Bài tập môn các mạng thông tin vô tuyến (58)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I BỘ MÔN: CÁC MẠNG THÔNG TIN VÔ TUYẾN BÀI TẬP Đề tài: Tìm hiểu cơng nghệ Wifi trình thiết kế, lắp đạt, triển khai, khai thác mạng Wifi cho gia đình doanh nghiệp Họ tên: ĐÀO VĂN NAM Mã sinh viên: B18DCVT297 Nhóm lớp học: 03 Giảng viên giảng dạy: NGUYỄN VIẾT ĐẢM Hà Nội –18/04/ 2022 Đề bài: Tìm hiểu trình thiết kế , lắp đặt, triển khai, khai thác mạng Wifi cho gia đình doanh nghiệp Các cơng nghệ, nguyên tắc hoạt động thiết bị hệ thống Wifi Thiết kế mạng Wifi quy mơ gia đình doanh nghiệp sở thiết bị lựa chọn chuẩn khác Phân tích tiêu kỹ thuật thiết bị Wifi, cấu hình thiết bị Wifi Lắp đặt, thiết lập khai thác mạng Wifi BÀI LÀM Các công nghệ Wifi nguyên tắc hoạt động Wifi (Wireless Fidelity) hệ thống truy cập Internet không dây * Nguyên tắc hoạt động Wifi: Thiết bị modem, router wifi lấy tín hiệu Internet qua kết nối hữu tuyến chuyển thành tín hiệu vơ tuyến, điện thoại, laptop,…sẽ nhận được tín hiệu thơng qua card mạng chuyển hóa thành tín hiệu Internet Và q trình hồn tồn thực ngược lại, nghĩa router, modem nhận tín hiệu vô tuyến từ adapter giải mã chúng, gửi qua Internet * Các chuẩn Wifi phổ biến Về chất kỹ thuật, tín hiệu Wifi hoạt động gửi nhận liệu tần số 2.5GHz đến 5GHz, cao nhiều so với tần số điện thoại di động, radio tín hiệu Wifi chứa nhiều liệu lại bị hạn chế phạm vi truyền – khoảng cách Còn loại sóng khác tần số thấp lại truyền khoảng cách xa Wifi sử dụng chuẩn kết nối 802.11 thư viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), bao gồm chuẩn nhỏ a/b/g/n: - Chuẩn 802.11b phiên yếu nhất, hoạt động mức 2.4GHz xử lý đến 11 Mbps - Chuẩn 802.11g nhỉnh đôi chút so với chuẩn b, hoạt động tần số 2.4GHz xử lý 54 Mbps - Chuẩn 802.11a phát tần số cao 5GHz tốc độ xử lý đạt 54 Mbps - Chuẩn 802.11n, hoạt động tần số 2.4GHz tốc độ xử lý lên đến 300 Mbps - Chuẩn 802.11ac phát tần số GHz nhanh so với chuẩn 802.11n, tốc độ truyền liệu tối đa đạt đến 1.3 Gbps - Chuẩn 802.11ad phát tần số 60 GHz nhanh so với chuẩn 802.11ac, tốc độ truyền liệu tối đa đạt đến 4,6 Gbps Thiết kế mạng nhà doanh nghiệp * Thiết kế mạng Wifi nhà Mơ hình 1: Mạng wifi gia đình sử dụng cho điện thoại kết nối mạng Đây mơ hình mà thường gặp Nhà mạng kéo đường cáp quang FTTH vào, cấp cho router wifi, việc dùng điện thoại kết nối vào wifi sử dụng Đây chủ yếu gia đình nơng thơn, khơng có thêm thiết bị kết nối mạng dây kết nối wifi khác điện thoại, với số lượng khoảng thiết bị, thường sử dụng gói cước nhỏ nhà mạng dư băng thơng sử dụng Mơ hình 2: Mạng wifi gia đình sử dụng cho nhiều thiết bị khơng dây Đây mơ hình phổ biến Thiết bị wifi nhà mạng phát sóng cho điện thoại, laptop, PC có gắn card wifi, TV có gắn card wifi, vân vân Mơ hình dành cho hộ gia đình nhỏ, với khoảng đến 10 thiết bị, nơi mà cần router wifi nhà mạng phủ sóng đến tồn thiết bị kể trên, khơng có u cầu cao ổn định tốc độ mạng internet Gói cước thường dùng gói cước thấp nhà mạng Thiết kế mạng Wifi quy mô doanh nghiệp: - Hiện trạng : + Xây hồn tồn (hoặc có hệ thống mạng chưa chuẩn hóa) + Số lượng nhân viên nhỏ 260 người + Chỉ có site với yêu cầu truy cập Internet - Nhu cầu: + Khơng u cầu tính dư thừa độ sẵn sàng cao thiết kế mạng (redundancy and High Availability) + Chi phí đầu tư ban đầu hạn chế + Cung cấp khả dễ dàng việc quản trị khắc phục nhanh có cố xảy - Số lượng tối đa loại thiết bị dùng cho mơ hình này: + x core Switch Catalyst 3560 24 port 10/100/1000, IOS IP Base + x Firewall ASA5510 Cisco dòng Firewall tương đương hãng khác: lớp chắn bên + 12 x Access Switch Cisco Catalyst 2960 dòng Switch tương đương hãng khác: cung cấp kết nối cho người dùng cuối + x Access Switch Cisco Catalyst 2960 24 port 10/100/1000 dòng switch tương đương hãng khác: cung cấp kết nối cho Internal Server Block + x Access Switch Cisco Catalyst 2960 24 port 10/100/1000 dòng switch tương đương hãng khác: cung cấp kết nối cho DMZ Block + Tùy chọn x Internal Firewall ASA5550 Cisco dòng Firewall tương đương hãng khác: bảo vệ server bên trước nguy công người dùng nội + x Internet Router 1841 2801 2811 kết nối Internet - Mô hình tổng thể: - Giải pháp: + Core Switch Cisco Catalyst 3560 với 24 port GigEthernet backlane 32Gbps trung tâm kết nối mạng + Các Access Switch Catalyst 2960 kết nối với CoreSwitch cổng uplink GigEthernet với công nghệ Etherchannel gộp link chạy song song để tạo thành link tốc độ 2Gbps nhằm tránh nghẽn cổ chai từ Access Switch lên Core Switch đồng thời cung cấp khả redundancy kết nối này, kết nối có vấn đề liệu tự động chuyển sang kết nối lại, trình suốt với người dùng cuối + Từ Core Switch kết nối sang khối Internal Server Block với tùy chọn dùng Firewall Internal (bắt buộc throughput Firewall phải >= 1Gbps nhằm tránh tình trạng nghẽn cổ chai liệu đến Server) khơng dùng Internal Firewall (có thể đầu tư phase 2, Firewall có giá cao (tham khảo bảng giá thiết bị dự kiến trên)) + Từ Core Switch kết nối sang vùng DMZ Internet qua External Firewall, nhiệm vụ Firewall nhằm bảo vệ người dùng mạng trước nguy từ Internet, đồng thời gới hạn truy xuất từ Internet vào vùng DMZ nhằm hạn chế tối đa truy xuất trái phép từ Internet vào sâu mạng + Kết nối Internet gateway Cisco Router, Router cung cấp giao diện (Interface) tương ứng để kết nối với kiểu đường truyền Internet, ví dụ: ADSL, FTTH, Leaseline,… Sự khách biệt wifi hộ gia đình wifi doanh nghiệp Trong môi trường 802.11, tùy theo cách phân bố vai trò logic thiết bị mạng WLAN mà nhà sản xuất hình thành nên kiến trúc WLAN (WLAN architectures) khác Mạng wifi cho hộ gia đình (Cửa hàng vừa nhỏ) với kiến trúc mạng tự trị (Autonomous WLAN), mối AP thực vài trị quản lý-kiểm sốt chuyển tiếp AP hoạt động riêng rẽ Điểm đáng ý vài trị kiểm sốt bị giới hạn khoảng định Với mạng wifi doanh nghiệp (Vừa lớn) thực theo kiểu kiến trúc mạng tập trung (centralized WLAN) Ở kiến trúc kiểm soát tập trung đời đầu vai trò phân bố kiểm sốt tập trung (centralized controller) Cịn đời sau, vai trò phân bố AP, kiểm soát WLAN (WLAN controller) máy chủ quản lý WLAN (wireless network management server – WNMS) Chỉ tiêu kỹ thuật thiết bị Wifi cấu hình * Chỉ tiêu kỹ thuật Router Wifi Chuẩn AC750 Băng Tần Kép TP-Link Archer Tên Băng tần mạng Thông số 2.4GHz & 5GHz Loại thiết bị Tốc độ Wifi Router 300 Mbps (băng tần 2.4GHz)433 Mbps (băng tần 5GHz) Chuẩn AC (2.4 & 5GHz) Chuẩn mạng Ý nghĩa Là dải tần số dao động giá trị thấp (Fmin) giá trị cao (Fmax) nằm dải sóng vơ tuyến lượng liệu tải xuống thời điểm tùy vào băng tần 2.4GHz 5GHz Là 802.11ac có khả truyền tối đa 1.3Gbits/giây (162,5MB/giây), số đánh giá lý thuyết mà thơi, tốc độ truyền Router 802.11ac gấp đôi lưu lượng Router 802.11n Số Anten Số cổng Số user truy cập tối đa Mật độ phủ sóng (bán kính) Nút bấm hỗ trợ Kích thước ăng ten 5GHz ăng ten 2.4GHz x WAN4 x LAN 40 users Sóng Wifi mạnh, độ phủ sóng rộng Số cổng thiết bị Số thiết bị người dùng tối đa đăng nhập lúc 32m - nút WPS/RST - Nút Mở/Tắt nguồn - Nút Mở/Tắt Wi-Fi Là tính kèm với định tuyến Tính thiết kế để làm cho quy trình kết nối với mạng không dây bảo mật từ máy tính thiết bị khác trở nên dễ dàng Dài 23 cm - Rộng 16.5 cm - Cao 21.5 cm Một số thông số kỹ thuật Wifi: Ping: Ping hiểu đơn giản độ trễ thời gian tính từ gói tin(packet) gửi từ máy bạn nhận phản hồi từ máy chủ Internet, thường tính đơn vị mili giây (ms) Chỉ 1ms ping cao đối thủ khiến bạn phải ơm hận đau đớn, dù nhấp chuột lúc, máy chủ nhận tín hiệu từ máy có ping thấp trước có lợi tương tự việc nhấp chuột nhanh ! Jitter: Jitter thông số đặc trưng cho độ ổn định độ trễ truyền dẫn gói tin.Ví dụ, độ trễ trung bình smartphone bạn nhận gói tin từ máy chủ Skype ổn định quanh 20ms, bạn đơn giản ln nghe thấy giọng nói người đầu dây bên sau 20ms kể từ người nói, giống nghe lại ghi âm liền mạch Tuy nhiên, độ trễ tín hiệu đột ngột tăng lên 50ms, có khoảng trống thời gian kéo dài 50-20=30ms mà smartphone bạn khơng nhận tín hiệu nào, gây ngắt quãng âm mà bạn nghe Con số thời gian 30ms thu Jitter, thứ gây giật lag khó chịu bạn thực đàm thoại trực tiếp qua Internet Packet loss tỉ lệ tính theo % số gói tin bị (thiết bị đích khơng nhận từ thiết bị nguồn) tổng số gói tin gửi nhận hai thiết bị Thông số gây ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất tốc độ truyền tin, thiết bị mạng phải tiến hành gửi lại packets Trên đường tới máy chủ đích, gói tin phải qua nhiều máy chủ trung gian thiết bị vật lý hỗ trợ truyền liệu Với mạng WiFi, AP (Access Point- điểm truy cập) đóng vai trò trung gian kết nối thiết bị bạn mạng Internet Chưa tính đến quãng đường từ AP giới Internet rộng lớn, yếu tố vật lý cản trở sóng WiFi AP thiết bị bạn gây vấn đề tăng ping, jitter packet loss, vốn thông số phá hoại trải nghiệm kết nối bạn ! *Cấu hình thiết bị Wifi: Bước 1: Dùng đoạn dây mạng có sẵn đầu kết nối Cắm đầu kết nối với cổng mạng LAN cục phát wifi TP-Link đầu lại kết nối với máy tính Bước 2: Mở trình duyệt máy tính lên truy cập địa IP 192.168.0.1 địa 192.168.1.1 Bước 3: Tiến hành đăng nhập trình duyệt tên đăng nhập mật admin cách xem thông tin mặt sau phát wifi Khi kết nối thành công, biểu tượng cột wifi máy tính khơng cịn hình gạch chéo đỏ Bước 4: Khi truy cập giao diện chủ phát TP-Link, bạn vào mục Wireless >> Wireless Settings >> nhập tên phát wifi vào ô Wireless Network Name chọn Save Bước 5: Vào tiếp mục Wireless Security nhập mật muốn đặt (phải từ ký tự trở lên) Bạn lưu ý nên chọn bảo mật WEP, WPA/WPA2 – Personal (Recommended) WPA/WPA2 – Enterprise để tăng tính bảo mật mạng wifi Sau thực xong Bước 5, người dùng có lựa chọn: Thiết lập cấu hình sử dụng cổng WAN Với lựa chọn này, người dùng cần kết nối dây mạng từ modem tới cổng WAN cục TP-Link phát wifi có địa mạng riêng biệt so với địa IP modem Cách thực thiết lập sau: Chọn DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) để lấy IP tự động > Enable > Save Mở Network > LAN > đổi địa IP mặc định từ 192.168.0.1 với số thành số từ 2-225 ghi nhớ số để đổi mật wifi sau muốn Chọn tiếp System Tool > Reboot để hồn tất q trình cài đặt Đợi q trình cài đặt hồn tất, bạn dùng dây mạng kết nối với cổng WAN TP-Link xong Thiết lập cấu hình sử dụng cổng LAN Khi người dùng muốn kết nối dây mạng tới cổng LAN cho máy tính sử dụng chung máy in thuận tiện Cách thực cụ thể sau: Chọn lần lượt: DHCP > DHCP Settings > DHCP Server > Disable > Save Chọn tiếp Network > LAN > đổi địa IP giống với địa mạng mà modem sử dụng, đồng thời tắt DHCP Chọn System Tool > Reboot > Reboot Như vậy, toàn hướng dẫn chi tiết cách cài đặt wifi TP-Link máy tính điện thoại đơn giản, dễ thực Người dùng thử tiến hành theo bước hướng dẫn để thành công kết cài đặt 4 Lắp đặt, thiết lập khai thác mạng Wifi Lựa chọn dịng thiết bị Một số hãng thiết bị phổ thơng kể đến TP-Link, Tenda, hay đơn giản modem nhà mạng Các dòng sản phẩm thường đáp ứng 10-15 kết nối đồng thời, phù hợp sử dụng xóm trọ, hộ gia đình, văn phịng cơng ty vừa nhỏ,… Với nhu cầu cao hơn, ta lựa chọn hãng thiết bị Unifi, Meraki, Aruba, Ruijie, Open Mesh,… Việc cấu hình phức tạp với nhiều tính nâng cao quản lý tập trung Cloud Controller Hệ thống wifi với dòng sản phẩm thường đôi với thiết bị router cân tải riêng hãng, router khác Juniper, Cisco, Draytek, Mikrotik,… để phục vụ số lượng người dùng từ vài trăm đến vài nghìn, với số lượng kết nối đồng thời thiết bị wifi tầm 50-100 Các địa điểm hay sử dụng hệ thống khách sạn, trung tâm hội nghị, kiện quảng trường, sân vận động, nhà xưởng, văn phịng cơng ty,… 2.Lựa chọn vị trí lắp đặt Như đề cập, sóng vơ tuyến sử dụng cho wifi gần giống với sóng vơ tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động thiết bị khác Chúng truyền phát tín hiệu tần số 2.4 GHz, GHz 60Ghz Tần số cao so với tần số sử dụng cho điện thoại di động, thiết bị cầm tay truyền hình Tần số cao cho phép tín hiệu mang theo nhiều liệu Vị trí lắp đặt yếu tố quan trọng, ảnh hưởng đến độ mạnh, yếu tín hiệu (sóng) wifi Thông thường, ta chọn đặt vị trị cao, thơng thống, trung tâm nhà, tránh vật cản tường, đồ vật kim loại để sóng wifi truyền xa Ngồi cần lưu ý không nên đặt thiết bị wifi gần lị vi sóng, thiết bị wifi khác,… làm sóng bị nhiễu, dẫn đến tín hiệu wifi khơng mong muốn Cấu hình Wifi Sử dụng, Khai thác - Sử dụng điện thoại máy tính để kết nối đến Wifi cách bắt sóng cắm trực tiếp dây cáp quang (đối với laptop)  ... đạt đến 4,6 Gbps Thiết kế mạng nhà doanh nghiệp * Thiết kế mạng Wifi nhà Mơ hình 1: Mạng wifi gia đình sử dụng cho điện thoại kết nối mạng Đây mơ hình mà thường gặp Nhà mạng kéo đường cáp quang... hạn khoảng định Với mạng wifi doanh nghiệp (Vừa lớn) thực theo kiểu kiến trúc mạng tập trung (centralized WLAN) Ở kiến trúc kiểm soát tập trung đời đầu vai trò phân bố kiểm sốt tập trung (centralized... theo % số gói tin bị (thiết bị đích khơng nhận từ thiết bị nguồn) tổng số gói tin gửi nhận hai thiết bị Thông số gây ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất tốc độ truyền tin, thiết bị mạng phải tiến