Khóa luận tốt nghiệp Công nghệ thông tin: Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống wifi cho một trường đại học

Trường Đại học Võ Trường Toản trong những giai đoạn đầu phát triển hệ thống mạng Wifi của nhà trường cũng từng bước triển khai, với yêu cầu sử dụng của cán bộ, giáo viên sinh viên nhà tr

Trang 1



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

XÂY DỰNG GIẢI PHÁP BẢO MẬT HỆ THỐNG

WIFI CHO MỘT TRƯỜNG ĐẠI HỌC

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

MSSV: 11C1190004 Lớp: CĐ LT ĐH CNTT

Hậu Giang – Năm 2013

Trang 2



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

XÂY DỰNG GIẢI PHÁP BẢO MẬT HỆ THỐNG

WIFI CHO MỘT TRƯỜNG ĐẠI HỌC

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

MSSV: 11C1190004 Lớp: CĐ LT ĐH CNTT Khóa: 1

Hậu Giang – Năm 2013

Trang i



Tôi cam đoan rằng đề tài này là do chính tôi thực hiện, các thông tin, hình ảnh trong

đề tài là trung thực, đề tài không trùng với bất kỳ đề tài nghiên cứu khoa học nào

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trang ii

Em xin được gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến thầy Nguyễn Hữu Lộc

- Khoa Công nghệ thông tin, người đã dành nhiều thời gian để hướng dẫn em hoàn thành khóa luận này

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Khoa Công nghệ thông tin trường Đại học Võ Trường Toản lời cảm ơn sâu sắc vì những kiến thức mà các thầy cô đã giảng dạy cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trường

Em cũng xin cảm ơn đến các bạn cùng học tập, đã gián tiếp giúp em hoàn thành khóa luận này

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trang iii

 Họ và tên người hướng dẫn: Nguyễn Hữu Lộc

 Học vị: Thạc sỹ

 Chuyên ngành: Công nghệ thông tin

 Cơ quan công tác: Khoa Công nghệ Thông tin – Trường ĐH Võ Trường Toản

 Họ và tên : Nguyễn Văn Đông

 Mã số sinh viên : 11C1190004

 Chuyên ngành : Công nghệ thông tin

 Tên đề tài : Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống wifi cho một

2 Về hình thức:

3 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài:

4 Độ tin cậy của số liệu và tính hiện đại của luận văn:

5 Nội dung và các kết quả đạt được:

6 Các nhận xét khác:

7 Kết luận:

………., ngày…… tháng …… năm…

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trang iv

Hậu Giang, ngày … tháng … năm …

Giáo viên phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trang v

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BIỂU BẢNG viii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ CÁC THUẬT NGỮ ix

TÓM TẮT xi

ABSTRACT xi

CHƯƠNG 1 1

TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP, Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2

1.5 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2

1.6 KẾT CẤU KHÓA LUẬN 2

CHƯƠNG 2 3

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3

2.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 3

2.1.1 Giới thiệu 3

2.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển mạng không dây 3

2.1.3 Tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802 4

2.2 CÁC CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY PHỔ BIẾN 6

2.2.1 IEEE 802.11 công nghệ Wifi – mạng WLAN 7

2.2.2 IEEE 802.15 công nghệ Bluetooth, ZigBee – mạng WPAN 7

2.2.3 IEEE 802.16 công nghệ WiMAX – mạng WMAN 9

2.3 ƯU KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠNG KHÔNG DÂY 15

2.4 MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG KHÔNG DÂY 17

2.4.1 Mô hình mạng Adhoc WLAN (IBSS) 17

2.4.2 Mô hình mạng INFRASTRUCTURE (BSSs) 18

2.4.3 Mô hình mạng mạng diện rộng (WiMax) 19

2.5 TỔNG QUAN VỀ WIFI MẠNG LAN KHÔNG DÂY CHUẨN IEEE 802.11 20

2.5.1 Giới thiệu 20

2.5.2 Lịch sử hình thành và phát triển WLAN 21

2.5.3 Vị trí của WLAN trong hệ thống mạng không dây 22

2.5.4 Các kiến trúc cơ bản của chuẩn IEEE 802.11 22

Trang vi

2.6.1 THỰC TRẠNG VỀ BẢO MẬT WLAN HIỆN NAY 36

2.6.2 CÁC HÌNH THỨC TẤN CÔNG PHỔ BIẾN TRONG WLAN 37

CHƯƠNG 3 44

NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 44

3.1 YÊU CẦU PHẢI BẢO MẬT WIFI 44

3.2 CÁC GIẢI PHÁP, PHƯƠNG THỨC, KỸ THUẬT BẢO MẬT MẠNG WIFI 45

3.2.1 CÁC KỸ THUẬT BẢO MẬT SỬ DỤNG CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP (DEVICE AUTHORIZATION) 46

3.2.2 CÁC KỸ THUẬT BẢO MẬT SỬ DỤNG CƠ CHẾ MÃ HÓA ENCRYPTION 48

3.2.3 GIAO THỨC TOÀN VẸN DỮ LIỆU VỚI KHÓA THEO THỜI GIAN TKIP 52

3.2.4 PHƯƠNG THỨC BẢO MẬT SỬ DỤNG TƯỜNG LỬA (FIREWALL) 52

3.2.5 PHƯƠNG THỨC BẢO MẬT SỬ DỤNG VPN (Virtural Private Network) 54

3.2.6 HỆ THỐNG PHÁT HIỆN XÂM NHẬP KHÔNG DÂY (WIRELESS IDS) CHO MẠNG WLAN 55

3.2.7 BẢO MẬT WLAN BẰNG XÁC THỰC RADIUS SERVER 56

3.3 GIẢI PHÁP BẢO MẬT MẠNG WIFI TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC VÕ TRƯỜNG TOẢN 69

3.3.1 MÔ HÌNH ỨNG DỤNG MẠNG WIFI TẠI TRƯỜNG 69

3.3.2 CÁC BƯỚC BẢO MẬT MẠNG WIFI TẠI NHÀ TRƯỜNG 72

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

Trang vii

Hình 3.2 Hai mạng có dây kết nối với nhau bằng kết nối không dây 25

Hình 5.0 Sơ đồ mạng Wifi tổng thể tại khuôn viên nhà trường 71

Trang viii

Bảng 2 SO SÁNH ZIGBEE-WIFI-BLUETOOTH 9

Bảng 3 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11b 27

Bảng 4 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11a 28

Bảng 5 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11g 28

Bảng 6 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11n 30

Bảng 7 SO SÁNH CÁC CHUẨN IEEE 802.11 31

Trang ix

Access Control

AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến

BSSs Basic Service Sets Mô hình mạng cơ sở

CHAP Challenge-handshake

authentication protocol Giao thức xác thực yêu cầu bắt tay

DSSS Direct sequence spread spectrum Trải phổ trực tiếp

IBSSs Independent Basic Service Sets Mô hình mạng độc lập hay còn gọi

dữ liệu dạng packet trên tầng Network (IP

ISM Industrial, scientific and medical Băng tầng dành cho công nghiệp,

khoa học và y học

ISP Internet service provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet

MIC Message integrity check Phương thức kiểm tra tính toàn vẹn

PDA Persional Digital Assistant Máy trợ lý cá nhân dùng kỹ thuật

số

PEAP Protected Extensible

Authentication Protocol

Giao thức xác thực mở rộng đƣợc bảo vệ

RADIUS Remote Authentication Dial In

User Service

Dịch vụ truy câ ̣p bằng điê ̣n thoa ̣i xác nhận từ xa

SLIP Serial Line Internet Protocol Giao thức internet đơn tuyến

SSID Service set identifier Bộ nhận dạng dịch vụ

TKIP Temporal Key Integrity Protocol Giao thức toàn vẹn khóa thời gian

VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo

WIFI Wireless Fidelity Hệ thống mạng không dây sử dụng

sóng vô tuyến

WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục bộ không dây

WPA/WPA2 WiFi Protected Access Bảo vệ truy cập Wifi

Trang xi

cho nhà trường Trường Đại học Võ Trường Toản trong những giai đoạn đầu phát triển

hệ thống mạng Wifi của nhà trường cũng từng bước triển khai, với yêu cầu sử dụng của cán bộ, giáo viên sinh viên nhà trường cần xây dựng một hệ thống bảo mật Wifi bằng việc chứng thực người dùng thông qua giao thức RADIUS Server là rất cần thiết

Hiện các công nghệ bảo mật ngày càng phát triển việc ứng hệ thống bảo mật mạng Wifi là vấn đề lớn đặt ra đối với nhà quản trị mạng Tuy nhiên bảo mật như thế nào và đáp ứng yêu cầu người dùng ra sau thì đề tài “Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống mạng Wifi của một trường Đại học” sẽ giải thích được những vấn đề trên

Từ khóa: Chứng thực người dùng, bảo mật Wifi, Radius Server

ABSTRACT

With the development of the internet today, especially the development of wireless technology, the wireless network application in the University is a major requirement for all schools Vo Truong Toan University in the early stages of system development and the school's wireless network deployed gradually, to require the use of officers, school teachers required students to build a wireless security system by user authentication via RADIUS Server protocol is needed

Currently the security technology growing system for the wireless network security poses a big problem for the network administrator But how secure and meet user requirements after the project "Building security solutions of a Wifi network university" will explain the problem

Keyword: Authentication user, secure Wifi, Radius Server

Trang 1

TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Sự phát triển không ngừng của mạng Wifi trong vài năm gần đây gần giống như

sự bùng nổ của Internet trong những thập kỷ qua

Việc đòi hỏi của một hệ thống Wifi chuyên nghiệp cho mảng giáo dục, cần xây dựng một giải pháp tổng thể với các thiết bị chuyên dụng để cung cấp các giải pháp tối ưu trong việc quản lý người dùng truy cập

Với sự phát triển mạnh mẽ của các dịch vụ internet thì nhu cầu làm việc, học tập giải trí trên mạng internet đối với sinh viên là rất lớn, hệ thống Wifi trong môi trường trường học thì cần đòi hỏi rất cao, phải đáp ứng nhu cầu kết nối liên tục và cùng lúc của rất nhiều sinh viên, giáo viên, khả năng hoạt động liên tục 24/7

Tuy nhiên mạng Wifi vẫn là một mạng rất dễ bị tấn công Từ năm 1997 đến nay, rất nhiều nghiên cứu nhằm tăng cường tính bảo mật của mạng Wifi đã được thực hiện Môi trường không dây là một môi trường chia sẻ trong đó thông tin truyền đi có thể dể dàng bị thu lại Do đó, bảo vệ thông tin truyền trên kênh không dây là một yêu cầu cấp thiết

Từ các vấn đề nêu trên cho thấy cần xây dựng một giải pháp tổng thể nhằm bảo mật tài nguyên hệ thống, tránh những nguy cơ tấn công, mất an toàn thông tin,…

Đề tài “Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống Wifi cho một trường Đại học” được thực hiện nhằm nghiên cứu các giải pháp bảo mật hệ thống Wifi và xây dựng một hệ thống chứng thực thông qua giao thức RADIUS khi sinh viên truy cập Wifi

1.2 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu các giải pháp bảo mật hệ thống Wifi, từ đó xây dựng hệ thống chứng thực thông qua giao thức RADIUS khi sinh viên truy cập Wifi

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Lấy bối cảnh là trường Đại học Võ Trường Toản đề tài nghiên cứu các giải pháp bảo mật hệ thống Wifi của trường, nhằm đáp ứng yêu cầu bảo mật và sử dụng tài nguyên nội bộ khi sinh viên truy cập Wifi nhà trường cung cấp

1.6 KẾT CẤU KHÓA LUẬN

Ngoài phần mở đầu tổng quan về khóa luận, nội dung của khóa luận này được bố cục như sau:

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Nội dung và kết quả nghiên cứu

Đánh giá kết quả

Kết luận và kiến nghị

Trang 3

2.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY

2.1.1 Giới thiệu

Mạng không dây là một hệ thống các thiết bị được nhóm lại với nhau, có khả

năng giao tiếp thông qua sóng vô tuyến thay vì các đường truyền dẫn bằng dây

2.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển mạng không dây

Do Guglielmo Marconi sáng lập ra

Năm 1894, Marconi bắt đầu các cuộc thử nghiệm và năm 1899 đã gửi một bức điện báo đăng qua kênh đào Anh mà không sử dụng bắt kỳ loại dây nào Thành tựu “chuyển tin bằng tín hiệu” này đánh dấu một tiến bộ lớn và là một dấu hiệu cho sử

ra đời một hệ thống các giá trị mang tính thực tiễn cao

Ba năm sau đó, thiết bị vô tuyến của Marconi đã có thể chuyển và nhận điện báo qua Đại Tây Dương Công nghệ không dây mà Marconi phát triển là một sự pha tạp giữa điện báo có dây truyền thống và sóng Hert (được đặt tên sau khi Heinrich phát minh ra chúng)

Trong chiến tranh thế giới thứ I, lần đầu tiên nó được sử dụng ở cuộc chiến Boer năm 1899 và năm 1912, một thiết bị vô tuyến đã được sử dụng trong các tàu Titanic

Trước thập niên 1920, điện báo vô tuyến đã trở thành một phương tiện truyền thông hữu hiệu bởi nó cho phép gửi các tin nhắn cá nhân băng qua các lục địa Cùng với sự ra đời của radio (máy phát thanh), công nghệ không dây đã có thể tồn tại một cách thương mại hóa

Thập niên 1980, công nghệ vô tuyến là những tín hiệu analogue

Thập niên 1990, chuyển sang tín hiệu kĩ thuật số ngày cáng có chất lượng tốt hơn, nhanh chóng hơn và ngày nay công nghệ phát triển đột phá với tín hiệu 4G

Trang 4

Chương này sẽ giới thiệu sơ lượt về tổ chức IEEE, cách tiếp cận cũng như hiện trạng của các tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802

 Giới thiệu về tổ chức IEEE

“IEEE (từ tiếng Anh Institute of Electrical and Electronics Engineers nghĩa

là "Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử") Một tổ chức phi lợi nhuận, chuyên nghiệp nhằm nâng cao sự thịnh vượng qua sự phát huy các đổi mới công nghệ tạo cơ hội nghề nghiệp cho các thành viên và cổ vũ cộng đồng thế giới mở rộng IEEE đề xướng quá trình kỹ nghệ của sáng tạo, phát triển, tích hợp, chia sẻ và ứng dụng hiểu biết về công nghệ điện tử và tin học, cũng như là các khoa học nhằm đem lại lợi ích cho con người

và nghề nghiệp Tổ chức này chính thức hoạt động đầu năm 1963 Thành viên hiện hơn 350 ngàn người khắp nơi trên thế giới bao gồm kỹ sư, khoa học gia và sinh viên Một ảnh hưởng lớn của IEEE là việc phát triển tiêu chuẩn 802 cho LAN và được phổ dụng mọi nơi” [4, tr.13]

Trong họ chuẩn IEEE 802, IEEE đã đưa ra các chuẩn về công nghệ Ethernet đầu tiên, các công nghệ về mạng LAN không dây (WLAN, WPAN, WMAN),…

 Các tiêu chuẩn IEEE

IEEE 802 là các họ chuẩn IEEE dành cho các mạng LAN và MAN Cụ thể hơn, các chuẩn IEEE dành cho các mạng mang gói tin có kích thước đa dạng (Khác với các mạng này, dữ liệu trong các mạng cell-based được truyền theo các đơn vị nhỏ

có cùng kích thước được gọi là cell Các mạng Isochorounonus, nơi dữ liệu được truyền theo một dòng liên tục các octet hoặc các nhóm octet tại các khoản thời gian đều đặn, cũng nằm ngoài phạm vi của chuẩn này)

Các dịch vụ và giao thức đặc tả trong IEEE 802 ánh xạ tới hai tầng thấp (tầng liên kết dữ liệu và tầng vật lý của mô hình OSI) Thực tế IEEE 082 chia tầng liên kết

dữ liệu thành 2 tần con LLC (điều kiển logic liên kết) và MAC (điều khiển truy cập môi trường truyền) Cụ thể, ta có thể liệt kê như sau:

 Tầng liên kết dữ liệu

Trang 5

 Tầng vật lý

Họ chuẩn IEEE 802 được bảo trì bởi LMSC (Ban tiêu chuẩn LAN/MAN IEEE 802) được thành lập năm 1980 LMSC đã phát triển rất nhiều tiêu chuẩn cho mạng LAN/MAN trong đó phổ biến nhất là các tiêu chuẩn dành cho họ Ethernet, Token Ring, mạng LAN không dây Mỗi lĩnh vực có một Working Group độc lập tập trung nghiên cứu

Họ chuẩn IEEE 802 hiện có 3 tiêu chuẩn được chuẩn hóa:

- Tiêu chuẩn 802-2001 IEEE cho các mạng LAN và MAN: tổng quan và kiến trúc chung, tiêu chuẩn này là một phần của họ tiêu chuẩn 802 LAN/MAN và nêu tổng quan về họ giao thức này Đồng thời định nghĩa sự tuân thủ với họ tiêu chuẩn IEEE 802, mô tả mối quan hệ của các tiêu chuẩn IEEE 802 với mô hình tham chiếu OSI và mối quan hệ của những tiêu chuẩn này với các giao thức lớp cao hơn Tiêu chuẩn này cũng đưa ra một kiến trúc chuẩn về địa chỉ LAN MAC và sự nhận dạng các giao thức chung, riêng và chuẩn

- Tiêu chuẩn IEEE 802a-2003 cho mạng LAN và MAN nói về các loại Ethernet cho các loại giao thức khác nhau và triển khai đặc thù của từng nhà cung cấp thiết bị

- Tiêu chuẩn IEEE 802b-2004 cho mạng LAN và MAN nói về quá trình đăng

ký và nhận dạng các mục tiêu

- P802/D29 (C/LM) nói về tổng quan và kiến trúc của mạng LAN và MAN Trong dự án này nhằm điểm lại các chuẩn có liên quan đã xuất bản trước đó cũng như thảo luận về các chuẩn này

 Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802

IEEE là tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hóa mạng cục bộ với dự

án IEEE 802, bất đầu được triển khai và kết quả là hàng loạt chuẩn họ IEEE 802 ra đời, tạo nền tảng quan trọng cho việc thiết kế và cài đặt mạng cục bộ trong thời gian qua Vị trí của họ chuẩn này càng cao hơn khi ISO đã xem xét và tiếp nhận chúng

Trang 6

động

IEEE 802.1 Các giao thức LAN tầng cao

IEEE 802.2 Điều khiển liên kết logic Đã ngừng phát triên

IEEE 802.5 Token Ring

IEEE 802.6 Metropolitan Area Network Đã giải tán

IEEE 802.7 Broadband LAN using Coaxial Cable Đã giải tán

IEEE 802.9 Integrated Services LAN Đã giải tán

IEEE 802.10 Interoperable LAN Security Đã giải tán

IEEE 802.11 Wireless LAN (WiFi certification)

IEEE 802.12 Công nghệ 100 Mbits/s plus

IEEE 802.16e

Broadband Wireless Access (WiMAX certification) (Mobile) Broadband Wireless Access

IEEE 802.17 Resilient packet ring

IEEE 802.18 Radio Regulatory TAG

IEEE 802.19 Coexistence TAG

IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless Access

IEEE 802.21 Media Independent Handoff

IEEE 802.22 Wireless Regional Area Network

2.2 CÁC CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY PHỔ BIẾN

Dựa trên các công nghệ mạng, mạng không dây đƣợc chia thành 3 loại:

Trang 7

- Kết nối sử dụng tia hồng ngoại

2.2.1 IEEE 802.11 công nghệ Wifi – mạng WLAN

IEEE 802.11 là một tập các chuẩn bao gồm các đặc điểm kỹ thuật liên quan đến hệ thống mạng không dây Chuẩn IEEE 802.11 mô tả một giao tiếp “truyền qua không khí” (over-the- air), sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa một thiết bị không dây và tổng đài hoặc điểm truy cập (Access Point - AP), hoặc giữa hai hay nhiều thiết bị không dây với nhau (mô hìnhad-hoc)

Bộ chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn con như IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n [4, tr.26]

2.2.2 IEEE 802.15 công nghệ Bluetooth, ZigBee – mạng WPAN

IEEE 802.15 là bộ tiêu chuẩn thứ 15 thuộc họ IEEE 802 Bộ tiêu chuẩn này chuyên về Wireless PAN (Personal Area Network) Nhóm làm việc IEEE 802.15 bao gồm 7 nhóm làm việc con như sau:

Mạng WPAN (Wireless Personal Area Network) - hay còn gọi là mạng cá nhân không dây được sử dụng đế phục vụ truyền thông tin trong những khoảng cách tương đối ngắn Không giống như mạng WLAN, mạng WPAN có thế liên lạc hiệu quả

mà không đòi hỏi nhiều về cơ sở hạ tầng Tính năng này cho phép có thêm các hướng giải quyết rẻ tiền, nhỏ gọn mà vẫn đem lại hiệu suất cao trong liên lạc nhất là trong một băng tần eo hẹp.Trong thời gian khoảng giữa những năm thập kỉ 80 thế kỷ XX, chuẩn IEEE 802.15 ra đời để phục vụ cho nhóm chuẩn WPAN Nhóm chuẩn này tập trung giải quyết các vấn đề về điều khiển dữ liệu trong những khoảng không gian nhỏ (bán kính 30m) Tính năng của chuẩn mạng WPAN là suy hao năng lượng nhỏ, tiêu tốn ít năng lượng, vận hành trong vùng không gian nhỏ, kích thước bé Chính vì thế

mà nó tận dụng được tốt nhất ưu điểm của kỹ thuật sử dụng lại kênh tần số, đó là giải quyết được các vấn đề hạn chế về băng tần như hiện nay

IEEE 802.15 có thể phân ra làm 3 loại mạng WPAN, chúng được phân biệt thông qua tốc độ truyền, mức độ tiêu hao năng lượng và chất lượng dịch vụ (QoS)

 WPAN tốc độ thấp (chuẩn IEEE 802.15.4 / LR-WPAN) dùng trong các sản phẩm công nghiệp dùng có thời hạn, các ứng dụng y học chỉ đòi hỏi mức tiêu hao năng lượng thấp, không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin và QoS Chính tốc

độ truyền dữ liệu thấp cho phép LR-WPAN tiêu hao ít năng lượng Trong chuẩn này thì công nghệ ZigBee/IEEE802.15.4 chính là một ví dụ điển hình

Chúng ta sẽ nói rõ thêm về công nghệ ZigBee, một xu hướng của mạng không dây trong điều khiển tự động

Đặc điểm của công nghệ ZigBee là tốc độ truyền tin thấp, tiêu hao ít năng lượng, chi phí thấp và là giao thức mạng không dây hướng tới các ứng dụng điều khiển

từ xa và tự động hóa

Tổ chức IEEE 802.15.4 bắt đầu làm việc với chuẩn tốc độ thấp được một thời gian ngắn thì tiểu ban về ZigBee và tổ chức IEEE quyết định sát nhập và lấy tên ZigBee đặt cho công nghệ mới này Mục tiêu của công nghệ ZigBee là nhắm tới việc truyền tin với mức tiêu hao năng lượng nhỏ và công suất thấp cho những thiết bị có thời gian sống từ vài tháng đến vài năm mà không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin như Bluetooth Một điều nổi bật là ZigBee có thể dùng được trong các mạng mắt lưới (mesh network) rộng hơn là sử dụng công nghệ Bluetooth Các thiết bị không dây sử dụng công nghệ ZigBee có thế dễ dàng truyền tin trong khoảng cách 10-75m tùy thuộc vào môi trường truyền và mức công suất phát được yêu cầu với mỗi ứng dụng Tốc độ

dữ liệu là 250kbps ở dải tần 2.4Ghz (toàn cầu), 40kbps ở dải tần 915Mhz (Mỹ + Nhật)

và 20kbps ở dải tần 868Mhz (ở châu Âu)

Các nhóm nghiên cứu ZigBee và tổ chức IEEE đã làm việc với nhau để chỉ

rõ toàn bộ các khối giao thức của công nghệ này IEEE 802.15.4 tập trung nghiên cứu

và 2 tầng thấp của giao thức (tầng vật lý và liên kết dữ liệu) ZigBee còn thiết lập cơ sở cho những tầng cao hơn trong giao thức (từ tầng mạng đến tầng ứng dụng) về bảo mật,

dữ liệu, chuẩn phát triến đế đảm bảo chắc chắn rằng các khách hàng dù mua sản phẩm

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 9

từ các hãng sản xuất khác nhau nhưng vẫn theo một chuẩn riêng đế làm việc với nhau được mà không tương tác lẫn nhau

Hiện nay thì IEEE 802.15.4 tập trung vào các chi tiết kỹ thuật của tầng vật lý

và tầng con MAC ứng với mỗi loại mạng khác nhau (mạng hình sao, mạng hình cây, mạng mắt lưới) Các phương pháp định tuyến được thiết kế sao cho năng lượng được bảo toàn và độ trễ trong truyền tin là ở mức thấp nhất có thế bằng cách dùng cac khe thời gian đảm bảo (GTSs_guaranteed time slots) Tính năng nổi bật chỉ có ở công nghệ ZigBee là giảm thiếu được sự hỏng hóc dẫn đến gián đoạn kết nối tại một nút mạng trong mạng mesh Nhiệm vụ đặc trưng của tầng vật lý gồm có phát hiên chất lượng của đường truyền (LQI) và năng lượng truyền (ED), đánh giá kênh truyền (CCA), giúp nâng cao khả năng chung sống với các loại mạng không dây khác [4, tr.26-29]

Với các tính năng nổi bật như trên, hứa hẹn trong tương lai sẽ xuất hiện công nghệ ZigBee mới với chuẩn IEEE 802.15.4 được phổ biến rộng rãi

2.2.3 IEEE 802.16 công nghệ WiMAX – mạng WMAN

a) IEEE 802.16 - công nghệ WiMAX - mạng WMAN

IEEE 802.16 là hệ thống tiêu chuẩn truy cập không dây băng rộng (Broadband Wireless Access Standards) cung cấp đặc tả chính thức cho các mạng

Hình 2.1: Các lĩnh vực ứng dụng ZigBee

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 10

MAN không dây băng rộng triển khai trên toàn cầu Hệ thống tiêu chuẩn này do nhóm làm việc IEEE 802.16 được thành lập năm 1999, nghiên cứu và đề xuất Nhóm này là một đơn vị của hội đồng tiêu chuẩn LAN/MAN IEEE 802 Họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 chính thức được gọi là WirelessMAN (WMAN)

Công nghệ Wifi IEEE 802.11 trong vài năm gần đây đã gặt hái được những thành công rực rỡ với minh chứng là nó được triển khai rộng rãi khắp nơi Hầu như tất

cả các máy tính cá nhân, điện thoại thông minh, PDA đều được tích hợp Wifi Tốc độ

dữ liệu của Wifi có thể đạt được 54Mpbs Tuy nhiên vùng phủ sóng của Wifi chỉ hạn chế ở tằm vài chục đến vài trăm mét Để đáp ứng nhu cầu phủ sóng xa hơn, công nghệ WiMAX (IEEE 802.16) xuất hiện

Chuẩn WiMAX đầu tiên ra đời vào tháng 10 năm 2001 Khác với Wifi chỉ sử dụng một băng tần, WiMAX có thể hoạt động trong băng tần từ 2-66 Ghz Các ứng dụng khác nhau sẽ dùng những băng tần khác nhau để tránh sự giao thoa Cụ thể, các ứng dụng di động (802.16e) dùng băng tần từ 2-11 GHz Ở nhiều nước châu Âu, băng tần 3.5 GHz được dành riêng cho WiMAX di động Các ứng dụng cốđịnh (802.16d)thì dùng băng tần tử l0-66GHz

a) Các chuẩn khác nhau của WiMAX

 Chuẩn cơ bản 802.16 basic:

Chuẩn 802.16 ban đầu được tạo ra với mục đích là tạo ra những giao diện (interface) không dây dựa trên một nghi thức MAC chung Kiến trúc mạng cơ bản của 802.16 bao gồm một trạm phát (BS - Base Station) và người sử dụng (SS - Sucriber Station) Trong một vùng phủ sóng, trạm BS sẽ điều khiển toàn bộ sự truyền dữ liệu (traffic) Điều đó có nghĩa là sẽ không có sự trao đổi truyền thông giữa hai SS với nhau Nối kết giữa BS và SS sẽ gồm một kênh uplink và downlink Kênh uplink sẽ chia sẻ cho nhiều SS trong khi kênh downlink có đặc điểm broadcast Trong trường hợp không có vật cản giữa SS và BS (line of sight), thông tin sẽ được trao đổi trên băng tần cao Ngược lại, thông tin sẽ được truyền trên băng tần thấp để chống nhiễu

 Các chuẩn bổ sung (amendments) của WiMAX

- 802.16a: Chuẩn này sử dụng băng tần có bản quyền tử 2 - 11 Ghz Đây là băng tần thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được các

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 11

chướng ngại trên đường truyền 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai mạng Mesh

mà trong đó một thiết bị cuối (terminal) có thể liên lạc với BS thông qua một thiết bị cuối khác Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽ được nới rộng

- 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tần tử 5 - 6 Ghz với mục đích cung ứng dịnh vụ với chất lượng cao (QoS) Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin của những ứng dụng video, thoại, real-time thông qua những lớp dịch vụ khác nhau (class

of service) Chuẩn này sau đó đã được kết hợp vào chuẩn 802.16a

- 802.16c : Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mới cho dãi băng tần tử 10-66GHz với mục đích cải tiến interoperability

- 802.16d : Có một số cải tiến nhỏ so với chuẩn 802.16a Chuẩn này được chuẩn hóa 2004 Các thiết bị pre-WiMAX có trên thị trường là dựa trên chuẩn này

- 802.16e : Đã được chuẩn hóa Đặc điểm nổi bật của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động (vận tốc di chuyển lớn nhất mà vẫn có thể dùng tốt dịch

vụ này là 100km/h)

- 802.16j: Bây giờ IEEE đang bắt tay vào chuẩn hóa 802.16j để phục vụ cho

việc Relay (Wimax Mesh network) Để minh họa wimax relay, các bạn có thể xem hình 2.1 dưới đây

Hình 2.2: Wimax Relay

Lợi ích của việc dùng những relay BS đã được liệt kê trong hình 2.5 Có thể

kể đến các lợi ích sau:

- Thay vì liên lạc trực tiếp với BS, user có thể liên lạc thông qua nhiều Relay

BS với đường truyền tốt hơn và tốc độ cao hơn, hiệu quả truyền cao hơn, v.v o Relay

 Đặc điểm nối bật của WiMAX di động WiMAX di động cũng có những đặc điểm giống EV-DO hoặc HSxPA nhằm tăng tốc độ truyền thông (data rate) Những đặc điểm đó bao gồm: Mã hóa và điều chế thích nghi (Adaptive Modulation and Coding - AMC), kỹ thuật sữa lỗi bằng dò - lặp (Hybrid Automatic Repeat Request HARQ), Phân bố nhanh (Fast Scheduling) và chuyển giao mạng (handover) nhanh và hiệu quả

Không giống như công nghệ 3G dựa trên CDMA được xây dựng nhằm vào dịch vụ thoại, WiMAX được thiết kế để đáp ứng dịch vụ truyền dữ liệu dung lượng lớn (trong đó có cả dịch vụ thoại VoIP) WiMAX sự dụng kỹ thuật trải phố SOFDMA

và hạ tầng mạng xây dựng trên nền IP

WiMax cung cấp khả năng kết nối Internet không dây nhanh hơn so với Wifi, tốc độ uplink và downlink cao hơn, sử dụng được nhiều ứng dụng hơn, và quan trọng

là vùng phủ sóng rộng hơn, và không bị ảnh hưởng bởi địa hình WiMAX có thể thay đối một cách tự động phương thức điều chế để có thể tăng vùng phủ bằng cách giảm tốc độ truyền và ngược lại Để tăng vùng phủ, chuẩn WiMAX hoặc sử dụng mạng Mesh hoặc sử dụng antenna thông minh hoặc MIMO Dữ liệu truyền trong mạng WiMAX được phân chia thành 5 lớp dịch vụ với những ưu tiên khác nhau nhằm cung ứng QoS Ngoài ra bảo mật cũng là một đặc điểm vượt trội của WiMAX so với Wifi

 Ứng dụng của WiMAX Nói tới WiMAX , người ta có thể nghĩ tới rất nhiều giải pháp thay thế mà công nghệ này có thể mang lại Đó chính là khả năng thay thế đường xDSL giúp tiếp cận nhanh hơn các đối tượng người dùng băng rộng mà không cần phải đầu tư lớn

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 13

Đặc biệt WiMAX rất hữu ích để cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở những vùng xa xôi mà giải pháp ADSL hoặc cáp quang là rất tốn kém Ở những nước đang phát triển như Việt Nam, nơi mà Internet băng thông rộng chưa phố biến, WiMAX là một giải pháp kinh tế Ngoài ra WiMAX còn giúp việc triển khai Wifi thêm nhanh chóng do các hotspot Wifi sẽ không cần đường leased-line mà sẽ nối trực tiếp với WiMAX BS Khả năng roaming giữa các dịch vụ Wifi và WiMAX sẽ mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 14

Hình 2.3: Minh họa 1 số ứng dụng last-mile của WiMAX

Để có thể dùng dịch vụ Internet băng thông rộng của WiMAX (fixed WiMAX), nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần lắp đặt một angten BS ở giữa khu dân cư Mỗi người dùng sẽ được cung cấp một angten thu (CPE), lắp trên mái nhà/cửa sổ CPE có thể được nối trực tiếp với máy vi tính hoặc thông qua một Access Point Wifi Việc triển khai khá đơn giản, mà giá thành lại thấp hơn nhiều so với công nghệ hiện hành

Bên cạnh dịch vụ cố định, WiMAX còn cung ứng các dịch vụ di động Trong tương lai, các thiết bị mobile mà hiện nay được tích hợp Wifi sẽ được tích hợp WiMAX Khi đó, người dùng có thể kết nối mạng mọi lúc mọi nơi thông qua WiMAX, và đặc biệt là vẫn có thể dùng các dịch vụ giống như những dịch vụ của mạng cellular 3G Hơn nữa, tốc độ truyền của WiMAX cao hơn hẳn 3G mà giá hứa hẹn sẽ rẻ Đối với các nhà cung cấp mạng, giá thành của một WiMAX BS rẻ hơn rất nhiều so với giá của một BS UMTS Do đó, có thể nhà cung ứng mạng 3G sẽ dùng WiMAX thay thế 3G bởinhững khu vực thưa dân cư [4, tr.29-34]

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 15

Hình 2.4: Minh họa ứng dụng của WiMAXMobile

2.3 ƢU KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠNG KHÔNG DÂY

- Giá thành giảm nhiều đối với mọi đối tƣợng

sử dụng

- Công nghệ không dây đƣợc tích hợp rộng rãi

trong các bộ xử lý dành cho máy tính xách

tay đều có sẵn tính năng kết nối mạng không

dây

- Mạng Wireless cung cấp tất cả các tính năng

của công nghệ mạng LAN nhƣ là Ethernet và

Token Ring mà không bị giới hạn về kết nối

vật lý (giới hạn về cable)

- Tốc độ mạng Wireless bị phụ thuộc và băng thông, tốc độ mạng Wireless thấp hơn mạng cố định vì mạng Wireless chuẩn phải xác nhận cẩn thận những frame đã nhận để tránh bị tình trạng mất dữ liệu

- Trong mạng cố định truyền thống thì tín hiệu truyền trong dây dẫn nên có thể đƣợc bảo mật

an toàn hơn Còn trên mạng Wireless thì việc bắt sóng rất dễ dàng vì mạng Wireless sử dụng sóng Radio thì có thể bị bắt và xử lý đƣợc bởi

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 16

- Tính linh động ca: tạo sự thoải mái trong

việc truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị có hỗ

trợ mà không có sự ràng buộc về khoảng

cách và không gian như mạng có dây thông

thường Người sử dụng mạng Wireless có

thể kết nối vào mạng trong khi di chuyển bất

kỳ nơi nào trong phạm vi phủ sóng của thiết

bị tập trung (Access point)

- Mạng WLAN sử dụng sóng hồng ngoại

(Infrared Light) và sóng Radio để truyền

nhận dữ liệu thay vì dùng Twist – Pair và

Fiber Optic Cable Thông thường thì sóng

Radio được dùng phổ biến hơn vì nó truyền

xa hơn, lâu hơn, rộng hơn, băng thông cao

hơn

bất kỳ thiết bị nhận nào nằm trong phạm vi cho phép, ngoài ra mạng Wireless thì có ranh giới không rõ ràng cho nên rất khó quản lý

Bảng so sánh hệ thống mạng không dây và mạng có dây

Bảo mật

Bảo mật không đảm bảo bằng mạng có dây do phát sóng thông tin ra mọi phía

Bảo mật đảm bảo chỉ bị lộ thông tin nếu can thiệp thẳng vào vị trí dây dẫn

Thi công và triển khai

Thi công triển khai nhanh và

Đòi hỏi chi phí cao khi mở rộng triển khai đặt biệt là mở rộng bằng cáp quang

Tính mềm dẻo

Các vị trí kết nối mạng có thể thay đổi mà không cần phải thiết kế lại

Các vị trí thiết kế không có động, phải thiết kế lại nếu thay đổi các vị trí kết nối mạng

Hình 2.5: Mô hình mạng Adhoc

Hình trên là một mô hình mạng AdHoc, trong đó các máy client chỉ giao tiếp với nhau trong một phạm vi giống như trong một văn phòng Nếu một máy client nào muốn kết nối tới bên ngoài thì một máy nào đó trong phòng phải hoạt động đóng vai trò như một gateway và thực hiện dịch vụ truyền tín hiệu

Phương thức AdHoc cũng được đề xuất sử dụng trong các mạng đan xen lớn nơi mà mỗi nút mạng vừa là client vừa là router để chuyển các gói đi khắp mạng Mặc

dù phương thức này không được phổ biến rộng rãi, tuy nhiên nó thường được sử dụng

như một thay thế cho Hub khi cần thiết lập mạng tạm thời [5, tr.4]

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 18

2.4.2 Mô hình mạng INFRASTRUCTURE (BSSs)

Hình 2.6: Mô hình kết nối tập dịch vụ cơ bản BSS

Hình trên là một ví dụ về mạng 802.11 theo phương thức tập dịch vụ cơ bản

Mỗi thiết bị mạng không dây trong đó đều truyền tín hiệu tới một thiết bị mạng gọi là điểm truy cập (AP - Access Point) Điểm truy cập này hoạt động như một cầu mạng theo chuẩn Ethernet và chuyển các tín hiệu đó tới các mạng thích hợp, mạng dây dẫn hoặc các mạng không dây khác

Trước khi có thể trao đổi dữ liệu, các máy client và AP phải được thiết lập một mối quan hệ hay một sự liên kết Chỉ khi kết nối đó được thiết lập chính xác, hai trạm kết nối không dây mới có thể trao đổi dữ liệu với nhau được

Sau đây là ba trạng thái cơ bản để bắt đầu tám bước trong quá trình thiết lập liên kết đó :

- Chưa chứng thực và không kết nối

- Đã chứng thực và chưa kết nối

- Đã xác định và đã kết nối

- Để chuyển tiếp giữa các trạng thái, các thành phần giao tiếp trao đổi với nhau các thông báo gọi là các management frames Tiến trình này diễn ra như sau:

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 19

- Tất cả các điểm truy cập phát một tín hiệu đèn báo management frame tại một khoảng thời gian xác định

- Để liên kết với một điểm truy cập và gia nhập một BSS, các máy client

dò tìm tín hiệu hiệu thông báo để phát hiện ra điểm truy cập ở trong phạm vi kết nối

- Máy client lựa chọn BSS để gia nhập theo một cách độc lập

- Máy client cũng có thể gửi một yêu cầu thăm dò managenment frame để tìm một điểm truy cập với một giá trị SSID xác định trước SSID - Ervices Set Indentifier là một giá trị định danh được gán cho điểm truy cập không dây

- Sau khi nhận dạng được điểm truy cập, máy client và điểm truy cập thực hiện việc chứng thực bằng việc trao đổi các thông tin kiểm tra biết trước

- Sau khi chứng thực thành công, máy client chuyển sang trạng thái thứ hai: đã chứng thực và chưa kết nối

- Để chuyển từ trạng thái thứ hai sang trạng thái thứ ba, đã xác định và có kết nối, máy client gửi một yêu cầu liên kết và điểm truy cập sẽ trả lời bằng một tín hiệu xác nhận kết nối

- Các máy client sẽ trở thành ngang hàng trong mạng không dây và có thể truyền dữ liệu trong mạng [5, tr.6]

2.4.3 Mô hình mạng mạng diện rộng (WiMax)

Hình 2.7: Mô hình mạng diện rộng Wimax

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 20

Hình trên là mô hình mạng WMAN (Wimax) bao phủ một vùng rộng lớn hơn nhiều mạng WLAN, kết nối nhiều toà nhà qua những khoảng cách địa lý rộng lớn Công nghệ Wimax dựa trên chuẩn IEEE 802.16 và HiperMAN cho phép các thiết bị truyền thông trong một bán kính lên đến 50km và tốc độ truy nhập mạng lên đến 70 Mbps [1, tr.16]

2.5 TỔNG QUAN VỀ WIFI MẠNG LAN KHÔNG DÂY CHUẨN IEEE 802.11 2.5.1 Giới thiệu

Mạng LAN không dây chuẩn IEEE 802.11 viết tắt là WLAN (Wireless Local Area Network) hay Wifi (Wireless Fidelity), mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến, giống như điện thoại di động, truyền hình và radio

Hệ thống này đã hoạt động ở một số sân bay, quán café, thư viện hoặc khách sạn Hệ thống cho phép truy cập Internet tại những khu vực có sóng của hệ thống này, hoàn toàn không cần đến cáp nối Ngoài các điểm kết nối công cộng (hotspots), Wifi

có thể được thiết lập ngay tại nhà riêng

Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Viện kỹ thuật điện và điện tử Mỹ Viện này đưa ra nhiều chuẩn cho nhiều giao thức kỹ thuật khác nhau và nó sử dụng một hệ thống số nhằm phân loại chúng

Trong một mạng Wifi, máy tính và card mạng Wifi kết nối không dây đến một bộ định tuyến không dây (router) Router được kết nối với Internet bằng một modem, thường là một cáp hoặc modem DSL Bất kỳ người dùng trong vòng 200 feet hoặc hơn (khoảng 61 mét) của các điểm truy cập sau đó có thể kết nối với Internet, dù cho tốc độ truyền tải tốt, khoảng cách 100 feet (30,5 m), hoặc ít được phổ biến hơn Các tín hiệu không dây có thể mở rộng phạm vi của một mạng không dây

Mạng Wifi có thể được "mở", như vậy mà ai cũng có thể sử dụng, hoặc

"đóng" trong trường hợp sử dụng một mật khẩu Một khu vực bao phủ truy cập không dây thường được gọi là một điểm nóng không dây Có những nỗ lực tiến hành để chuyển toàn bộ thành phố, như San Francisco, Portland, và Philadelphia, thành điểm nóng không dây lớn Nhiều người trong số các kế hoạch này sẽ cung cấp miễn phí,

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 21

dịch vụ hỗ trợ quảng cáo, dịch vụ quảng cáo miễn phí cho một khoản phí nhỏ San Francisco gần đây đã chọn Google để cung cấp cho nó với một mạng không dây

Wifi sử dụng công nghệ vô tuyến để liên lạc, thông thường hoạt động ở tần

số 2.4GHz Wifi là công nghệ được thiết kế để phục vụ cho các hệ thống máy tính nhẹ của tương lai, đó là điện thoại di động và thiết kế để tiêu thụ điện năng tối thiểu PDA, máy tính xách tay, và các phụ kiện khác nhau được thiết kế để tương thích với Wifi

Thậm chí còn có điện thoại được phát triển mà có thể chuyển đổi liền mạch

từ các mạng di động vào mạng Wifi mà không cần bỏ một cuộc gọi

Năm 1997, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã thông qua sự ra đời của chuẩn 802.11, và được biết đến với tên WIFI (Wireless Fidelity) cho các mạng WLAN

Năm 1999, IEEE thông qua sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là chuẩn 802.11a

và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu) Và các thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không dây nổi trội

Năm 2003, IEEE công bố thêm sự cải tiến là chuẩn 802.11g, chuẩn này cố gắng tích hợp tốt nhất các chuẩn 802.11a, 802.11b và 802.11g Sử dụng băng tần 2.4Ghz cho phạm vi phủ sóng lớn hơn

Năm 2009, IEEE cuối cùng cũng thông qua chuẩn WIFI thế hệ mới 802.11n sau 6 năm thử nghiệm Chuẩn 802.11n có khả năng truyền dữ liệu ở tốc độ 300Mbps hay thậm chí cao hơn

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 22

2.5.3 Vị trí của WLAN trong hệ thống mạng không dây

Hình 2.8: Vai trò của WLAN

2.5.4 Các kiến trúc cơ bản của chuẩn IEEE 802.11 2.5.4.1 Trạm thu phát – STA

STA - Station, các trạm thu/phát sóng Thực chất ra là các thiết bị không dây kết nối vào mạng như máy vi tính, máy Palm, máy PDA, điện thoại di động, vv với vai trò như phần tử trong mô hình mạng ngang hàng Pear to Pear hoặc Client trong

mô hình Client/Server Trong phạm vi đề tài này chỉ đề cập đến thiết bị không dây là máy vi tính (thường là máy xách tay cũng có thể là máy để bàn có card mạng kết nối không dây) Có trường hợp trong đồ án này gọi thiết bị không dây là STA, có lúc là Client, cũng có lúc gọi trực tiếp là máy tính xách tay Thực ra là như nhau nhưng cách gọi tên khác nhau cho phù hợp với tình huống đề cập [2, tr.13]

2.5.4.2 Điểm truy cập – AP

Điểm truy cập - Acces Point là thiết bị không dây, là điểm tập trung giao tiếp với các STA, đóng vai trò cả trong việc truyền và nhận dữ liệu mạng AP còn có chức năng kết nối mạng không dây thông qua chuẩn cáp Ethernet, là cầu nối giữa

Các STA trong cùng một BSS thì có thể trao đổi thông tin với nhau Người ta thường dùng hình Oval để biểu thị phạm vi của một BSS Nếu một STA nào

đó nằm ngoài một hình Oval thì coi như STA không giao tiếp được với các STA, AP nằm trong hình Oval đó Việc kết hợp giữa STA và BSS có tính chất động vì STA có thể di chuyển từ BSS này sang BSS khác Một BSS được xác định bởi mã định danh

hệ thống ( SSID - System Set Identifier ), hoặc nó cũng có thể hiểu là tên của mạng

không dây đó [2, tr.14]

Hình 2.9: Mô hình một BSS

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 24

2.5.4.4 BSS độc lập – IBSS

Trong mô hình IBSS - Independent BSS, là các BSS độc lập, tức là không có kết nối với mạng có dây bên ngoài Trong IBSS, các STA có vai trò ngang nhau IBSS thường được áp dụng cho mô hình Adhoc bởi vì nó có thể được xây dựng nhanh chóng mà không phải cần nhiều kế hoạch

2.5.4.5 Hệ thống phân tán – DS

Người ta gọi DS - Distribution System là một tập hợp của các BSS Mà các BSS này có thể trao đổi thông tin với nhau Một DS có nhiệm vụ kết hợp với các BSS một cách thông suốt và đảm bảo giải quyết vấn đề địa chỉ cho toàn mạng

2.5.4.6 Hệ thống phục vụ mở rộng – ESS

ESS - Extended Service Set là một khái niệm rộng hơn Mô hình ESS là

sự kết hợp giữa DS và BSS cho ta một mạng với kích cỡ tùy ý và có đầy đủ các tính năng phức tạp Đặc trưng quan trọng nhất trong một ESS là các STA có thể giao tiếp với nhau và di chuyển từ một vùng phủ sóng của BSS này sang vùng phủ sóng của BSS mà vẫn trong suốt với nhau ở mức LLC - Logical Link Control [2, tr.15]

Hình 3.0: Mô hình ESS

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 25

2.5.5 Mô hình thực tế

Trên thực tế thì có rất nhiều mô hình mạng không dây từ một vài máy tính kết nối Adhoc đến mô hình WLAN, WWAN, mạng phức hợp Sau đây là 2 loại mô hình kết nối mạng không dây phổ biến, từ 2 mô hình này có thể kết hợp để tạo ra nhiều

mô hình phức tạp, đa dạng khác

a) Mạng không dây kết nối với mạng có dây

Hình 3.1: Mạng không dây kết nối mạng có dây

Mô hình mạng không dây kết nối với mạng có dây AP sẽ làm nhiệm vụ tập trung các kết nối không dây, đồng thời nó kết nối vào mạng WAN (hoặc LAN) thông qua giao diện Ethernet RJ45, ở phạm vi hẹp có thể coi AP làm nhiệm vụ nhƣ một router định tuyến giữa 2 mạng này

b) Hai mạng có dây kết nối với nhau bằng kết nối không dây

Hình 3.2: Hai mạng có dây kết nối với nhau bằng kết nối không dây

Mô hình 2 mạng có dây kết nối với nhau bằng kết nối không dây Kết nối không dây giữa 2 đầu của mạng 2 mạng WAN sử dụng thiết bị Bridge làm cầu nối, có thể kết hợp sử dụng chảo thu phát nhỏ truyền sóng viba Khi đó khoảng cách giữa 2

từ 802.11), 802.11a, 802.11g, 802.11n

Hình 3.3: Phạm vi của WLAN trong mô hình OSI

Chuẩn không dây IEEE 802.11 cung cấp các giao tiếp không dây với tốc

độ lMbps hoặc 2Mbps trong các dải ISM (Industrial, Scientific, Medical - công nghiệp, nghiên cứu khoa học, y tế ) 2.4 GHz sử dụng FHSS hoặc DSSS Phương pháp điều biến sử dụng trong 802.11 là PSK (Phase Shift Keying)

Thông thường trong một mạng WLAN, các trạm không dây (STA) sẽ có chung một điểm truy cập cố định (AP) làm chức năng cầu nối (bridge) như trong mạng LAN thường Sự kết hợp một AP với các STA được gọi là BSS (Basic Service Set) [1, tr.17]

2.5.6.2 IEEE 802.11b

Chuẩn này được đưa ra vào năm 1999, nó cải tiến từ chuẩn 802.11 Cũng hoạt động ở dải tần 2,4 Ghz nhưng chỉ sử dụng trải phổ trực tiếp DSSS

Tốc độ tại Access Point có thể lên tới 11Mbps (802.11b), 22Mbps (802.11b+)

Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.Trang 27

Các sản phẩm theo chuẩn 802.11b được kiểm tra và thử nghiệm bởi hiệp hội các công ty Ethernet không dây (WECA) và được biết đến như là hiệp hội Wifi, những sản phẩm Wireless được Wifi kiểm tra nếu đạt thì sẽ mang nhãn hiệu này

Hiện nay IEEE 802.11b là một chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất cho Wireless LAN Vì dải tần số 2,4Ghz là dải tần số ISM (Industrial, Scientific and Medical: dải tần vô tuyến dành cho công nghiệp, khoa học và y học, không cần xin phép) cũng được sử dụng cho các chuẩn mạng không dây khác như là: Bluetooth và HomeRF, hai chuẩn này không được phổ biến như là 801.11 Bluetooth được thiết kế

sử dụng cho thiết bị không dây mà không phải là Wireless LAN, nó được dùng cho mạng cá nhân PAN(Personal Area Network) Như vậy Wireless LAN sử dụng chuẩn 802.11b và các thiết bị Bluetooth hoạt động trong cùng một dải băng tần [1, tr.17]

Bảng 3: MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11b

Release Date Op Frequency Data Rate (Typ) Data Rate (Max) Range (Indoor) October 1999 2.4 GHz 4.5 Mbit/s 11 Mbit/s ~35 m

2.5.6.3 IEEE 802.11a

Đây là một chuẩn được cấp phép ở dải băng tần mới Nó hoạt động ở dải tần số 5 Ghz sử dụng phương thức điều chế ghép kênh theo vùng tần số vuông góc (OFDM) Phương thức điều chế này làm tăng tốc độ trên mỗi kênh (từ 11Mbps/1kênh lên 54 Mbps/1 kênh)

Có thể sử dụng đến 8 Access Point (truyền trên 8 kênh Non-overlapping, kênh không chồng lấn phổ), đặc điểm này ở dải tần 2,4Ghz chỉ có thể sử dụng 3 Access Point (truyền trên 3 kênh Non – overlapping)

Hỗ trợ đồng thời nhiều người sử dụng với tốc độ cao mà ít bị xung đột Các sản phẩm của theo chuẩn IEEE 802.11a không tương thích với các sản phẩm theo chuẩn IEEE 802.11 và 802.11b vì chúng hoạt động ở các dải tần số khác nhau Tuy nhiên các nhà sản xuất chipset đang cố gắng đưa loại chipset hoạt động ở cả 2 chế độ theo hai chuẩn 802.11a và 802.11b Sự phối hợp này được biết đến với tên WiFi5 ( Wifi cho công nghệ 5Gbps) [1, tr.19]

Bảng 4: MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11a