3 Chặn mμo đầu tải tin (PHS payload header suppression 37

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 SDU 39

2.2.2.2.2 Sự phân lớp 39

2.2.2.2.3 Chặn mμo đầu tải tin 40

2.2.2.2.4 Quá trình chặn mμo đầu tải tin 40

2.2.3 Lớp con phần chung (common part sublayer) 41

2.2.3.1 MAC PDU 41

2.2.3.2 Hỗ trợ lớp vật lý vμ cấu trúc khung 47

2.2.3.3 Điều khiển tuyến vô tuyến (Radio link Control 48

2.2.3.4 Polling 50

2.2.3.5 Dịch vụ lập lịch trình hớng

lên 52

2.2.3.6 Cấp phát vμ yêu cầu băng thông 53

2.2.3.7 Thu nhận kênh 55

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 vμ khởi tạo 58

2.2.3.10.1 Quét tần số vμ đồng bộ 58

2.2.3.10.2 Tách các thông số của kênh uplink/downlink 59

2.2.3.10.3 Ranging vμ đμm phán về khả năng 59

2.2.3.10.4 SS xác thực, trao quyền vμ đăng ký 60

2.2.3.10.5 Kết nối IP 60

2.2.4 Lớp con bảo mật 60

2.2.4.1 Security Association (SA 60

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 ninh 69

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 chiều 72

3.2.1.2 Lỗi trong quản lý khóa 72

3.2.1.3 Lỗi trong việc bảo vệ dữ liệu 73

3

3.2.2 So sánh một số nhợc điểm an ninh trong mạng WiFi vμ 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 attack 77

3.2.2.3 Giả mạo điểm truy nhập (Access Point Spoof) 79

3.2.2.4 Cuộc tấn công vμo 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 WiMAX 84

3.2.3.1 Nền tảng công nghệ của các cuộc tấn công 84

3.2.3.2 Lớp MAC 87

3.2.3.3 Các cuộc tấn công tiềm ẩn trong mạng 802.16 87

3.2.3.3.1 Cuộc tấn công sử dụng thông điệp RNG-RSP 87

3.2.3.3.2 Cuộc tấn công vμo thông điệp thông báo quyền không hợp lệ 91

3.3 Những cải tiến mới về an ninh trong mạng WiMAX 94

3.3.1 Giao thức PKM v2 94

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 2 95

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 v2 97

3.3.1.2.1 Quá trình xác thực dựa trên EAP 97

3.3.1.2.2 Quá trình trao đổi 3 bớc

giữa SS vμ 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-coupling 104

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 vμ các giao thức AAA 109

4.2.1.5.2 Yêu cầu về điều khiển truy nhập 110

4.2.1.5.3 Yêu cầu về tính cớc 111

4.2.2 Các phần tử của mạng vμ các điểm giao tiếp 111

4.2.2.1 Các phần tử của mạng 111

4.2.2.1.1 Thiết bị của ngời sử dụng UE 111

4.2.2.1.2 3GPP AAA Proxy 112

4.2.2.1.3 3GPP AAA Server 113

4.2.2.1.4 HLR/HSS 113

4.2.2.1.5 Cổng truy nhập WAG 113

4

4.2.2.1.6 Cổng dữ liệu gói PDG 114

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 Wa 115

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 vμ UMTS 119

4.3.1 Các mạng liên quan 119

5.3.1.1 Cấu trúc mạng WiMAX 119

5.3.1.2 Cấu trúc mạng UMTS 120

4.3.2 Kiến trúc liên mạng WiMAX- UMTS 122

4.3.2.1 Mô tả kiến trúc 122

4.3.2.2 Quản lý IP 124

4.3.4 Thủ tục chuyển giao 124

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 WiMAX 128

4.4 Kết luận 131