AN TOÀN CHO hệ THỐNG MẠNG KHÔNG dây

_ Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Cùng với các công nghệ mới thúc đẩy sự phát triển của mạng Internet thì mạng không dây cũng đã có mộtchuyển biến mạnh mẽ, trong đó có mạng WLAN.. _ Phươn

AN TOÀN CHO HỆ THỐNG MẠNG KHÔNG DÂY

Giảng viên hướng dẫn: NCS.NGUYỄN KIM QUỐC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐH CNTT GIA ĐỊNH

CƠ SỞ 5 NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Đề tài:

AN TOÀN CHO HỆ THỐNG MẠNG KHÔNG DÂY

ĐỀ CƯƠNG KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Người hướng dẫn: NCS NGUYỄN KIM

QUỐC

LỜI MỞ ĐẦU

_ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:

Cuộc sống của con người ngày nay thực sự đã bước sang một kỷ nguyên mới,

một kỷ nguyên của khoa học công nghệ và truyền thông Trong đó không thể không kể

đến sự ra đời và phát triển của mạng Internet, nó đã tác động mạnh mẽ đến đời sống

của chúng ta Thông qua đó con người trên toàn thế giới xích lại gần nhau hơn, đơn

giản chỉ với một cái click chuột đã có thể liên lạc được với một người ở cách xa chúng

ta đến hàng ngàn dặm

_ Phạm vi nghiên cứu của đề tài:

Cùng với các công nghệ mới thúc đẩy sự phát triển của mạng Internet thì mạng không dây cũng đã có mộtchuyển biến mạnh mẽ, trong đó có mạng WLAN Các thiết bị trong mạng này kết nối với nhau khôngphải bằng các phương tiện truyền dẫn hữu tuyến mà là bằng sóng vô tuyến Ích lợi mà mạng này mang lại

là khả năng thiết lập kết nối tới các thiết bị không phụ thuộc vào hạ tầng dây dẫn

_ Mục đích nghiên cứu của đề tài:

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, máy tính xách tay, điện thoại di động và các thiết bị số khác

_ Phương pháp nghiên cứu:

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 WLAN 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 đảm an

ninh an toàn cho mạng không dây đối với 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

_ Nội dung đề tài:

Vấn đề này càng ngày càng trở nên cấp thiết và cần nhận được sự quan tâm từ

nhiều phía Vì những lý đó cùng với niềm đam mê thực sự về những tiện lợi mà mạng

không dây mang lại đã khiến tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu các giải pháp

đảm bảo an ninh an toàn cho mạng không dây” làm luận văn tốt nghiệp với mong

muốn có thể tìm hiểu, nghiên cứu và ứng dụng các giải pháp để đảm bảo an ninh cho

mạng không dây trong đơn vị Toàn bộ luận văn được chia làm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về mạng không dây

_Trình bày tổng quan về các loại mạng không dây và các kỹ thuật được ứng

dụng trong mạng không dây, sau đó tập trung trình bày về mạng WLAN và chuẩn của

mạng WLAN cũng như những gì diễn ra trong quá trình thiết lập kết nối với một hệ

thống WLAN đơn giản (chưa có chứng thực và mã hóa)

Chương 2: Một số giải pháp đảm bảo an ninh an toàn cho mạng không dây

_Trình bày thực trạng mất an ninh an toàn của mạng không dây, các kiểu tấn

công trong mạng không dây, các giao thức bảo mật trong mạng không dây, các kỹ

thuật mật mã ứng dụng để bảo mật mạng không dây và một số giải pháp cho việc đảm

bảo an ninh an toàn cho mạng WLAN

Chương 3: Nghiên cứu, đề xuất giải pháp, phát triển ứng dụng đảm bảo an

ninh an toàn cho mạng WLAN ngành công an

_ Mục đích của chương này là nghiên cứu thực trạng yêu cầu đặt ra đối với mạng

WLAN ngành công an từ đó đề xuất giải pháp, phát triển ứng dụng nhằm đảm bảo an

ninh an toàn cho mạng WLAN ngành công an phục vụ tốt các mặt công tác nghiệp vụ

của lực lượng công an

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY

1.1 Tổng quan về mạng không dây và các công nghệ ứng dụng trong mạng

không dây

1.1.1 Sự phát triển của mạng không dây

1.1.1.1 Giới thiệu

Mặc dù mạng không dây đã có lịch sử hơn một thế kỷ, truyền dẫn không dây

được sử dụng phổ biến trong các hệ thống truyền thông chỉ trong 15 – 20 năm gần đây

Hiện nay lĩnh vực truyền thông không dây là một trong những phần phát triển nhanh

nhất của ngành công nghiệp viễn thông Các hệ thống truyền thông không dây như

điện thoại tổ ong, điện thoại cố định không dây và điện thoại vệ tinh cũng như là

WLAN được sử dụng phổ biến và trở thành công cụ thiết yếu trong cuộc sống hàng

ngày của nhiều người, cả những người chuyên nghiệp và không chuyên Sự phổ biến

của các hệ thống truyền thông không dây là do các lợi ích của nó so với các hệ thống

có dây Những lợi ích quan trọng nhất của hệ thống không dây là tính di động và sự

tiết kiệm chi phí

1.1.1.2 Hệ thống điện thoại di động ban đầu

Trong năm 1946, hệ thống điện thoại di động công cộng đầu tiên còn được gọi

là MTS được giới thiệu tại 25 thành phố ở nước Mỹ Do những hạn chế về công nghệ, các máy thu phát diđộng của MTS rất lớn và chỉ có thể được mang theo bằng cách

chuyên chở bằng xe Vì vậy, nó được sử dụng cho hệ thống điện thoại di động trên xe

ô tô MTS là một hệ thống tương tự, điều đó có nghĩa rằng nó xử lý thông tin tiếng nói

như một dạng sóng liên tục Dạng sóng này sau đó được sử dụng để điều biến/khử điều

biến sóng mang RF Hệ thống này là bán song công, có nghĩa là tại một thời điểm cụ

thể người dùng chỉ có thể nói hoặc lắng nghe Để chuyển giữa hai chế độ, người sử

dụng phải ấn một nút riêng biệt trên thiết bị đầu cuối

1.1.1.3 Hệ thống điện thoại tế bào tương tự

Vùng vận hành của hệ thống được phân chia thành một tập hợp gần kề các tế bào không bao phủnhau Phổ sẵn dùng được phân chia thành các kênh và mỗi tế bào sử dụng tập hợp các kênh riêng củachính nó Các tế bào lân cận sử dụng tập hợp các kênh khác nhau để tránh sự giao thoa và tập hợp cáckênh giống nhau như vậy được sử dụng lại tại các tế bào cách xa từ một tế bào khác Khái niệm này đượcbiết đến như là việc sử dụng lại tần số và cho phép một kênh nào đó có thể được sử dụng trong nhiều hơnmột tế bào vì vậy tăng hiệu quả của việc trải phổ

Mỗi BS được kết nối qua các dây tới một thiết bị là MSC Các MSC được liên kết với

nhau qua các dây trực tiếp hoặc là thông qua một MSC ở mức thứ hai Các MSC ở

mức hai có thể được liên kết với nhau qua một MSC ở mức thứ ba và cứ tiếp tục như

thế Các MSC cũng chịu trách nhiệm về việc gán tập hợp các kênh tới các tế bào khác

nhau

1.1.1.4 Hệ thống điện thoại tế bào số

Các hệ thống tế bào tương tự là bước đi đầu tiên cho ngành công nghiệp điện

thoại di động Mặc dù với thành công quan trọng của chúng, chúng vẫn có một số bất

lợi là sự thực thi của hệ thống bị giới hạn Những bất lợi này đã được làm giảm bớt bởi

thế hệ thứ hai của các hệ thống tế bào (các hệ thống 2G), các hệ thống điển hình cho

dữ liệu số Hệ thống này thực hiện bằng cách chuyển các tín hiệu giọng nói qua một bộ

biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số (bộ biến đổi A/D) và sử dụng dòng bit kết

quả để điều biến sóng mang RF Tại nơi nhận tín hiệu, quy trình ngược lại được thực

hiện

So với các hệ thống tương tự, các hệ thống số hóa có một số lợi thế sau:

+ Lưu lượng được số hóa có thể được mã hóa dễ dàng để cung cấp sự riêng tư

và bảo mật Các tín hiệu đã được mã hóa không thể bị chặn và nghe lỏm bởi những

người tham gia trái phép (ít nhất họ cũng phải có những thiết bị rất mạnh)

+ Sự biểu diễn dữ liệu tương tự làm cho các hệ thống 1G dễ bị nhiễu, dẫn tới

chất lượng của các cuộc gọi biến thiên ở mức độ cao Trong các hệ thống số, có thể ápdụng các kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi dòng bít âm thanh

+ Trong các hệ thống tương tự, mỗi sóng mang RF được dành cho một người

dùng đơn lẻ bất kể người sử dụng đó có đang hoạt động (đang đàm thoại) hay khônghoạt động (không làm gì trong cuộc gọi) Trong các hệ thống số, mỗi sóng mang RFđược chia sẻ bởi nhiều hơn một người sử dụng bằng cách sử dụng các khe thời giankhác nhau hoặc các mã khác nhau cho mỗi người sử dụng Các khe hoặc mã chỉ đượcgán cho người sử dụng khi họ có tải (hoặc là thoại hoặc là dữ liệu) gửi đi

1.1.1.4.1 GSM

Ở khắp Châu Âu, một phần phổ mới trong tầm khoảng 900 MHz được tạo ra cóthể dùng được cho các hệ thống 2G Tiếp theo sau đó là sự phân phối tần số ở dải 1800MHz Hoạt động của hệ thống 2G tại Châu Âu được bắt đầu vào năm 1982 với sự hìnhthành của một nhóm nghiên cứu nhằm mục đích chỉ rõ một chuẩn liên minh Châu Âuchung Tên của nhóm nghiên cứu này là GSM, sau đó đổi tên thành hệ thống truyềnthông di động toàn cầu Kết quả của chuẩn chung là GSM được hình thành từ tên banđầu của nhóm nghiên cứu Ngày nay, công nghệ 2G được ưa chuộng nhiều nhất, vàonăm 1999 cứ mỗi tuần lại có thêm một triệu người thuê bao mới

Việc triển khai hệ thống GSM thương mại đầu tiên được thực hiện vào năm 1992

và sử dụng dải tần 900 MHz Hệ thống sử dụng dải tần 1800 MHz được biết đến như làDCS 1800 nhưng hệ thống này về bản chất vẫn là GMS GMS cũng có thể hoạt độngtrong dải tần 1900 MHz đã được sử dụng ở Mỹ cho vài mạng số và trong dải tần 450MHz để cung cấp một đường dẫn di trú từ chuẩn NMT 1G (chuẩn sử dụng dải tần 450MHz) tới các hệ thống 2G

1.1.1.4.2 HSCSD và GPRS

Lợi thế khác của GSM là sự hỗ trợ của nó cho vài công nghệ mở rộng để đạtđược tốc độ cao hơn cho các ứng dụng dữ liệu Hai công nghệ đó là HSCSD và GPRS.HSCSD là một sự nâng cấp đơn giản từ GSM Trái ngược với GSM, nó đưa ra nhiềuhơn một khe thời gian trên khung tới một người dùng vì thế tốc độ dữ liệu gia tăng.HSCSD cho phép một điện thoại sử dụng hai, ba hoặc bốn khe thời gian trên khung đểđạt được tốc độ tương ứng 28.8, 43.2 và 57.6 kbps

1.1.1.4.3 D-AMPS

Trái ngược với Châu Âu, nơi mà GSM chỉ là chuẩn 2G được triển khai, thì

trong khi đó ở Mỹ có nhiều hơn một hệ thống 2G đang được sử dụng Vào năm 1993,một hệ thống dựa trên cơ sở khe thời gian được biết đến là IS-54 đã được triển khai, hệthống này đã cung cấp năng suất hệ thống cao gấp ba lần AMPS Một sự cải tiến củaIS-54 là IS-136 được giới thiệu vào năm 1996 và đã hỗ trợ thêm những đặc tính bổsung Những chuẩn này cũng được biết đến như là họ AMPS số (D-AMPS) D-AMPS 15cũng hỗ trợ dữ liệu tốc độ thấp, với phạm vi điển hình khoảng 3 kbps Tương tự nhưHSCSD và GPRS trong GSM, sự cải tiến của D-AMPS dành cho dữ liệu, D-AMPS+đưa ra đề nghị tăng tốc độ trong khoảng từ 9.6 đến 19.2 kbps

1.1.1.4.4 IS-95

Trong năm 1993, IS-95, một hệ thống 2G khác cũng được biết đến như là

cdmaOne đã được tiêu chuẩn hóa và hệ thống thương mại đầu tiên được triển khai tạiphía nam Hàn Quốc và Hồng Kông vào năm 1995, sau đó được triển khai tại Mỹ vàonăm 1996 IS-95 sử dụng cơ chế CDMA Trong IS-95, có nhiều di động trong một tếbào mà tín hiệu của nó được phân biệt bởi sự phân bố chúng với các mã khác nhau,đồng thời sử dụng một kênh tần số

1.1.1.5 Điện thoại cố định không dây

Điện thoại cố định không dây xuất hiện lần đầu tiên vào những năm 1970 và

sau đó đã trải qua sự phát triển đáng kể Ban đầu chúng được thiết kế để cung cấp tính

lưu động trong vùng bao phủ nhỏ, như là nhà ở hay văn phòng.

Điện thoại cố định không dây ban đầu là hệ thống tương tự Kết quả thực tế là

chất lượng cuộc gọi kém Tình trạng này đã được thay đổi với sự giới thiệu của điệnthoại cố định không dây số thế hệ thứ nhất, chúng cung cấp chất lượng thoại ngang

bằng như với điện thoại có dây

1.1.1.6 Các hệ thống dữ liệu không dây

Họ hệ thống điện thoại tế bào được định hướng chủ yếu hướng với mục đích

truyền thoại Tuy nhiên, khi các hệ thống dữ liệu không dây được sử dụng cho việc

truyền dữ liệu chúng đã được số hóa từ khi bắt đầu Đặc điểm của những hệ thống này

là sự truyền theo loạt: thiết bị đầu cuối giữ nguyên tình trạng nhàn rỗi trừ khi có mộtgói tin được truyền Hệ thống dữ liệu không dây đầu tiên được phát triển vào năm

1971 tại trường đại học Hawaii dưới công trình nghiên cứu ALOHANET

1.1.1.6.1 WLAN

WLAN được sử dụng để cung cấp dữ liệu tốc độ cao trong phạm vi một vùng

tương đối nhỏ, ví dụ như một tòa nhà hoặc một công sở nhỏ WLAN bắt đầu phát triểnvào giữa những năm 1980 và được khởi sự bởi quyết định của Ủy ban truyền thông liênbang Mỹ (FCC) cho phép sử dụng đăng ký miễn phí dải tần của các ngành công nghiệp,khoa học và y học (ISM)

1.1.1.6.2 Mạng ATM không dây (WATM)

Vào năm 1996, diễn đàn ATM đã chấp thuận một nhóm nghiên cứu dành cho

WATM WATM nhắm tới kết hợp các lợi thế tự do di chuyển của mạng không dây với

sự dồn kênh thống kê (sự phân phối băng thông linh hoạt) và đảm bảo chất lượng dịch

vụ được hỗ trợ bởi mạng ATM truyền thống Các đặc tính phân phối băng thông linhhoạt và đảm bảo chất lượng dịch vụ là cần thiết để hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiệnqua môi trường không dây Các đặc tính này không được hỗ trợ trong các mạng LANtruyền thống bởi vì trên thực tế điều này được tạo ra cho sự truyền tải dữ liệu không

đồng bộ

1.1.1.6.3 PAN

Mạng PAN là bước kế tiếp ở dưới mạng LAN và các ứng dụng đích yêu cầu

truyền thông trong phạm vi thông rất ngắn (điển hình là trong phạm vi một vài mét) Nỗ lựcđầu tiên để định nghĩa một chuẩn cho mạng PAN bắt đầu từ dự án Ericsson vào năm

1994 Dự án này có tên là Bluetooth, nhằm mục đích tìm kiếm một giải pháp cho

truyền thông không dây giữa điện thoại di động và các phụ kiện có liên quan

1.1.1.7 Các hệ thống truyền thông vệ tinh

Kỷ nguyên của các hệ thống vệ tinh bắt đầu vào năm 1957 với sự phóng tàu

Sputnik của Liên bang Soviet Tuy nhiên, khả năng truyền thông của Sputnik còn rấthạn chế Vệ tinh truyền thông thực sự đầu tiên là AT&T Telstar 1, nó được phóng

thành công bởi NASA vào năm 1962 Telstar 1 được tăng cường vào năm 1963 bởi vệtinh kế vị của nó, Telstar 2 Từ thời đại của vệ tinh Telstar đến nay, truyền thông vệ

tinh đã có được một sự phát triển to lớn cung cấp các dịch vụ như dữ liệu, phân

trang, thoại, TV broadcasting, truy cập Internet và một số dịch vụ di động

1.1.2 Các công nghệ ứng dụng trong mạng không dây

1.1.2.1 Công nghệ sử dụng ánh sáng hồng ngoại

Sử dụng ánh sáng hồng ngoại là một cách thay thế các sóng vô tuyến để kết nối

các thiết bị không dây, bước sóng hồng ngoại từ khoảng 0.75 - 1000 micromet Ánh

sáng hồng ngoại không truyền qua được các vật chắn sáng, không trong suốt

1.1.2.2 Công nghệ Bluetooth

Bluetooth còn gọi là IEEE 802.15.1 là một chuẩn công nghiệp cho mạng vùng

cá nhân sử dụng kết nối dữ liệu không dây Bluetooth là công nghệ không dây cho

phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp với nhau trong khoảng cách ngắn, bằng sóng vôtuyến qua băng tần chung ISM trong dãy tần 2.40- 2.48 GHz Đây là dãy băng tần

không cần đăng ký được dành riêng để dùng cho các thiết bị không dây trong côngnghiệp, khoa học, y tế.

1.1.2.3 Công nghệ HomeRF

Công nghệ này cũng giống như công nghệ Bluetooth, hoạt động ở dải tần 2.4GHz, tổng băng thông tối đa là 1.6 Mbps và 650Kbps cho mỗi người dùng HomeRFcũng dùng phương thức điều chế FHSS Điểm khác so với Bluetooth là công nghệHomeRF hướng tới thị trường nhiều hơn Việc bổ sung chuẩn SWAP - StandardWireless Access Protocol cho HomeRF cung cấp thêm khả năng quản lý các ứng dụng

đa phương tiện một cách hiệu quả hơn

1.1.2.5 Công nghệ WiMax

Wimax là mạng WMAN 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 dựatrên chuẩn IEEE 802.16 và HiperMAN cho phép các thiết bị truyền thông trong mộtbán kính lên đến 50 km và tốc độ truy nhập mạng lên đến 70 Mbps

1.1.2.6 Công nghệ WiFi

WiFi là mạng WLAN bao phủ một vùng rộng hơn mạng WPAN, giới hạn đặctrưng trong các văn phòng, nhà hàng, gia đình,… Công nghệ WiFi dựa trên chuẩnIEEE 802.11 cho phép các thiết bị truyền thông trong phạm vi 100 m với tốc độ 54Mbps Hiện nay công nghệ này khá phổ biến ở những thành phố lớn mà đặc biệt làtrong các quán cafe internet

1.1.2.7 Công nghệ 3G

3G là mạng WWAN - mạng không dây bao phủ phạm vi rộng nhất Mạng 3Gcho phép truyền thông dữ liệu tốc độ cao và dung lượng thoại lớn hơn cho nhữngngười dùng di động Những dịch vụ tế bào thế hệ kế tiếp cũng dựa trên công nghệ 3G

1.1.2.8 Công nghệ UWB

UWB (Ultra Wide Band) là một công nghệ mạng WPAN tương lai với khảnăng hỗ trợ thông lượng cao lên đến 400 Mbps ở phạm vi ngắn tầm 10 m UWB sẽ cólợi ích giống như truy nhập USB không dây cho sự kết nối những thiết bị ngoại vi máytính tới PC

1.1.3 Các kỹ thuật điều chế trải phổ

Hầu hết các mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ Điều chế trải phổ trảinăng lượng của tín hiệu trên một độ rộng băng tần truyền dẫn lớn hơn nhiều so với độrộng băng tần cần thiết tối thiểu Điều chế trải phổ không hiệu quả về độ rộng băng tầnkhi được sử dụng bởi một người sử dụng

1.1.3.1 DSSS

DSSS kết hợp một tín hiệu dữ liệu tại trạm gửi với một chuỗi bit tốc độ dữ liệucao hơn nhiều, mà nhiều người xem như một chipping code (còn gọi là một gain xửlý) Một gain xử lý cao làm tăng khả năng chống nhiễu của tín hiệu Gain xử lý tuyếntính tối thiểu mà FCC – Federal Communications Commission cho phép là 10, và hầuhết các sản phẩm khai thác dưới 20 Nhóm làm việc của IEEE đặt gain xử lý tối thiểucần thiết của 802.11 là 11

1.1.3.2 FHSS

Trong FHSS, tín hiệu dữ liệu của người sử dụng được điều chế với một tín hiệusóng mang Các tần số sóng mang của những người sử dụng riêng biệt được làm chokhác nhau theo kiểu giả ngẫu nhiên trong một kênh băng rộng Dữ liệu số được tách

thành các cụm dữ liệu kích thước giống nhau được phát trên các tần số sóng mangkhác nhau Độ rộng băng tần tức thời của các cụm truyền dẫn nhỏ hơn nhiều so vớitoàn bộ độ rộng băng tần trải phổ Mã giả ngẫu nhiên thay đổi các tần số sóng mangcủa người sử dụng, ngẫu nhiên hóa độ chiếm dụng của một kênh cụ thể tại bất kỳ thờiđiểm nào.

1.1.3.3 Kỹ thuật OFDM

OFDM là một kỹ thuật đã ra đời từ nhiều năm trước đây, từ những năm 1960,

1970 khi người ta nghiên cứu về hiện tượng nhiễu xảy ra giữa các kênh, nhưng nó chỉthực sự trở nên phổ biến trong những năm gần đây nhờ sự phát triển của công nghệ xử

lý tín hiệu số OFDM được đưa vào áp dụng cho công nghệ truyền thông không dâybăng thông rộng nhằm khắc phục một số nhược điểm và tăng khả năng về băng thôngcho công nghệ mạng không dây OFDM được áp dụng cho chuẩn IEEE 802.11a vàchuẩn ETSI HiperLAN/2, nó cũng được áp dụng cho công nghệ phát thanh, truyềnhình ở các nước Châu Âu

1.2 Mô hình mạng WLAN

1.2.1 Giới thiệu

Thuật ngữ “mạng máy tính không dây” hay còn là mạng WLAN nói đến côngnghệ cho phép hai hay nhiều máy tính giao tiếp với nhau dùng những giao thức mạngchuẩn nhưng không cần dây cáp mạng Các mạng máy tính không dây sử dụng cácsóng điện từ không gian (sóng vô tuyến hoặc sóng ánh sáng) để thu, phát dữ liệu quakhông khí, giảm thiểu nhu cầu về kết nối bằng dây Vì vậy, các mạng WLAN kết hợpliên kết dữ liệu với tính di động của người sử dụng

1.2.2 Ưu điểm của mạng WLAN

Mạng WLAN đang nhanh chóng trở thành một mạng cốt lõi trong các mạngmáy tính và đang phát triển vượt trội

- Tính di động: Những người sử dụng mạng WLAN có thể truy nhập nguồn

thông tin ở bất kỳ nơi nào Tính di động này sẽ tăng năng suất và tính kịp thời, thỏamãn nhu cầu về thông tin mà các mạng hữu tuyến không thể có được

- Tính đơn giản: Việc lắp đặt, thiết lập, kết nối một mạng WLAN rất dễ dàng,

đơn giản và có thể tránh được việc kéo cáp qua các bức tường và trần nhà

- Tính linh hoạt: Có thể triển khai mạng WLAN ở những nơi mà mạng hữu

tuyến không thể triển khai được hoặc khó triển khai

- Tiết kiệm chi phí lâu dài: Trong khi đầu tư cần thiết ban đầu đối với phần

cứng của một mạng máy tính không dây có thể cao hơn chi phí phần cứng của mộtmạng hữu tuyến nhưng toàn bộ phí tổn lắp đặt và các chi phí về thời gian tồn tại có thểthấp hơn đáng kể Chi phí dài hạn có lợi nhất trong các môi trường động cần phải dichuyển và thay đổi thường xuyên

- Khả năng vô hướng: Các mạng WLAN có thể được cấu hình theo các topo

khác nhau để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng và lắp đặt cụ thể Các cấu hình dễ dàngthay đổi từ các mạng ngang hàng thích hợp cho một số lượng nhỏ người sử dụng đến 24các mạng có cơ sở hạ tầng đầy đủ dành cho hàng nghìn người sử dụng mà có khả năng

di chuyển trên một vùng rộng

1.2.3 Hoạt động của mạng WLAN

Các mạng WLAN sử dụng các sóng điện từ không gian (vô tuyến hoặc ánh sáng)

để truyền thông tin từ một điểm tới điểm khác Các sóng vô tuyến thường được xemnhư các sóng mang vô tuyến do chúng chỉ thực hiện chức năng cung cấp năng lượngcho một máy thu ở xa

1.2.4 Các mô hình của mạng WLAN

1.2.4.1 Kiểu Ad-hoc

Trong kiểu Ad-hoc mỗi máy tính trong mạng giao tiếp trực tiếp với nhau thôngqua các thiết bị card mạng không dây mà không dùng đến các thiết bị định tuyến hay

thu phát không dây.

1.2.4.2 Kiểu Infrastructure

Các máy tính trong hệ thống mạng sử dụng một hoặc nhiều các thiết bị địnhtuyến hay thiết bị thu phát để thực hiện các hoạt động trao đổi dữ liệu với nhau và cáchoạt động khác

1.2.5 Cự ly truyền sóng, tốc độ truyền dữ liệu

Truyền sóng điện từ trong không gian sẽ gặp hiện tượng suy hao Vì thế đối vớikết nối không dây nói chung, khoảng cách càng xa thì khả năng thu tín hiệu càng kém,

tỷ lệ lỗi sẽ tăng lên, dẫn đến tốc độ truyền dữ liệu sẽ phải giảm xuống

1.3 Chuẩn IEEE 802.11 cho mạng WLAN

1.3.2.2 Chuẩn 802.11a

Chuẩn 802.11a là phiên bản nâng cấp của 802.11b, hoạt động ở dải tần 5 GHz,dùng công nghệ trải phổ OFDM Tốc độ tối đa từ 25 Mbps đến 54 Mbps trên mộtkênh, tốc độ thực tế xấp xỉ 27 Mbps, dùng chuẩn này tối đa có 64 người dùng / điểmtruy cập Đây cũng là chuẩn đã được chấp nhận rộng rãi trên thế giới

1.3.2.3 Chuẩn 802.11g

Các thiết bị thuộc chuẩn này hoạt động ở cùng tần số với chuẩn 802.11b là 2.4

Ghz Tuy nhiên chúng hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu nhanh gấp 5 lần so với chuẩn802.11b với cùng một phạm vi phủ sóng, tức là tốc độ truyền dữ liệu tối đa lên đến 54Mbps, còn tốc độ thực tế là khoảng 7-16 Mbps Chuẩn 802.11g sử dụng phương phápđiều chế OFDM, CCK – Complementary Code Keying và PBCC – Packet BinaryConvolutional Coding

1.3.3 Nhóm lớp liên kết dữ liệu MAC

1.3.3.3 Chuẩn 802.11f

Đây là một bộ tài liệu khuyến nghị của các nhà sản xuất để các Access Pointcủa các nhà sản xuất khác nhau có thể làm việc với nhau Điều này là rất quan trọngkhi quy mô mạng lưới đạt đến mức đáng kể Khi đó mới đáp ứng được việc kết nốimạng không dây liên cơ quan, liên xí nghiệp có nhiều khả năng không dùng cùng mộtchủng loại thiết bị

1.3.3.4 Chuẩn 802.11h

Tiêu chuẩn này bổ sung một số tính năng cho lớp con MAC nhằm đáp ứng cácquy định châu Âu ở dải tần 5GHz Châu Âu quy định rằng các sản phẩm dùng dải tần

5 GHz phải có tính năng kiểm soát mức năng lượng truyền dẫn TPC - TransmissionPower Control và khả năng tự động lựa chọn tần số DFS - Dynamic Frequency

Selection

1.3.3.5 Chuẩn 802.11i

Đây là chuẩn bổ sung cho 802.11 a, b, g nhằm cải thiện về mặt an ninh chomạng không dây An ninh cho mạng không dây là một giao thức có tên là WEP,802.11i cung cấp những phương thức mã hóa và những thủ tục xác nhận, chứng thựcmới có tên là 802.1x Chuẩn này vẫn đang trong giai đoạn phát triển

1.3.4 Các kiến trúc cơ bản của chuẩn 802.11

1.3.4.1 Trạm thu phát – STA

STA – Station, các trạm thu/phát sóng Thực chất là các thiết bị không dây kếtnối vào mạng như máy vi tính, máy Palm, máy PDA, điện thoại di động, vv với vaitrò như phần tử trong mô hình mạng ngang hàng Pear to Pear hoặc Client trong môhình Client/Server

1.3.4.2 AP

AP 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 khôngdây thông qua chuẩn cáp Ethernet, là cầu nối giữa mạng không dây với mạng có dây

AP có phạm vi từ 30m đến 300m phụ thuộc vào công nghệ và cấu hình

1.3.4.3 BSS

Kiến trúc cơ bản nhất trong WLAN 802.11 là BSS Đây là đơn vị của một mạngcon không dây cơ bản Trong BSS có chứa các STA, nếu không có AP thì sẽ là mạngcác phần tử STA ngang hàng (còn được gọi là mạng Adhoc), còn nếu có AP thì sẽ làmạng phân cấp (còn gọi là mạng Infrastructure) Các STA trong cùng một BSS thì cóthể trao đổi thông tin với nhau

1.3.4.4 IBSS

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

1.3.4.5 Hệ thống phân tán - DS

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

1.3.4.6 ESS.

ESS là một khái niệm rộng hơn Mô hình ESS là sự kết hợp giữa DS và BSScho ta một mạng với kích cỡ tùy ý và có đầy đủ các tính năng phức tạp Đặc trưngquan trọng nhất trong một ESS là các STA có thể giao tiếp với nhau và di chuyển từmột vùng phủ sóng của BSS này sang vùng phủ sóng của BSS mà vẫn trong suốt vớinhau ở mức LLC – Logical Link Control

1.3.5 Các quá trình cơ bản diễn ra trong mô hình Infrastructure

Để hiểu quá trình kết nối giữa STA và AP diễn ra như thế nào và khi nào thì

chúng thực sự truyền dữ liệu, chúng ta sẽ xem xét ở góc độ tổng quan trước Đó là mộtloạt các quá trình diễn ra trong hệ thống không sử dụng chế độ bảo mật Ở đây, ta coi

AP đã được cấp nguồn và hoạt động bình thường AP quảng bá sự hiện diện của chínhbản thân nó bằng cách gửi các thông báo vô tuyến ngắn liên tục khoảng 10 lần trongmột giây Những thông báo này được gọi là beacon và cho phép các thiết bị không dâyphát hiện ra sự tồn tại của AP đó

1.3.5.1 Beacon

Việc quảng bá beacon là một phương pháp mà nhờ đó AP thông báo với cácthiết bị xung quanh là nó đã sẵn sàng hoạt động trong môi trường mạng Các beacon lànhững khung chứa thông tin quản lý do chính AP gửi đi, thường là 10 lần trong mộtgiây Beacon này chứa các thông tin như là tên mạng và khả năng của AP Ví dụ,beacon có thể cho STA biết liệu AP đó có hỗ trợ các phương pháp bảo mật mới củachuẩn IEEE 802.11 hay không.

1.3.5.2 Thăm dò

Khi một thiết bị được bật lên, nó có thể lắng nghe các beacon và hy vọng sẽ tìmthấy một AP nào đó để thiết lập kết nối Ta có thể cho rằng là 10 beacon trong mộtgiây là quá nhiều và lãng phí Tuy nhiên, nên nhớ rằng có nhiều kênh tần số khác nhau

và STA phải quét trên mỗi tần số và đợi 0,1 giây, như vậy là cũng phải mất một thờigian mới có thể quét hết được tất cả các kênh

1.3.5.4 Roaming

Nếu có nhiều AP trong cùng một mạng, STA của ta có thể gặp trường hợp

chuyển kết nối từ AP này sang AP khác Để làm được điều đó, trước hết nó phải ngắtkết nối với AP cũ bằng thông báo hủy kết nối, rồi sau đó nó kết nối với AP mới sửdụng thông báo tạo lại kết nối

1.3.5.5 Trao đổi dữ liệu

Khi đã kết nối thành công và sau khi chứng thực đã hoàn tất, đó chính là lúc bắtđầu gửi dữ liệu Trong phần lớn các trường hợp thì dữ liệu được trao đổi giữa STA và

AP Thực tế diễn ra đúng như vậy ngay cả khi ta muốn gửi dữ liệu đến một STA khác

1.4 Kết chương

Chương này giúp cho chúng ta có một cái nhìn tổng quan về sự phát triển củamạng không dây, các công nghệ ứng dụng trong mạng không dây cũng như các kỹthuật điều chế trải phổ Chúng ta cũng có thể hiểu một cách khái quát cơ chế hoạt độngcủa mạng WLAN, ưu điểm cũng như các mô hình hoạt động của mạng WLAN