Tài Liệu: CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY

wireless lan

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Tài Liệu:

CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY

Giảng Viên : ThS.Đào Anh Vũ

Tài liệu lưu hành nội bộ

0BMỤC LỤC

MỤC LỤC 1

Chương 1 3

TỔNG QUAN VỂ CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY 3

1.1 Dẫn nhập 3

1.3 Sự phát triển của mạng thông tin di động tế bào 5

Chương 2 11

GIỚI THIỆU MẠNG KHÔNG DÂY NỘI BỘ 11

(WLAN) 11

1 GIỚI THIỆU VỀ WIRELESS LAN(WLAN): 11

1.3 Ứng dụng mạng không dây 12

1.4 Ưu điểm của WLAN: 12

1.5 Nhược điểm của WLAN 12

2 Kỹ thuật truyền tín hiệu Trong mạng không dây 13

2.1 Giới thiệu 13

2.2 DSSS- Direct Hopping Spread spectrum 13

3 WLAN Media Access Control (Phương pháp truy nhập mạng) 14

3.1 CSMA/CA 14

3.2 RTS/CTS 15

4 Các thiết bị hạ tầng mạng không dây(WLAN) 15

4.3 Anten 20

Chương 3 23

TRIỂN KHAI HỆ THỒNG MẠNG KHÔNG DÂY 23

THEO MÔ HÌNH AD-HOC & INFRASTRUCTURE 23

3.1 Mạng AD-HOC 23

3.1.1 Khái niệm mạng Ad Hoc 23

3.1.2 Đặc điểm của mạng Ad Hoc 24

3.1.3 Các phương pháp định tuyến 24

3.1.3.1 Định tuyến trong mạng Ad Hoc 24

3.1.3.2 Định tuyến Bellman-Ford 25

3.1.3.3 Định tuyến Link State 25

3.1.3.4 Định tuyến tìm đường 25

3.1.3.6 Định tuyến vùng 26

3.1.4 Các Giao Thức Định Tuyến 26

3.1.4.1 Giao Thức DSDV 26

3.1.4.2 Giao thức AODV 27

3.1.4.3 Giao Thức DSR 28

3.1.5 Kết nối các máy tính theo mô hình AD-HOC 30

3.2 Triển Khai Hệ Thống Mạng Không Dây Infrastructure 32

4.1.1 Đánh giá về an toàn bảo mật hệ thống 35

a Đánh giá trên phương diện vật lý 35

b Đánh giá trên phương diện logic 36

4.2 Các Phương Pháp Bảo Mật Hệ Thống Mạng 38

4.2.1 Chứng thực bằng SSID 38

4.2.1.1 Nguyên lý thực hiện 38

4.2.1.2 Nhược điểm của SSID 39

4.2.1.3 Biện pháp đối phó 41

4.2.2 PHƯƠNG THỨC CHỨNG THỰC VÀ MÃ HÓA WEP 41

4.2.2.1 Giới thiệu 41

4.2.2.2 Phương thức chứng thực 42

4.2.2.3 Phương thức mã hóa 43

4.2.2.4 Các ưu nhược điểm của WEP 46

4.2.2.5 Phương thức dò mã chứng thực 47

4.2.2.6 Phương thức dò mã dùng chung – Share key trong WEP 47

4.2.2.7 Biện pháp đối phó 50

4.2 Giải pháp an ninh WPA, WPA2 51

4.2.1 WPA - Wi-fi Protected Access 51

4.2.2 WPA2 – Wi-fi Protected Access 2 52

4.2.3 Thuật toán AES 52

4.2.3.1 Giới thiệu 52

4.2.3.2 Mô tả thuật toán 52

Chương 5 55

KẾT HỢP GIỮA MẠNG KHÔNG DÂY 55

VÀ HỮU TUYẾN 55

5.1 Repeater trong hệ thống mạng không dây: 55

5.1.2 Mô tả bài toán: 55

5.1.2 Mô hình hệ thống mạng: 55

5.1.3 Cấu hình thiết bị: 56

5.2 Bridge trong hệ thống mạng không dây: 56

5.2.3 Mô tả bài toán: 56

5.2.2 Mô hình hệ thống mạng : 57

5.2.3 Cấu hình thiết bị 57

5.3 Cài đặt cơ bản cho AP ở chế độ client 58

5.3.1 Mô tả bài toán: 58

5.3.2 Mô hình mạng: 58

5.3.3 Cấu hình thiết bị 59

Công nghệ mạng không dây là hầu như gần gũi nhất với nhiều người đó là công nghệ mạng thông tin di động tế bào Đấy chính là mạng điện thoại di động

2G/3G/ Tên thông dụng mà mọi người hay gọi là mạng GSM/CDMA hay

UMTS/WCDMA/CDMA2000 Bên cạnh chắc hẳn các bạn cũng biết mạng cục

bộ không dây WLAN sử dụng công nghệ Wifi 802.11 Có thể các bạn cũng nghe nói về các chuẩn khác nhau của Wifi a/b/g/i/k/m Và chắc hẳn những "chú dế" thân yêu của các bạn cũng được trang bị công nghệ Bluetooth để truyền tải thông tin giữa các điện thoại di động hay giữa điện thoại và máy tính của bạn Trên đây tôi vừa chỉ kể ra 3 công nghệ gần gũi nhất

Nếu các bạn theo dõi sự phát triển của công nghệ di động chắc hẳn sẽ nghe nói đến công nghệ WiMAX Nếu tìm hiểu thêm một tí bạn sẽ nghe nói đến WiMAX

cố định và WiMAX di động và rằng WiMAX đã và đang được thử nghiệm tại Việt Nam (cụ thể ở Lào Cai, Hà nội, )

Bên cạnh đó các công nghệ kể trên, các bạn có biết gì về công nghệ siêu băng rộng UWB (hứa hẹn sẽ thay thế Bluetooth) hay Wibree ? Các bạn có nghe nói về IEEE 802.20, IEEE 802.22 ?

1.2 Phân lo ại mạng vô tuyến

Một cách truyền thống để phân loại các công nghệ mạng vô tuyến là dựa vào vùng phủ sóng của một trạm phát sóng Các bạn xem hình dưới đây:

Hình 1: Phân loại mạng vô tuyến Dựa vào hình trên ta có thể phân mạng vô tuyến thành các nhóm sau:

- WPAN : mạng vô tuyến cá nhân Nhóm này bao gồm các công nghệ vô tuyến có

vùng phủ nhỏ tầm vài mét đến hàng chục mét tối đa Các công nghệ này phục vụ mục đích nối kết các thiết bị ngoại vi như máy in, bàn phím, chuột, đĩa cứng, khóa USB, đồng hồ, với điện thoại di động, máy tính Các công nghệ trong nhóm này bao gồm: Bluetooth, Wibree, ZigBee, UWB, Wireless USB, EnOcean, Đa phần các công nghệ này được chuẩn hóa bởi IEEE, cụ thể là nhóm làm việc (Working Group) 802.15 Do vậy các chuẩn còn được biết đến với tên như IEEE 802.15.4 hay IEEE 802.15.3

- WLAN : mạng vô tuyến cục bộ Nhóm này bao gồm các công nghệ có vùng phủ

tầm vài trăm mét Nổi bật là công nghệ Wifi với nhiều chuẩn mở rộng khác nhau thuộc gia đình 802.11 a/b/g/h/i/ Công nghệ Wifi đã gặt hái được những thành công to lớn trong những năm qua Bên cạnh WiFi thì còn một cái tên ít nghe đến

là HiperLAN và HiperLAN2, đối thủ cạnh tranh của Wifi được chuẩn hóa bởi ETSI

- WMAN: mạng vô tuyến đô thị Đại diện tiêu biểu của nhóm này chính là

WiMAX Ngoài ra còn có công nghệ băng rộng BWMA 802.20 Vùng phủ sóng của nó sẽ tằm vài km (tầm 4-5km tối đa)

-WAN : Mạng vô tuyến diện rộng: Nhóm này bao gồm các công nghệ mạng thông

tin di động như UMTS/GSM/CDMA2000 Vùng phủ của nó cũng tầm vài km đến tầm chục km

- WRAN: Mạng vô tuyến khu vực Nhóm này đại diện là công nghệ 802.22 đang

được nghiên cứu và phát triển bởi IEEE Vùng phủ có nó sẽ lên tầm 40-100km Mục đích là mang công nghệ truyền thông đến các vùng xa xôi hẻo lánh, khó triển khai các công nghệ khác Nó sẽ sử dụng băng tần mà TV analog không dùng để đạt được vùng phủ rộng

1.3 S ự phát triển của mạng thông tin di động tế b ào.

Trong hơn 25 năm qua, sự phát triển của Internet cũng như các công nghệ không dây đã có ảnh hưởng rất lớn đến cuộc sống của con người trên toàn thế giới Hai nhân tố này đã làm thay đổi cách con người liên lạc với nhau, cách họ làm việc, cách họ hưởng thụ cuộc sống thông qua các loại hình giải trí mới

Với sự ra đời của mạng thông tin di động tế bào, chúng ta đã chứng kiến sự tăng vọt về nhu cầu dịch vụ không dây & di động Chúng ta đã và đang chứng kiến sự phát triển đến chóng mặt của mạng không dây : năm 2002 đánh dấu thời điểm lịch

sử của mạng viễn thông với số thuê bao di động vượt số thuê bao cố định Theo ITU, tháng 9 năm 2005, số thuê bao di động trên thế giới đã vượt con số 2 tỷ Theo thống kê của GSA (Global mobile Suppliers Association) gần đây, con số này đã vượt 3 tỷ Tuy nhiên, lịch sử của mạng tế bào còn rất ngắn ngủi Nó mới trải qua 3 thế hệ và ở nhiều quốc gia nó vẫn còn đang ở thế hệ thứ 2

Trong mạng thông tin di động tế bào, mỗi một thập kỷ chứng kiến một thế hệ mạng mới Thế hệ đầu tiên (1G) khởi đầu từ những năm 80s Đó là thế hệ điện thoại di động analog Thế hệ thứ 2G bắt đầu nổi lên từ nhưng năm đầu của thập kỷ

90 Thế hệ thứ 2G là công nghệ di động kỹ thuật số, cung cấp dịch vụ voice và cả data Thế hệ thứ 3 bắt đầu từ năm 2001 ở Nhật, đặc trưng bởi dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện với tốc độ cao Hệ thống tiền-4G, những viên đá tảng cho thế hệ thứ 4G, hy vọng sẽ được thương mại hóa vào khoảng đầu năm 2010 Một thế hệ 4G sẽ cất cánh vào những năm 2012 Con đường phát triển của các công nghệ mạng tế bào được thể hiện ở hình dưới đây

- Thế hệ thứ 1 (1G): Mạng di động thế hệ thứ nhất khơi mào ở Nhật vào năm

1979 Đây là hệ thống truyền tín hiệu tương tự (analog) Những công nghệ chính

thuộc thế hệ thứ nhất này có thể kể đến là AMPS (Advanced Mobile Phone

System), TACS ( Total Access Communication System), JTACS ( Japan TACS),

NMT (Nordic Mobile Telephone) Tuy chưa hoàn hảo về mặt công nghệ và kỹ

thuật, thế hệ thông tin di động 1G này thực sự là một mốc phát triển quan trọng

của ngành viễn thông (khái niệm di động (mobile) đã bắt đầu đi vào phục vụ nhu

cầu liên lạc của con người trong đời sống hằng ngày) Những điểm yếu nổi bật của

thế hệ 1G liên quan đến chất lượng truyền tin kém, vấn đề bảo mật và việc sử

dụng kém hiệu quả tài nguyên tần số

- Thế hệ thứ 2 (2G): Hệ thống mạng 2G được đặc trưng bởi công nghệ chuyển

mạch kỹ thuật số (digital circuit-switched) Kỹ thuật này cho phép sử dụng tài

nguyên băng tần hiệu quả hơn nhiều so với 1G Hầu hết các thuê bao di động trên

thế giới hiện đang dùng công nghệ 2G này Công nghệ 2G sẽ còn tồn tại thêm một

thời gian dài nữa trước khi 3G thay thế hoàn toàn nó Những chuẩn di động 2G

chính bao gồm GSM (Global System for Mobile Communication), IS-136 và

CdmaOne

- GSM sử dụng kỹ thuật đa truy cập TDMA và song công FDD GSM đã trở thành

công nghệ truyền thông có tốc độ phát triển nhanh nhất từ trước đến nay và là một

chuẩn di động được triển khai rộng rãi trên thế giới

- IS-136, được biết đến với tên D-AMPS (Digital-AMPS), sử dụng kỹ thuật đa

truy cập TDMA và song công TDD Công nghệ này được triển khai nhiều ở Châu

Mĩ, đặc biệt là ở Mỹ và Canada IS-136 được triển khai như một mạng overlay kỹ thuật số, phủ trên nền hạ tầng mạng AMPS IS-136 cho tốc độ dữ liệu lên đến 30Kbps

- CdmaOne là tên gọi của chuẩn di động ITU IS-95 sử dụng kỹ thuật đa truy cập

CDMA CDMA được chuẩn hoá năm 1993 Ngày nay, có 2 phiên bản IS-95, gọi

là IS-95A và IS-95B IS-95A dùng FDD với độ rộng kênh là 1,25MHz cho mỗi hướng lên và xuống Tốc độ dữ liệu tối đa của IS-95A là 14,4 Kbps IS-95B có thể cung ứng tốc độ dự liệu lên đến 115Kbps bằng cách gộp 8 kênh lại với nhau Với tốc độ này, IS-95B còn được phân loại như là công nghệ 2,5G

- Thế hệ 2,5G: Thế hệ 2,5G đặc trưng bởi dịch vụ dự liệu tốc độ cải tiến Chuẩn

chính của thế hệ này là GPRS, EDGE và IS-95B GPRS là một bước phát triển tiếp theo để cung cấp dịch vụ dự liệu tốc độ cao cho người dùng GSM và IS-136

Lý thuyết mà nói thì GPRS có thể cung ứng tốc độ dự liệu lên đến 172,2 Kbps GPRS là một giải pháp chuyển mạch gói Đây cũng là một bước đệm trong quá trình chuyển từ thế hệ 2G lên 3G của các nhà cung cấp dịch vụ GSM/IS-136 Trên con đường dài đi đến 3G, EDGE đã ra đời để cải tiến tốc độ dữ liệu hơn nữa (tốc

độ tối đa tầm 384Kbps) EDGE đôi khi còn được trích dẫn như công nghệ 2,75G

- Thế hệ di động thứ 3 (3G): Mạng 3G đặc trưng bởi tốc độ dự liệu cao, capacity

của hệ thống lớn, tăng hiệu quả sử dụng phổ tần và nhiều cải tiến khác Có một loạt các chuẩn công nghệ di động 3G, tất cả đều dựa trên CDMA, bao gồm:

UMTS (dùng cả FDD lẫn TDD), CDMA2000 và TD-SCDMA

- UMTS (đôi khi còn được gọi là 3GSM) sử dụng kỹ thuật đa truy cập WCDMA

UMTS được chuẩn hoá bởi 3GPP UMTS là công nghệ 3G được lựa chọn bởi hầu hết các nhà cung cấp dịch vụ GSM/GPRS để đi lên 3G Tốc độ dữ liệu tối đa là 1920Kbps (gần 2Mbps) Nhưng trong thực tế tốc độ này chỉ tầm 384Kbps thôi Để cải tiến tốc độ dữ liệu của 3G, hai kỹ thuật HSDPA và HSUPA đã được đề nghị Khi cả 2 kỹ thuật này được triển khai, người ta gọi chung là HSPA HSPA thường được biết đến như là công nghệ 3,5G

- HSDPA: Tăng tốc độ downlink (đường xuống, từ NodeB về người dùng di

động) Tốc độ tối đa lý thuyết là 14,4Mbps, nhưng trong thực tế nó chỉ đạt tầm 1,8Mbps (hoặc tốt lắm là 3,6Mbps) Theo một báo cáo của GSA tháng 7 năm

2008, 207 mạng HSDPA đã và đang bắt đầu triển khai, trong đó 207 đã thương mại hoá ở 89 nước trên thế giới

khai mạng HSUPA ở 35 nước và 17 nhà cung cấp mạng lên kế hoạch triển khai mạng HSUPA

- CDMA2000 là người "nối giỏi" của 2G CdmaOne, đại diện cho họ công nghệ

bao gồm CDMA2000 H1xRTTH (Radio Transmission Technology), HCDMA2000 EV-DOH (Evolution -Data Optimized) và CDMA2000 EV-DV(Evolution -Data and Voice) CDMA2000 được chuẩn hoá bởi H3GPP2H Lẽ thường tình thì CDMA2000

là công nghệ 3G được lựa chọn bởi các nhà cung cấp mạng CdmaOne

- CDMA2000 1xRTT: chính thức được công nhận như là một công nghệ 3G, tuy

nhiên nhiều người xem nó như là một công nghệ 2,75G đúng hơn là 3G Tốc độ của 1xRTT có thể đạt đến 307Kbps, song hầu hết các mạng đã triển khai chỉ giới hạn tốc độ peak ở 144Kbps

- CDMA2000 EV-DO: sử dụng một kênh dữ liệu 1,25MHz chuyên biệt và có thể

cho tốc độ dữ liệu đến 2,4Mbps cho đường xuống và 153Kbps cho đường lên 1xEV-DO Rev A hỗ trợ truyền thông gói HIPH, tăng tốc độ đường xuống đến 3,1Mbps và đặc biệt có thể đẩy tốc độ đường lên đến 1,2Mbps Bên cạnh đó, 1xEV-DO Rev B cho phép nhà cung cấp mạng gộp đến 15 kênh 1,25MHz lại để truyền dữ liệu với tốc độ 73,5Mbps

- CDMA2000 EV-DV: tích hợp thoại và dữ liệu trên cùng một kênh 1,25MHz

CDMA2000 EV-DV cung cấp tốc độ peak đến 4,8Mbps cho đường xuống và đến 307Kbps cho đường lên Tuy nhiên từ năm 2005, Qualcomm đã dừng vô thời hạn việc phát triển của 1xEV-DV vì đa phần các nhà cung cấp mạng CDMA như Verizon Wireless và Sprint đã chọn EV-DO

- TD-SCDMA là chuẩn di động được đề nghị bởi "China Communications

Standards Association" và được ITU duyệt vào năm 1999 Đây là chuẩn 3G của Trung Quốc TD-SCDMA dùng song công TDD TD-SCDMA có thể hoạt động trên một dãi tần hẹp 1,6MHz (cho tốc độ 2Mbps) hay 5MHz (cho tốc độ 6Mbps) Ngày xuất hành của TD-SCDMA đã bị đẩy lùi nhiều lần Nhiều thử nghiệm về công nghệ này đã diễn ra từ đầu năm 2004 cũng như trong thế vận hội Olympic gần đây

15B- Công nghệ tiền 4G (pre-4G)

Công nghệ tiền 4G có thể kể đến: HLTEH, băng rộng siêu di động HUMBH (Ultra

Mobile Broadband) và chuẩn IEEE 802.20 Điểm chung cho cả 3 công nghệ này là đều sử dụng đa truy nhập phân chia theo tần số trực giao (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing Access)

GPP LTE

Hệ thống H3GPP LTEH, là bước tiếp theo cần hướng tới của hệ thống mạng không dây 3G dựa trên công nghệ di động GSM/UMTS, và là một trong những công nghệ tiềm năng nhất cho truyền thông 4G Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) đã

định nghĩa truyền thông di động thế hệ thứ 4 là IMT Advanced và chia thành hai

hệ thống dùng cho di động tốc độ cao và di động tốc độ thấp 3 GPP LTE là hệ thống dùng cho di động tốc độ cao Ngoài ra, đây còn là công nghệ hệ thống tích hợp đầu tiên trên thế giới ứng dụng cả chuẩn mođdm 3GPP LTE và các chuẩn dịch vụ ứng dụng khác, do đó NSD có thể dễ dàng thực hiện cuộc gọi hoặc truyền

dữ liệu giữa các mạng LTE và các mạng GSM/GPRS hoặc UMTS dựa trên

WCDMA

3GPP LTE có khả năng cấp phát phổ tần linh động và hỗ trợ các dịch vụ đa

phương tiện với tốc độ trên 100Mb/s khi di chuyển ở tốc độ 3km/h, và đạt 30Mb/s khi di chuyển ở tốc độ cao 120km/h thì tốc độ truyền là trên 30 Mb/s Tốc độ này nhanh hơn gấp 7 lần so với tốc độ truyền dữ liệu của công nghệ HSDPA (truy nhập gói dữ liệu tốc độ cao) Do công nghệ này cho phép sử dụng các dịch vụ đa phương tiện tốc độ cao trong khi di chuyển ở bất kỳ tốc độ nào nên nó có thể hỗ trợ sử dụng các dịch vụ nội dung có dung lượng lớn với độ phân giải cao ở cả điện thoại di động, máy tính bỏ túi HPDAH, điện thoại thông minh

Ưu điểm nổi bật:

- Dung lượng truyền trên kênh đường xuống có thể đạt 100 Mbps và trên kênh đường lên có thể đạt 50 Mbps

- Tăng tốc độ truyền trên cả người sử dụng và các mặt phẳng điều khiển

- Sẽ không còn chuyển mạch kênh Tất cả sẽ dựa trên IP HVoIPH sẽ dùng cho dich

vụ thoại

- Kiến trúc mạng sẽ đơn giản hơn so với mạng 3G hiện thời Tuy nhiên mạng H3G LTEH vẫn có thể tích hợp một cách dễ dàng với mạng 3G và 2G hiện tại Điều này hết sức quan trọng cho nhà cung cấp mạng triển khai 3GPP LTE vì không cần thay đổi toàn bộ cơ sở hạ tầng mạng đã có

- HOFDMAH và HMIMOH được sự dụng trong 3G LTE thay vì CDMA như trong 3G

UMB

Chuẩn UMB hiện nay được phát triển bởi 3GPP2 với kế hoạch là sẽ thương mại hoá trước 2009

Một số đặc điểm kỹ thuật như sau:

Các kỹ thuật Multiple radio và antenna tiên tiến:

techniques)

Tốc độ dữ liệu cao nhất (peak data rates)

- Lên tới 288 Mbps đường lên

- 75 Mbps đường xuống

Lên tới 1000 người sử dụng VoIP đồng thời (với sự cấp phát 20 MHz FDD)

Hình như vẫn còn công nghệ 802.x nữa thì phải

IEEE 802.x

Chuẩn này bắt nguồn từ mạng WiFi, sau đó tiến lên H802.16eH rồi H802.16mH và bây giờ nghe giang hồ đồn là 802.20

Chuẩn IEEE 802.20 còn được gọi là truy nhập vô tuyến băng rộng di động

WBMA (Mobile Broadband Wireless Access) Nó có thể hỗ trợ ngay cả khi đang

di chuyển với vận tốc lên tới 250 km/h

Trong khi chuyển vùng (roaming) của WiMAX nhìn chung bị giới hạn trong một phạm vi nhất định, thì chuẩn IEEE 802.20 giống như 3G có khả năng hỗ trợ

chuyển vùng toàn cầu Ngoài ra, cũng giống như WiMAX, IEEE 802.20 cũng hỗ trợ các kỹ thuật QoS nhằm cung cấp những dịch vụ có yêu cầu cao về độ trễ, jitter Trong mạng EEE 802.20, việc đồng bộ giữa đường lên và đường xuống đều được thực hiện hiệu quả Dự kiến, chuẩn IEEE 802.20 tương lai sẽ kết hợp một số tính năng của HIEEE 802.16eH và các mạng dữ liệu 3G, nhằm cung cấp và tạo ra một mạng truyền thông đa dạng (rich communication)

WLAN là một loại mạng máy tính nhưng việc kết nối giữa các thành phần trong mạng

không sử dụng các loại cáp như một mạng thông thường, môi trường truyền thông của

các thành phần trong mạng là không khí Các thành phần trong mạng sử dụng sóng

điện từ để truyền thông với nhau

1.2 Lịch sử ra đời:

Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà sản xuất

giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz Những giải pháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng cáp hiện thời.

2.4Ghz Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được công bố rộng rãi Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những dãy tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn mạng không dây chung.

đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI (Wireless Fidelity) cho các mạng WLAN Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2.4Ghz

802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu) Và những thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không dây vượt trội Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu có

với các thiết bị chuẩn 802.11b Hiện nay chuẩn 802.11g đã đạt đến tốc độ 300Mbps

108Mbps-26B1.3 Ứng dụng mạng không dây.

Công nghệ mạng ngày nay phát triển mạng rất nhanh, mạng không dây (Wereless Network) là một điển hình Các thiết bị không dây giảm giá rất nhanh tạo điều kiện cho các người dung tiếp xúc nhanh cới công nghệ cao này Khi thiết kế mạng có dây theo công nghệ cổ điển ta gặp rất nhiều khó khăn trong những điều kiện môi trường và địa lý đặc biệt Mạng không dây là một giải pháp tốt trong các điều kiện và môi trường sau :

-Xây dựng các mạng tạm thời

-Môi trường, địa hình phức tạp không thể đi dây được như: đồi núi,hải đảo… -Tòa nhà không thể đi dây mạng hoặc người dùng thường xuyên di động như: nhà hàng, khách sạn, bệnh viện…

-Những nơi phục vụ internet công cộng như : nhà ga, sân bay, trường học …

27B1.4 Ưu điểm của WLAN:

Sự tiện lợi: Mạng không dây cũng như hệ thống mạng thông thường Nó cho phép

người dùng truy xuất tài nguyên mạng ở bất kỳ nơi đâu trong khu vực được triển khai(nhà hay văn phòng) Với sự gia tăng số người sử dụng máy tính xách

tay(laptop), đó là một điều rất thuận lợi

Khả năng di động: Với sự phát triển của các mạng không dây công cộng, người

dùng có thể truy cập Internet ở bất cứ đâu Chẳng hạn ở các quán Cafe, người dùng

có thể truy cập Internet không dây miễn phí

Hiệu quả: Người dùng có thể duy trì kết nối mạng khi họ đi từ nơi này đến nơi

khác

Triển khai: Việc thiết lập hệ thống mạng không dây ban đầu chỉ cần ít nhất 1 access

point Với mạng dùng cáp, phải tốn thêm chi phí và có thể gặp khó khăn trong việc

triển khai hệ thống cáp ở nhiều nơi trong tòa nhà

Khả năng mở rộng: Mạng không dây có thể đáp ứng tức thì khi gia tăng số lượng

người dùng Với hệ thống mạng dùng cáp cần phải gắn thêm cáp

28B1.5 Nhược điểm của WLAN

-Bảo mật: Môi trường kết nối không dây là không khí nên khả năng bị tấn công của

người dùng là rất cao

-Phạm vi: Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn chỉ có thể hoạt động tốt

trong phạm vi vài chục mét Nó phù hợp trong 1 căn nhà, nhưngvới một tòa nhà lớn

thì không đáp ứng được nhu cầu Để đáp ứng cần phải mua thêm Repeater hay access point, dẫn đến chi phí gia tăng

giảm do tác động của các thiết bị khác(lò vi sóng,….) là không tránh khỏi Làm giảm

đáng kể hiệu quả hoạt động của mạng

-Tốc độ: Tốc độ của mạng không dây (1- 125 Mbps) rất chậm so với mạng sử dụng

-Kỹ thuật trải phổ,nhảy tần (Frequency Hopping Spread spectrum-FHSS) -Kỹ thuật trải phổ tuần tự trực tiếp (Direct Hopping Spread spectrum-DHSS) -Kỹ thuật truyền song song các sóng mạng có tần số trực giao với nhau

(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM)

Các thiết bị không dây hiện nay trên thị trường hầu hết đều sử dụng kỹ thuật truyền tín hiệu DSSS, do dó chúng ta chỉ tập trung tìm hiểu sâu về kỹ thuật này, các

kỹ thuật khác chúng ta có thể tham khảo tại địa chỉ:

Hhttp://www.webopedia.com/TERM/F/FHSS.html

30B2.2 DSSS- Direct Hopping Spread spectrum

DSSS là kỹ thuật cho phép tín hiệu truyền đi được trải trên nhiều tần số hoạt động đồng thời nhằm giảm đến mức tối thiểu sự nhiễu và mất mát dữ liệu Tín hiệu ban đầu được kết hợp với một tín hiệu hệ thống (tín hiệu này gọi là chipping code) trước khi truyền trên môi trường sóng Tín hiệu được trải trên 7 hoặc 11 tần tùy theo chiều dai của chipping code Theo tổ chức FFC (Federal Communications

Commission) quy định băng tần hoạt động của DSSS là 900 MHz (900-928MHz) và 2.4 GHz (2.4-2.483GHz)

Dữ liệu dạng bit của người dùng tại máy gởi kết hợp với giá trị chip code (trong hình trên thì chiều dài chip code là 7 bit) của hệ thống với phép toán XOR, kết quả đạt được là 7 bit sẽ được truyền trên 7 tần số khác nhau Khi đến máy nhận bit này cũng sẽ kết hợp với chip code với phép toán XOR, nếu số bit 1 trong kết quả nhận được nhiều hơn số bit 0 thì dữ liệu được nhận là bit 1, ngược lại dữ liệu nhận được là bit 0 Với cách hoạt động dựa trên kỹ thuật DSSS có độ bảo mật cao vì các

17B3 WLAN Media Access Control (Phương pháp truy nhập

dữ liệu lại tín hiệu vào những thời điểm khác nhau (tránh được đụng độ) Nếu máy trạm 1 lắng nghe không thấy máy trạm nào khác truyền tín hiệu thì máy trạm này bắt đầu truyền Data Frame Bên máy nhận, sau khi nhận hoàn tất dữ liệu, máy này sẽ gởi một tín hiệu ACK (acknowledgment signal) đến máy trạm 1 để thong báo quá trình truyền nhận dữ liệu đã thành công

32B3.2 RTS/CTS

Trong hình trên chúng ta quan sát thấy: máy 1 nhìn thấy máy 2, máy 2 nhìn thấy máy 1 vá máy 3,máy 3 chỉ nhìn thấy máy 2 Tóm lại máy 1 không nhìn thấy máy 3 Vấn đề Node ẩn hiện trong mạng kết nối một điểm đến nhiều điểm (point to multi-point network), vấn đề này cũng xuất hiện khi máy có nhiều hơn 3 Node Trong môi trường CSMA/CA thì máy trạm 1 và máy trạm 3 truyền nhận dữ liệu rất tốt nhưng máy trạm 2 thì có thể mất dữ liệu

Vấn đề node ẩn được giải quyết bởi kỹ thuật RTS/CTS (request to send/clear to send)

Máy trạm một muốn gởi dữ liệu đến máy trạm 2, trước tiên phải gởi tín hiệu RTS, máy 2 nhận được tín hiệu này thì gởi tiếp tín hiệu CTS báo cho mọi người biết bắt đầu nhận dữ liệu Nhờ có tín hiệu CTS mà máy 3 biết là máy 2 đang nhận dữ liệu, tránh được tình trạng đụng độ vì máy 3 không nhận được tín hiệu RTS Sau cùng máy 1 nhận được tìn hiệu CTS của máy 2 thì bắt đầu truyền dữ liệu

4 Các thiết bị hạ tầng mạng không dây(WLAN)

4.1 Điểm truy cập:

- AP(access point)

Cung cấp cho các máy khách(client) một điểm truy cập vào mạng "Nơi mà các máy tính

dùng wireless có thể vào mạng nội bộ của công ty" AP là một thiết bị song công(Full

duplex) có mức độ thông minh tương đương với một chuyển mạch Ethernet phức

tạp(Switch)

- Các chế độ hoạt động của AP:

AP có thể giao tiếp với các máy không dây, với mạng có dây truyền thống và với các AP khác Có 3 Mode hoạt động chính của AP:

Chế độ gốc (Root mode): Root mode được sử dụng khi AP được kết nối với mạng

backbone có dây thông qua giao diện có dây (thường là Ethernet) của nó Hầu hết các AP

sẽ hỗ trợ các mode khác ngoài root mode, tuy nhiên root mode là cấu hình mặc định

Khi một AP được kết nối với phân đoạn có dây thông qua cổng Ethernet của nó, nó sẽ

được cấu hình để hoạt động trong root mode Khi ở trong root mode, các AP được kết nối với cùng một hệ thống phân phối có dây có thể nói chuyện được với nhau thông qua phân đoạn có dây Các client không dây có thể giao tiếp với các client không dây khác nằm

trong những cell (ô tế bào, hay vùng phủ sóng của AP) khác nhau thông qua AP tương

ứng mà chúng kết nối vào, sau đó các AP này sẽ giao tiếp với nhau thông qua phân đoạn

có dâynhư ví dụ trong hình 2-3

 Chế độ cầu nối(bridge Mode): Trong Bridge mode, AP hoạt động hoàn toàn

giống với một cầu nối không dây AP sẽ trở thành một cầu nối không dây khi được

cấu hình theo cách này Chỉ một số ít các AP trên thị trường có hỗ trợ chức năng Bridge, điều này sẽ làm cho thiết bị có giá cao hơn đáng kể Chúng ta sẽ giải

thích một cách ngắn gọn cầu nối không dây hoạt động như sau từ hình 4-3 Client không kết nối với cầu nối, nhưng thay vào đó, cầu nối được sử dụng để kết nối 2 hoặc

nhiều đoạn mạng có dây lại với nhau bằng kết nối không dây

 Chế độ lặp(repeater mode): AP có khả năng cung cấp một đường kết nối không

dây upstream vào mạng có dây thay vì một kết nối có dây bình thường Một AP hoạt

động như là một root AP và AP còn lại hoạt động như là một Repeater không dây AP trong repeater mode kết nối với các client như là một AP và kết nối với

upstream AP như là một client

4.2 Các thiết bị máy khách trong WLAN:

Là những thiết bị WLAN được các máy khách sử dụng để kết nối vào WLAN

a.Card PCI Wireless:

Là thành phần phổ biến nhất trong WLAN Dùng để kết nối các máy khách vào hệ

thống mạng không dây Được cắm vào khe PCI trên máy tính Loại này được sử dụng

phổ biến cho các máy tính để bàn(desktop) kết nối vào mạng không dây

b.Card PCMCIA Wireless:

Trước đây được sử dụng trong các máy tính xách tay(laptop) và cácthiết bị hỗ trợ cá nhân

số PDA(Personal Digital Associasion) Hiện nay nhờ sự phát triển của công nghệ nên PCMCIA wireless ít được sử dụng vì máy tính xách tay và PDA,… đều được tích hợp sẵn Card Wireless bên trong thiết bị

c.Card USB Wireless:

Loại rất được ưu chuộng hiện nay dành cho các thiết bị kết nối vào mạng không dây vì tính năng di động và nhỏ gọn Có chức năng tương tự như Card PCI Wireless, nhưng hỗ trợ chuẩn cắm là USB (Universal ****** Bus) Có thể tháo lắp nhanh chóng (không cần phải cắm cố định như Card PCI Wireless) và hỗ trợ cắm khi máy tính đang hoạt động

33B4.3 Anten

Anten là thiết bị quan trọng trong mạng không dây, chức ngăng chính của thiết bị

mạng này là thu và phát sóng Dựa vào đặc điểm thu phát sóng này người ta chia anten

thành hai loai: anten đa hướng và anten định hướng

Anten đa hướng là anten có thể truyền và nhận tính hiệu từ mọi hướng, ngược lại

anten định hướng là loại anten chỉ có thể thu phát sóng từ một hướng Anten định hướng

thường được dùng trong trường hợp kết nối hai điểm ở xa thong qua mạng không dây

Các loại anten này có thể sử dụng trong nhà hay ngoài trời, nhưng chú ý khi sử dụng

anten ngoài trời thì chúng ta phải có hệ thống chống sét vì nếu không sét có thể làm hư

hỏng toàn bộ hệ thống mạng Một loại anten trên thị trường Việt Nam như:

- Anten định hướng lưới Yagi

- Anten định hướng lưới phẳng

- Anten định hướng parabol

- Anten đa hướng

6BChương 3

7BTRIỂN KHAI HỆ THỒNG MẠNG KHÔNG DÂY

8BTHEO MÔ HÌNH AD-HOC & INFRASTRUCTURE

18B3.1 Mạng AD-HOC

34B3.1.1 Khái niệm mạng Ad Hoc

Ad hoc như những bộ định tuyến không dây Mạng Ad hoc có thể hoạt động độc lập hoặc kết nối với mạng Mạng vô tuyến Ad hoc là mạng tập hợp các nút di động hoặc bán di động và không có cơ sở hạ tầng Manet ( Mobile Ad-hoc Network) - Mạng không dây di động Theo định nghĩa của Tổ chức Internet Engineering Task Force (IETF)- Mạng Manet là một vùng tự trị ( Autômmous System) của các router (đó chính là các node) được kết nối với nhau bằng liên kết không dây, các node có thể di chuyển một cách

tự do nên kiến trúc của mạng thay đổi liên tục mà không thể dự đoán trước

Mỗi nút mạng có một giao diện vô tuyến và giao tiếp với nút mạng khác thông qua sóng vô tuyến hoặc tia hồng ngoại Topo mạng thay đổi liên tục khi các nút mạng tham gia hoặc rời khỏi mạng hay khi kết nối vô tuyến trở nên không còn thích hợp.Mạng

Ad hoc được hình thành bởi các nút di động có khả năng phát hiện ra sự có mặt của các nút khác và tự định dạng để tạo nên mạng Ví dụ như một nút yêu cầu truyền tới một mạng ở xa nó thì trong mạng có thể thiết lập liên lạc qua những nút trung gian, các gói được chuyển tiếp tới nút nguồn, đích nhờ những nút trung gian Do đó các nút mạng Internet

Trong mạng Ad hoc không tồn tại khái niệm quản lý tập trung , nó đảm bảo mạng

35B3.1.2 Đặc điểm của mạng Ad Hoc

Một số đặc điểm chính của mạng Ad hoc:

- Mỗi máy chủ không chỉ đóng vai trò là một hệ thống cuối cùng mà còn hoạt động như một hệ thống trung gian

- Mọi nút mạng đều có khả năng di động

- Tôp mạng thay đổi theo thời gian

- Các nút di động sử dụng nguồn năng lượng pin có hạn

- Băng thông trong thông tin vô tuyến hẹp

- Chất lượng kênh luôn thay đổi

- Không có thực thể tập trung , nói cách khác là mạng phân bố

Có nhiều thiết bị khác nhau sử dụng trong mạng Ad hoc, chúng đều có đặc điểm chung là sử dụng nguồn năng lượng do pin cung cấp Năng lượng mà pin có thể cấp cho các thiết bị này là có hạn, hơn nữa mọi hoạt động như thu phát vô tuyến , truyền lại và dẫn đường đểu tiêu thụ năng lượng Vì vậy mà cần phải có những giao thức về năng lượng có hiệu quả cao và các kỹ thuật điều khiển công suất tốt hơn Điều này cũng khó làm được bởi vì công nghệ pin không có được sự phát triển mạnh

mẽ nhanh chóng như công nghệ sản xuất chip… do đó điểm này được coi là một nhược điểm của mạng Ad hoc

36B3.1.3 Các phương pháp định tuyến

57B3.1.3.1 Định tuyến trong mạng Ad Hoc

Trong mạng thông tin vô tuyến nói chung và mạng Ad hoc nói riêng do mọi nút mạng đều có khả năng di chuyển nên topo mạng cũng thay đổi theo thời gian Đặc điểm này gây ra khó khăn trong việc truyền tải gói tin Mạng Ad hoc riêng gói tin muốn đến được đích thì phải truyền qua nhiều trạm và nút mạng do đó để gói tin đến được đích thì nút mạng phải sử dụng phương pháp định tuyến Giao thức định tuyến có hai chức năng :tìm, chọn đường tốt nhất và chuyển gói tin đến đúng đích

Dễ thấy rằng chức năng thứ hai rất đơn giản có thể sử dụng nhiều giao thức và cấu trúc dữ liệu có sẵn ví dụ như bảng định tuyến Do đó ta sẽ đề cập sâu hơn về việc tìm, chọn đường của các nút

58B3.1.3.2 Định tuyến Bellman-Ford

Nhiều lược đồ định tuyến trước đây được xây dựng cho mạng không dây Ad hoc dựa trên thuật toán Bellman-Ford Các lược đồ này cũng được nghiên cứu giải quyết các vấn đề của lược đồ Distance Vector (DV) Trong thuật toán Bellman-Ford, mọi nút i duy trì một bảng định tuyến hay ma trận chứa thông tin khoảng cách và thông tin về nút kế tiếp với i trên đường đi ngắn nhất tới đích j bất kỳ, trong đó khoảng cách chính là chiều dài ngắn nhất từ i tới j Để cập nhật thông tin về đường

đi ngắn nhất mỗi nút sẽ thường xuyên trao đổi bảng định tuyến với các nút bên cạnh

nó Dựa trên bảng định tuyến từ các nút lân cận đó , nút i biết được khoảng cách ngắn nhất từ các lân cận của nó tới nút bất đích bất kỳ Do đó , với mỗi nút đích j, i

sẽ chọn một nút k cho chặng kế tiếp sao cho khoảng cách từ i qua k tới j là nhỏ nhất Các thông tin tính toán mới này sẽ được lưu trữ vào bảng định tuyến của i và được trao đổi ở vòng cập nhật định tuyến tiếp theo Định tuyến này có ưu điểm là đơn giản

và tính toán hiệu quả do đặc điểm phân bố Tuy nhiên nhược điểm của nó là hội tụ chậm khi topo mạng thay đổi và có xu hướng tạo các vòng lặp định tuyến đặc biệt là khi các điều kiện liên kết không ổn định

59B3.1.3.3 Định tuyến Link State

Định tuyến Link State còn gọi là định tuyến trạng thái liên kết Định tuyến này cũng là một trong những thuật toán được sử dụng rộng rãi trong nhiều giao thức, chẳng hạn như OSPF Mặc dù định tuyến Link State hiếm khi được sử dụng cho mạng không dây, song nó lại chứa nhiều tiềm năng cung cấp các giải pháp định tuyến theo yêu cầu cho các tiêu chuẩn định tuyến khác nhau

Trong định tuyến Link State, khi có một nút phát hiện ra có thay đổi trong vùng kết nối với nó, nút làm tràn trạng thái kết nối mới bởi gói chứa thông tin kết nối cục bộ được cập nhập Các nút khác thông báo về sự thay đổi này khi gói trạng thái liên kết tới, do đó thông tin về topo mạng thay đổi theo Định tuyến Link State đáp lại sự thay đổi mạng nhanh hơn DBF và tương tự với định tuyến on-demand Nó tính toán đường đi theo kiểu tập trung để dễ dàng chống lại các vòng lặp định tuyến Tuy nhiên do định tuyến Link State cũng dựa vào cơ chế flooding để quảng bá thông tin

về sự thay đổi kết nối của nút, phụ trội điều khiển làm cho định tuyến Link State có chất lượng kém hơn DBF và on-demand trong môi trường không dây bất chấp độ chính xác mà nó cung cấp Vấn đề khác trong định tuyến Link State là một nút có thể không tìm ra những biến đổi về topo mạng chính xác nếu toàn bộ mạng được chia thành hai phần và sau đó được khôi phục lại

đích hay các nút đã biết đường đi tới đích trả lời chất vấn bằng cách phúc đáp

“source routed” cho nơi gửi Do nhiều phúc đáp nên có nhiều đường đi được tính toán

và duy trì Sau khí tính toán đường đi nút liên kết bất kỳ bắt đầu các chất vấn , phúc đáp khác nên luôn cập nhật định tuyến Mặc dù các tiếp cận dựa trên cơ sở DC có độ chính xác cao hơn và phản ứng nhanh hơn với sự thay đổi mạng nhưng phụ trộ điều khiển quá mức do thường xuyên yêu cầu flooding đặc biệt khi tính di động cao hơn

và lưu lượng dày đặc phân bố đều nhau Kết quả là các giao thức định tuyến demand chỉ phù hợp với mạng không dây băng thông rộng trễ truyền gói nhỏ và lưu lượng rất mỏng

On-61B3.1.3.6 Định tuyến vùng

Định tuyến vùng là một giao thức định tuyến khác thiết kế trong môi trường

Ad hoc Đây là giao thức lai giữa định tuyến On-demand với một giao thức bất kỳ đã tồn tại Trong định tuyến vùng mỗi nút xác định vùng riêng khi nút ở khoảng cách nhất định Hai lược đồ định tuyến khác nhau được yêu cầu cho định tuyến vùng Để định tuyến trong vùng có thể sử dụng bất kỳ lược đồ giao thức nào DBF hoặc LS Mục đích trong vùng là để duy trì thông tin đầy đủ về khả năng nút đạt tới đích của nút ở trong vùng đang xét Định tuyến vùng trung gian sử dụng định tuyến On-demand để tìm đường đi.Định tuyến vùng kết hợp hai lược đồ định tuyến nêu trên và hoạt động như sau: khi có lưu lượng cần được định tuyến, nó kiểm tra xem đích có ở trong vùng

đó hay không Nếu nút đích ở trong vùng trung gian duy trì thông tin cần thiết Khi nút gửi một lưu lượng tới đích ở phạm vi ngoài vùng của nút, định tuyến vùng sẽ gửi các gói yêu cầu theo kỹ thuật multicasting tới các nút đường biên để tìm đường đi, giao thức định tuyến trong vùng cung cấp đường đi ngắn nhất Nếu một số nút đường biên có thông tin về đích thì các gói phúc đáp sẽ được gửi trở lại cho nguồn Ngược lại, các nút đường biên sẽ vẫn cứ yêu cầu các nút đường biên khác cho đường

đi tới đích

Ưu điểm của định tuyến vùng là khả năng mở rộng cấp độ khi nhu cần lưu trữ cho bảng định tuyến giảm xuống Tuy nhiên do gần giống với định tuyến On-demand nên định tuyến vùng cũng gặp phải vấn đề về trễ kết nối và điểm kết thúc của các gói yêu cầu

Ưu điểm của DSDV là đảm bảo không có đường định tuyến kín bằng cách sử dụng số thứ tự đệ đánh dấu mỗi đường Số thứ tự cho biết mức độ “mới” của đường định tuyến, số càng lớn thì mức độ đảm bảo càng cao (đường R được coi là tốt hơn R’ nếu số thứ tự của R lớn hơn, trong trường hợp có cùng số thứ tự thì R phải có số bước nhỏ hơn) Số thứ tự sẽ tăng khi nút A phát hiện ra đường đến đích D đị phá vỡ, sau đó nút A quảng bá đường định tuyến của nó tới nút D với số bước không giới hạn

và số thứ tự sẽ tăng lên

Về cơ bản DSDV dùng thuật toán vecto khoảng cách có điều chỉnh cho phù hợp với mạng Ad hoc: có xét đến thay đổi cấu trúc mạng giữa các lần quảng bá thông tin Để giảm lượng thông tin trong các gói tin cập nhật thông tin DSDV sử dụng hai loại bản tin: bản tin đầy đủ và bản tin có thông tin mới (so với thông tin cập

nhật trước đó)

3.1 4.1.2 Đặc điểm

DSDV phụ thuộc vào thông tin quảng bá định kỳ nên nó sẽ tiêu tốn thời gian để tổng hợp thông tin trước khi đường định tuyến được đưa vào sử dụng Thời gian này là không đáng kể đối với mạng có cấu trúc cố định nói chung (bao gồm cả mạng có dây), nhưng với mạng Ad hoc thời gian này là đáng kể, có thể gây ra mất gói tin trước khi tìm ra được định tuyến hợp lý Ngoài ra, bản tin quảng cáo định kỳ cũng là nguyên nhân gây ra lãng phí tài nguyên mạng

63B3.1.4.2 Giao thức AODV

3 1 .4.2.1 Mô tả chung

Giao thức định tuyến AODV cho phép định tuyến nhiều bước giữa các nút mạng để thiết lập và duy trì mạng Ad hoc AODV dựa trên thuật toán vecto khoảng cách nhưng thuộc loại định tuyến yêu cầu, AODV chỉ yêu cầu định tuyến khi cần thiết

và không yêu cầu nút mạng phải duy trì đường định tuyến đến các nít mạng không tham gia trao đổi thôngtin

AODV cho phép: định tuyến mở khi liên kết bị phá vỡ thông báo được gói đi ngay lập tức đến nhóm nút mạng liên quan và chỉ những nút mạng này thôi Hơn nữa AODV cũng hỗ trợ định tuyến multicast và giải quyết được vấn đề đếm vô hạn trong thuật toán Bellman-Ford Việc sử dụng số thứ tự ở nút mạng đích giúp cho đường định tuyến luôn được cập nhật và không hình thành đường định tuyến khép kín

Thuật toán sử dụng nhiều dạng bản tin khác nhau để phát hiện và duy trì liên kết trong mạng Khi nút mạng muốn sử dụng hoặc tìm đường định tuyến đến nút mạng khác, nó quảng bá bản tin yêu cầu đường định tuyến RREQ đến tất cả nút mạng gần nó Bản tin RREQ này truyền trên mạng đến khi nó đến được nút mạng đích hoặc một nút mạng có đường định tuyến đến đích Sau đó bản tin RREP sẽ được gửi lại, thông báo với nút nguồn

Ngoài ra AODV còn sử dụng bản tin HELLO (là dạng bản tin RREP thu gọn) để quảng bá tới nút mạng bên cạnh Bản tin này cho biết sự hiện diện của nút mạng nguồn trong mạng và nút mạng gần đó sử dụng đường định tuyến thông qua nút mạng nguồn phát tín hiệu quảng bá, đường định tuyến đó là hợp lệ Nếu nút mạng không nhận được bản tin HELLO từ nút mạng A và liên kết đến nút A coi như bị phá

vỡ và nó cũng thông báo cho nút mạng liên quan thông quan bản tin thông báo liên kết bị hỏng (RREP)

- Nút mạng trong bước tiếp theo

- Thời gian tồn tại của đường định tuyến

- Danh sách các nút mạng gần kề còn hoạt động

- Bộ đệm yêu cầu: để bảo đảm môi yêu cầu được xử lý một lần không

bị bỏ sót

nút mạng đó

Khi nhận được RREQ mà không có đường định tuyến đến đích theo yêu cầu thì

nó sẽ chuyển bản tin RREQ đi, quảng bá lại RREQ Nút mạng cũng tạo ra một đường định tuyến ngược đến địa chỉ IP nguồn trong bảng định tuyến của nó với nút mạng trung gian có địa chỉ IP trùng với địa chỉ chứa trong trường IP của nút mạng bên cạnh đã gửi quảng bá bản tin RREQ, điều này thực hiện được nhở việc ghi lại đường ngược đến nút mạng đưa ra yêu cầu và có thể được sử dụng cho bản tin cuối cùng RREP để tìm đường đến nút mạng đó

Khi bản tin RREQ đến được nút mạng đích hoặc nút mạng có định tuyến đến đích, thì bản tin RREP được tạo ra và gửi unicast đến nút mạng đưa ra yêu cầu Trong khi RREP được chuyển tiếp thì một đường định tuyến được tạo ra đến đích và khi RREP đến được, nút mạng đưa ra yêu cầu thì đường định tuyến từ nút mạng nguồn đến nút mạng đích đã tồn tại

có liên quan, từ đó chúng có thể dừng việc gửi thông tin hoặc yêu cầu đường định tuyến mới thông qua bản tin RREQ

3 1 4.2.5 Đặc điểm

AODV giảm được lượng lớn thông tin định tuyến trên mạng nhờ sử dụng phương thức định tuyến theo yêu cầu AODV coi trọng định tuyến hơn so với giao thức DRS điều này cho phép mạng Ad hoc có thể kết nối đến mạng có dây dễ dàng hơn (như mạng internet)

AODV sử dụng số thứ tự SeqNum nên có thể làm mơi đường định tuyến và SeqNum sẽ tăng khi có vấn đề ở khu vực xung quanh, đồng thời chống được định tuyến kín Tuy nhiên, SeqNum dùng cho thuật toán định tuyễn cũng nảy sinh những vấn đề mới: điều gì sẽ xảy ra khi SeqNum không đồng bộ trên toàn mạng (nếu như mạng bị chia nhỏ theo các khu vực khác nhau hoặc số thứ tự bị trùng lặp) AODV hỗ trợ một đường định tuyến cho một nút mạng đích, nhưng cũng dễ dàng thay đổi để xác định nhiều đường định tuyến cho mỗi đích Thay vì yêu cầu một đường định tuyến mới khi định tuyến cũ không hợp lệ thì AODV có thể chọn đường định tuyến được lưu trữ đến cùng nút mạng đích đó với xác suất hợp lệ cao hơn AODV sử dụng bản tin HELLO ở mức IP, hỗ trợ lớp liên kết, nên chất lượng hoạt động của giao thức là điều cần quan tâm và cần cải tiến Bản tin HELLO sẽ thêm phần tiêu

đề vào gói tin định tuyến AODV không hỗ trợ liên kết một chiều Khi nút mạng nhận yêu cầu RREQ, nó sẽ khởi tạo đường định tuyến ngược đến nút nguồn bằng cách sử dụng những nút mạng đã chuyển tiếp bản tin RREQ Đường định tuyến trả lời này thường là unicast và giống với đường đã sử dụng Do vậy khi hỗ trợ liên kết một chiều AODV có thể khởi tạo tất cả liên kết chứ không chỉ là liên kết hai chiều như hiện nay Tuy nhiên khi mô tả lớp MAC trong IEEE 802.11 không hoạt động với liên kết này

64B3.1.4.3 Giao Thức DSR

3.1.4.3.1 Mô tả chung

Giao thức định tuyến DSR nằm trong lớp giao thức theo yêu cầu và cho phép nút mạng có thể tìm kiếm đường định tuyến thông qua nhiều nút mạng đến bất kỳ nút mạng đích nào Định tuyến theo yêu cầu (hoạc từ nút nguồn) nghĩa là trong tiêu đề của mỗi gói tin chứa danh sách theo thứ tự nút mạng mà gói tin qua để đến nút mạng đích DSR không sử dụng bản tin định kỳ (không có bản tin quảng bá đường

định tuyến) nên giảm được băng thông mạng, bảo tôn được năng lượng pin và giảm được thông tin định tuyến Để thực hiện những việc trên DSR dựa trên sự hỗ trợ của lớp MAC (lớp MAC sẽ thông tin cho giao thức định tuyến về trạng thái các liên kết) DSR cũng sử dụng hai cơ chế cơ bản là tìm kiếm đường và cập nhật đường định tuyến

3.1.4.3.2 Thủ tục tìm kiếm đường

Nút mạng X muốn thông tin với nút mạng Y thì nó cần có một đường định tuyến nguồn tới Y, nút X sẽ gửi quảng bá gói tin RREQ Tất cả các nút mạng nhận đượng yêu cầu này sẽ tìm kiếm trong bộ đệm đường định tuyến đến Y DSR lưu toàn bộ các đường định tuyến thông dụng trong bộ đệm của nó Nếu như không có đường định tuyến nào được tìm thấy thì nút mạng sẽ chuyển tiếp RREQ đi và thêm cả địa chỉ của

nó Yêu cầu này sẽ truyền trên mạng đến khi đến được nút mạng Y hoặc đến được nút mạng có định tuyến đến nút mạng Y Khi đó bản tin trả lời RREP được gửi theo kiểu unicast ngược lại nút mạng nguồn RREP chứa nút mạng trong mạng để có thể đến nút mạng Y Trong thủ tục tìm đường, đầu tiên nút mạng gửi bản tin RREQ với giới hạn tối đa đường truyền được đặt ra là 0 để cho các nút mạng bên cạnh nó quảng bá lại bản tin này Theo giá của gói tin quảng bá, kỹ thuật này cho phép nút mạng truy vấn đến bộ đệm định tuyến của nút mạng bên cạnh nó Các nút mạng cũng có thể hoạt động ở giao diện mạng theo chế độ lẫn lộn, không lọc địa chỉ giao diện và làm cho giao thức mạng nhận được tất cả gói tin mà giao diện nhận được Các gói tin này được quét bởi đường định tuyến nguồn hoặc do các bản tin báo lỗi định tuyến và sau đó sẽ được loại bỏ Đường định tuyến ngược lại nút mạng X có thể nhận được theo nhiều cách khác nhau: cách đơn giản nhất là nghịch đảo lại bản ghi trong gói tin, tuy nhiên nó đòi hỏi liên kết phải cân xứng Theo đó, DSR cũng kiểm tra bộ đệm định tuyến của nút mạng trả lời, nếu đường định tuyến được tìm thấy nó sẽ được sử dụng thay thế Cách thứ hai là sử dụng ngay bản tin trả lời nút X Tức là DSR có thể tính toán sửa được các đường liên kết một chiều (không cân xứng), khi đường định tuyên được tìm thấy

nó sẽ được lưu trong bộ đệm với nhãn thời gian và giai đoạn duy trì đường định tuyến bắt đầu

3.1.4.3.3 Cập nhật đường định tuyến

Thủ tục này được thực hiện bằng cách gói tin S được gửi đi để kiểm tra cấu trúc mạng, nếu thay đổi nó không sử dụng đường định tuyến đến nút mạng đích D (có thể do nút mạng nằm trong danh sách di chuyển ra ngoài mạng hoặc ngắt đường định tuyến) Khi thủ tục này phát hiện vấn đề với thời gian định tuyến đang sử dụng, gói tin báo lỗi định tuyến được gửi trở lại nút mạng nguồn, nút mạng này sẽ xoá bỏ nút mạng báo lỗi trong bộ đệm Do đó đường định tuyến có chứa nút mạng đó sẽ bị ngắt tại điểm nút mạng đó

3.1.4.3.4 Đặc điểm

DSR tận dụng ưu điểm tối đa của định tuyến từ nút nguồn Nút mạng trung gian không cần duy trì, cập nhậ thông tin định tuyến để định tuyến gói tin mà chúng chuyển tiếp, cũng không cần bản tin quảng bá thông tin định tuyến định kỳ Giao thức DSR có thể cập nhật đường định tuyến bằng cách quét thông tin trong gói tin nhận được Đường định tuyến từ nút A đến nút C thông qua nút B: nút A có thể lấy thông tin từ nút C và cũng có thể lấy thông tin từ nút B Định tuyến nguồn cũng có nghĩa là B lấy thông tin từ nút A và C, C cũng lấy thông tin từ A vàB Tuy nhiên gói