Nghiên cứu công nghệ mạng mobile ip và giải pháp ứng dụng cho trường học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN NINH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ MẠNG MOBILE IP VÀ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG CHO TRƢỜNG HỌC Chuyên ngành : Công nghệ thông tin LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS NGUYỄN THỊ HOÀNG LAN HÀ NỘI - 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung luận văn thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hoàng Lan Để hồn thành luận văn tơi áp dụng tài liệu tham khảo khơng chép tồn luận văn nào, mơ giải thích phần xây dựng giải pháp ứng dụng luận văn hồn tồn trung thực cơng trình nghiên cứu riêng Học viên thực Nguyễn Văn Ninh ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy cô giáo trường Đại học Bách khoa Hà Nội nói chung thầy cô giáo Viện Công nghệ thông tin Truyền thơng nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt trình học tập Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giáo PGS.TS Nguyễn Thị Hồng Lan hết lịng giúp đỡ, hướng dẫn bảo tận tình trình em thực luận văn tốt nghiệp Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu khoa Công nghệ trường Cao đẳng nghề Dịch vụ Hàng không tạo điều kiện thuận lợi cho em trình triển khai thử nghiệm hệ thống Cuối em xin cảm ơn gia đình, bạn bè quan tâm, động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ em suốt trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn tốt nghiệp Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2014 Học viên thực Nguyễn Văn Ninh iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH ix MỞ ĐẦU xi Lý chọn đề tài xi Mục tiêu nghiên cứu xi Phạm vi nghiên cứu xii Cấu trúc luận văn xii CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MOBILE IP 1.1 Mobile IP gì? 1.2 Một số thuật ngữ dùng giao thức Mobile IP .1 1.3 Mục tiêu yêu cầu Mobile IP 1.3.1 Mục tiêu Mobile IP .4 1.3.2 Các yêu cầu đáp ứng Mobile IP 1.4 Các thành phần mạng đặc tính Mobile IP 1.4.1 Các thành phần mạng Mobile IP 1.4.2 Các đặc tính Mobile IP .6 2.1 Nguyên lý hoạt động Mobile IP 2.2 Cơ chế truyền tin Mobile IP 2.2.1 Phát trạm 2.2.2 Đăng ký trạm 17 iv 2.2.3 Tạo đường hầm Tunnel 24 2.2.4 Vấn đề bảo mật Mobile IP .26 2.3 Mô chế truyền tin Mobile IP 26 2.3.1 Công cụ mô GNS3 .26 2.3.2 Thực xây dựng mô .30 2.4 Đánh giá ưu điểm, nhược điểm Mobile IP 42 2.4.1 Ưu điểm Mobile IP 42 2.4.2 Nhược điểm Mobile IP .42 CHƢƠNG XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG MOBILE IP CHO TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ DỊCH VỤ HÀNG KHÔNG 44 3.1 Khảo sát yêu cầu 44 3.1.1 Khảo sát thực địa .44 3.1.2 Khảo sát thiết bị không dây hệ thống 45 3.1.3 Khảo sát di chuyển người dùng 45 3.2 Lựa chọn công nghệ .45 3.2.1 Phân tích chuẩn mạng khơng dây .45 3.2.2 Lựa chọn công nghệ cho giải pháp 46 3.3 Phân tích yêu cầu đề xuất sơ đồ phương án triển khai mạng Mobile IP 47 3.3.1 Phân tích yêu cầu 47 3.3.2 Đề xuất sơ đồ phương án triển khai mạng Mobile IP .47 3.4 Thiết kế giải pháp 50 3.4.1 Chọn thiết bị 50 3.4.2 Lựa chọn phương án thực 54 3.5 Triển khai thử nghiệm 55 3.5.1 Cài đặt cấu hình .55 v 3.5.2 Kiểm tra thử nghiệm .59 3.6 Đánh giá, nhận xét giải pháp ứng dụng mạng Mobile IP cho trường CĐ nghề Dịch vụ Hàng không .60 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 vi DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Ý nghĩa Từ viết tắt ICMP Internet Control Message Protocol Router Discovery GNS3 Graphical Network Simulator SPI Security Parameter Index IETF Internet Engineering Task Force GRE Generic Routing Encapsulation MHAE Mobile-Home Authentication Extension IOS Internetwork Operating System IP Internet Protocol MIP Mobile Internet Protocol 10 IP - IP Internet Protocol - Internet Protocol 11 DHCP Dynamic Host Configuration Protocol 12 NVRAM Non-Volatile Random Access Memory 13 OSPF Open Shortest Path First 14 RFC Routing Information Protocol 15 CDMA Code Division Multiple Access 16 TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol 17 UDP User Datagram Protocol 18 WDS Wireless Distribution System vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Trường lớp liên kết Link - Layer 12 Bảng 2.2 Các trường IP Headear .12 Bảng 2.3 Thông tin phần mở rộng quảng cáo trạm di động 15 Bảng 2.4 Thông tin phần tiêu đề UDP tin yêu cầu đăng ký .22 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật Router TP-Link TL-WR941ND 53 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Các thành phần Mobile IP mối quan hệ chúng Hình 2.1 Minh họa hoạt động Mobile IP .8 Hình 2.2 Minh họa chế cấp địa CoA thông qua FA Hình 2.3 MN xác nhận thơng qua tin quảng cáo trạm FA địa CoA 10 Hình 2.4 Mơ tả thành phần tin quảng cáo trạm 10 Hình 2.5 Cấu trúc tin Agent Advertisment .11 Hình 2.5 Cấu trúc phần mở rộng quảng cáo trạm di động .13 Hình 2.7 Phần mở rộng Prefix-Lengths trạm di động 16 Hình 2.8 Cấu trúc tin Agent Solicication 17 Hình 2.9 Mơ hình đăng ký trạm .18 Hình 2.10 Mobile Node đăng ký gián tiếp .19 Hình 2.11 Mobile Node đăng ký trực tiếp .20 Hình 2.12 Cấu trúc tin Resgistration Request 20 Hình 2.14 Cấu trúc tin Regitration Reply 23 Hình 2.15 Tạo đường hầm tunnel 24 Hình 2.16 Mơ tả cách thức chuyển tiếp gói tin 25 Hình 2.17 Cơ chế tạo đường hầm ngược 25 Hình 2.18 Logo GNS3 sau cài đặt xong 27 Hình 2.18 Màn hình giao diện phần mềm GNS3 27 Hình 2.19 Thiết lập chế độ dynamips 28 Hình 2.20 Thiết lập Hypervisor manager chế độ Dynamips 29 Hình 2.21 Kiểm tra tính sẵn sàng phần mềm 29 Hình 2.22 Topology mơ .30 ix Hình 2.23 Topology mơ .31 Hình 3.1 Sơ đồ tầng phịng làm việc vị trí đặt Router Wireles 48 Hình 3.2 Sơ đồ tầng phòng làm việc vị trị đặt Router Wriless 48 Hình 3.3 Sơ đồ tầng vị trí đặt thiết bị Router Wirless 49 Hình 3.4 Router TP-Link TL-WR941ND 50 Hình 3.5 Mơ tả tốc độ chuẩn N không dây 51 Hình 3.6 Chế độ QSS, cài đặt bảo mật nhanh 51 Hình 3.8 Đăng nhập vào Router WiFi TL-WR941ND 56 Hình 3.9 Chọn chế độ WDS cho Router 56 Hình 3.10 Dị tìm tất sóng Wifi 57 Hình 3.11 Nhập thơng tin Chanel Key type 57 Hình 3.12 Khởi động lại Router .58 Hình 3.13 Đặt SSID cho Router TL-WR941ND .58 Hình 3.14 Đặt mật riêng cho SSID thứ 59 Hình 3.16 Kết nối Internet laptop với SSID CDHK .60 Hình 3.17 Kết nối Internet điện thoại di di động với SSID CDHK941ND 60 x 3.4 Thiết kế giải pháp 3.4.1 Chọn thiết bị Hiện tại, khu nhà có đường truyền cáp quang FTTH Viettel lắp đặt tầng hoạt động nhà cung cấp dịch vụ lắp đặt sẵn Modem TOTOLINK kết nối với Router TP-Link TL-WR940ND đóng vai trị Access Point (vị trí đặt thiết bị có phịng riêng, khơng thể sơ đồ phương án triển khai) Từ vị trí chia nhánh mạng khác cho tầng 1, 2, theo sơ đồ mạng đề xuất phần Sau tìm hiểu thông tin đặc điểm, thông số kỹ thuật giá thành sản phẩm, chọn Router Wifi TP-Link TL-WR941ND để triển khai cho tồn hệ thống Hình 3.4 Router TP-Link TL-WR941ND Tính thơng số kỹ thuật Router TP-Link TL-WR941ND - Người dùng tạo mạng không dây tốc độ cao với tốc độ nhanh gấp 18 lần phạm vi rộng lần so với sản phẩm 11g thông thường - Thiết bị cung cấp khả tuyệt vời việc hạn chế tối đa mát liệu truyền tải khoảng cách xa xuyên qua vật chắn văn phòng nhỏ hộ lớn 50 Hình 3.5 Mơ tả tốc độ chuẩn N khơng dây - Hồn tồn tương thích với sản phẩm chuẩn 802.11b/g - Easy Setup Assistant cho việc cài đặt nhanh, đơn giản có tính bảo mật Hình 3.6 Chế độ QSS, cài đặt bảo mật nhanh - Ăng ten gắn ngồi tháo rời cho liên kết tốt dễ dàng nâng cấp ăng ten mạnh mẽ - Thiết bị gắn tường đặt bàn Các thông số kỹ thuật chi tiết mơ tả bảng sau: TÍNH NĂNG PHẦN CỨNG Giao diện Nút cổng LAN 10/100Mbps cổng WAN 10/100Mbps Nút cài đặt bảo mật nhanh Nút Reset Cấp nguồn bên ngồi 9VDC / 0.85A Chuẩn khơng dây IEEE 802.11n, IEEE 802.11g, IEEE 802.11b 51 TÍNH NĂNG PHẦN CỨNG Ăng ten ăng ten đẳng hướng 3dBi tháo rời Kích thƣớc ( W x D x H ) 7.9 x 5.5 x 1.2 in (200 x 140 x 28mm) TÍNH NĂNG KHƠNG DÂY Tần số 2.4-2.4835GHz 11n: Lên đến 300Mbps(động) Tốc độ tín hiệu 11g: Lên đến 54Mbps(động) 11b: Lên đến 11Mbps(động) EIRP