TRƯỜNG Đại học giao thông vận tải TP Hồ Chí Minh KHOA Công nghệ thông tin Bài tập lớn Chủ Đề Thiết kế một mạng không dây đơn giản cho một quán cafe Giáo viên hướng dẫn Phan Thị Hồng Nhung Sinh viê[.]
TRƯỜNG:Đại học giao thơng vận tải TP Hồ Chí Minh KHOA:Công nghệ thông tin - - Bài tập lớn Chủ Đề: Thiết kế mạng không dây đơn giản cho quán cafe Giáo viên hướng dẫn: Phan Thị Hồng Nhung Sinh viên thực :2051120098 – Nguyễn Trọng Duy -CN20A 2051120150 – Nguyễn Long Nhật-CN20B 2051120133 -Phạm Nguyễn Duy Khánh-CN20A 2051120201 – Đặng Thế Vỹ-CN20D 2051120181 – Nguyễn Huỳnh Gia Thạnh-CN20B HCM: 2022 MỤC LỤC Lời nói đầu … Mục lục … Phần 1: Tổng quan mạng không dây 1.1 Giởi thiệu mạng không dây 1.1.1 Mạng khơng dây gì? Mạng khơng dây (hay cịn gọi mạng Wi-Fi, mạng Wireless, 802.11) mạng kết nối thiết bị có khả thu phát sóng (như máy vỉ tính có gắn Adapter khơng dây, PDA, ) lại với không sử dụng dây dẫn mà sử dụng sóng vơ tuyến truyền dẫn khơng gian thơng qua trạm thu/phát sóng 1.1.2 Các ứng dụng Mạng Wireless Nên thiết lập Wireless nơi có tính chất tạm thời để làm việc nơi mạng Cable truyền thi công làm thâm mỹ quan: Như nhà cao tầng, khách sạn, bệnh viện, nhà hàng nơi mà khách hàng thường sử dụng mạng không dây với cường độ cao địi hỏi tính động cao Mạng Wireless kỹ thuật thay thể cho mạng LAN hữu tuyến, cung cấp mạng cuối với khoảng cách kết nối tối thiểu mạng xương sống mạng nhà người dùng di động quan 1.2 Nguyên lý hoạt động Mạng WLAN sử dụng sóng điện từ (vơ tuyến tia hồng ngoại) để truyền thông tin từ điểm sang điểm khác mà không dựa vào kết nối vật lý Các sóng vơ tuyến thường sóng mang vơ tuyến chúng thực chức phân phát lượng đơn giản tới máy thu xa Dữ liệu truyền chồng lên sóng mang vơ tuyến đề nhận lại máy thu Đó điều biên sóng mang theo thơng tin truyền Một đữ liệu chông (được điều chế) lên sóng mang vơ tuyến, tín hiệu vơ tuyến chiếm nhiều tần số đơn, tần số tốc độ truyền theo bit thông tin biển điệu thêm vào sóng mang Nhiều sóng mang vô tuyến tôn không gian thời điểm mà không nhiễu với chúng truyện tần số vô tuyến khác Đề nhận đỡ liệu, máy thu vô tuyến bắt sóng (hoặc chọn) tần số vơ tuyến xác định loại bỏ tất tín hiệu vơ tuyên khác tần số khác Trong cầu hình mạng WLAN tiêu biểu, thiết bị thu phát, gọi điểm truy cập (AP - aecess point), nỗi tới mạng nội dây từ vị trí cố định sử dụng cáp Ethernet chuẩn Điểm truy cập (access point) nhận, lưu vào nhớ đệm, truyền đữ liệu mạng WLAN sở hạ tầng mạng nỗi dây Một điểm truy cập đơn hỗ trợ nhóm nhỏ người sử dụng vận hành bên phạm vi vài mét tới vài chục mét Điêm truy cập (hoặc anten gắn tới nó) thơng thường gắn cao thực tế gắn nơi đâu miễn khoảng vô tuyến cân thu Các người dùng đầu cuối truy cập mạng WLAN thông qua card giao tiếp mạng WLAN, mà thực card PC máy: tính notebook, sử dụng card giao tiếp ISA PCI máy tính để bàn, thiết bị tích hợp hồn tồn bên máy tính cầm tay Các card giao tiếp mạng WLAN cung cấp giao diện hệ điều hành mạng (NOS) sóng trời ( qua anten) Bản chất kết nối không dây suốt với NOS 1.3 Ưu nhược điểm mạng không dây 1.3.1 Ưu điểm ( Lợi ích mạng Wireless) Độ tin tưởng cao nỗi mạng doanh nghiệp tăng trưởng mạnh mẽ mạng Internet địch vụ trực tuyến chứng mạnh mẽ lợi ích liệu tài nguyên dùng chung Với mạng Wireless, người dùng truy cập thông tin dùng chung mà khơng tìm kiếm chỗ để cắm vào, nhà quản lý mạng thiết lập bổ sung mạng mà không lắp đặt chuyên dây Mạng Wireless cung cấp hiệu suất sau: khả phục vụ, tiện nghi, lợi phí mạng nối dây truyền thông - Khả lưu động cải thiện hiệu suất dịch vụ: Các hệ thống mạng Wireless cung cấp truy cập thông tin thời gian thực đâu cho người dùng mạng tổ chức họ Khả lưu động hỗ trợ hội hiệu suất dịch vụ mà mạng nối dây thực - Đơn giản tốc độ nhanh cài đặt: Cài đặt hệ thống mạng Wireless nhanh dễ dàng loại trừ nhu câu kéo dây qua tường trần nhà -Linh hoạt cài đặt: Công nghệ không dây cho phép mạng đến nơi mà mạng nối dây -Giảm bớt giá thành sở hữu: Trong đầu tư ban đầu phần cứng cân cho mạng Wireless có giá thành cao phí phân cứng mạng LAN hữu tuyến, chi phí cài đặt tồn giá thành tính theo tuổi thọ thấp đáng kể -Tính linh hoạt: Các hệ thống mạng Wireless định hình theo kiểu topo khác để đáp ứng nhu câu ứng dụng cài đặt cụ thể Cầu hình mạng đễ thay đổi từ mạng độc lập phù hợp với số nhỏ người dùng đến mạng sở hạ tâng với hàng nghìn người sử dụng vùng rộng lớn 1.3.2 Nhược điểm -Bảo mật: Môi trường kết nỗi không dây khơng khí nên khả bị cơng người dùng cao - Phạm vi: Một mạng chuẩn §02.11g với thiết bị chuẩn hoạt động tốt phạm vi vài chục mét Nó phù hợp nhà, với nhà lớn khơng đáp ứng nhu câu Để đáp ứng cân phải mua thêm Repeater hay access point, dẫn đến phí gia tăng Vì sử dụng sóng vơ tuyến đề truyền thơng nên việc bị nhiễu, tín hiệu bị giảm tác động thiết bị khác(lò vi sóng, ) khơng tránh khỏi Làm giảm đáng kế hiệu hoạt động mạng -Tốc độ: Tốc độ mạng không dây (1- 125 Mbps) chậm so với mạng sử dụng cáp(100Mbps đến hàng Gbps) 1.4 So sánh mạng khơng dây mạng có dây 1.4.1 Phạm vi ứng dụng Mạng có dây Có thể ứng dụng tất mơ hình mạng nhỏ, trung bình, lớn, lớn Gặp khó khăn nơi xa xơi, địa hình phức tạp, nơi khơng ổn định, khó kéo dây, đường truyền Chủ yếu mơ hình mạng nhỏ trung bình, với mơ hình lớn phải kết hợp với mạng có dây Có thể triển khai nơi khơng thuận tiện địa hình, khơng ổn định, khơng triển khai mạng có dây 1.4.2 Độ phức tạp kỹ thuật Mạng có dây - Độ phức tạp kỹ thuật tuỳ thuộc loại cụ thể Mạng không dây Độ phức tạp kỹ thuật tùy thuộc vào loại mạng cụ thể Xu hướng tạo khả thiết lập thông số truyền sóng vơ tuyến thiết bị ngày đơn giản 1.4.3 Độ tin cậy Mạng có dây - Khả chịu ảnh hưởng khách quan bên thời tiết, khí hậu tốt Chịu nhiều cơng đa dạng, phức tạp, nguy hiểm kẻ phá hoại vơ tình cố tình Ít nguy ảnh hưởng sức khỏe Mạng không dây Bị ảnh hưởng yếu tố bên ngồi mơi trường truyền sóng cản nhiễu thời tiết Chịu nhiều công đa dạng, phức tạp, nguy hiểm kẻ phá hoại vơ tình cố tình, nguy mạng có dây Cịn tiếp tục phân tích khả ảnh hưởng đến sức khỏe 1.4.4 Lắp đặt triển khai Mạng có dây + + Lắp đặt triển khai tốn nhiều thời gian chi phí Mạng khơng dây Lắp đặt triển khai hệ thống dễ dàng, đơn giản, nhanh chóng 1.4.5 Tính linh hoạt, khả thay đổi, phát triển Mạng có dây Vì hệ thống kết nối cố định nên tính linh hoạt kém, khó thay đổi, nâng cấp, phát triển Mạng khơng dây Vì hệ thống kết nối di động nên linh hoạt, dễ dàng thay đổi, nâng cấp, phát triển 1.4.6 Giá Mạng có dây Giá tuỳ thuộc vào mơ hình mạng cụ thể Mạng khơng dây Thường giá thành thiết bị cao so với mạng có dây Nhưng xu hướng ngày giảm chênh lệch giá 1.5 Các thiết bị cần thiết để xây dựng mạng LAN không dây Các thiết bị cần thiết để xây dựng mạng LAN khơng dây -Máy tính có gắn Adapter Wireless -Aecess Point (đề kết nỗi máy tính thành mạng LAN) -Nếu muốn cho hệ thơng mạng có thê kết nối Internet cần có đường dây cáp kết nỗi từ nhà cung cấp dịch vụ Internet tới modem Wireless 1.6 Các chuẩn mạng không dây Năm 1997, viện kỹ sư điện điện tử IEEE đưa chuẩn mạng cục không (WLAN) đâu tiên — gọi 802.11 theo tên nhóm giám sát phát triển chuẩn Lúc này, 802.11 sử dụng tân số 2,4 GHz dùng kỹ thuật trải phô trực tiếp ( Direct- Sequence Spread Spectrum-DSSS) hỗ trợ băng thông đa Mbps - tốc độ chậm cho hầu hết ứng dụng Vì lý đó, sản phẩm chuẩn khơng dây khơng cịn sản xuất Trải phổ : Đa số hệ thông mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ, kỹ thuật tần số vô tuyến băng rộng mà trước phát triển quân đội hệ thông truyền thông tin cậy, an toàn, trọng yếu Sự trải phổ thiết kế hiệu với đánh đổi dải thông lấy độ tin cậy, khả tích hợp, bảo mật Nói cách khác, sử dụng nhiều băng thông trường hợp truyền băng hẹp, đổi lại tạo tín hiệu mạnh nên đễ phát hơn, miễn máy thu biết tham số tín hiệu trải phổ máy phát Nêu máy thu không chỉnh tân số, tín hiệu trải phổ giống nhiễu Có hai kiểu trải phổ truyền vô tuyến: nhảy tân chuỗi trực tiếp 1.6.1 Chuẩn 802.11a -Chuẩn 802.11a: IEEE đưa chuẩn mở rộng thứ hai dựa vào 802.11 802.11a Chuẩn 802.11a sử dụng tân số 5GHz, tốc độ 54Mbps Chuẩn §02.11a sử dụng kỹ thuật trải phơ khác với chuẩn 802.11b, kỹ thuật trải phổ theo phương pháp đa phân chia tần số trực giao (Orthogonal Frequeney Division Multiplexing-OEDM) Đây coi kỹ thuật trội so với trải phô trực tiếp (DSSS) Do phí cao hơn, 802.11a thường dùng mạng doanh nghiệp, ngược lại, 802.11b thích hợp cho nhu cầu gia đình Tuy nhiên, số cao tần số chuẩn 802.11b nên tín hiệu 802.11a gặp nhiều khó khăn xuyên tường vật chất cản khác Vùng phủ sóng từ 30-70 m Do 802.11a 802.11b sử dụng tân số khác nhau, hai cơng nghệ khơng tương thích với Một vài hãng sản xuất bắt đâu cho đời sản phẩm “lai” 802.11a /b, sản phâm đơn thuân đơn cung cấp chuẩn sóng Wi-Fi lúc (máy trạm dùng chuẩn kết nối theo chuẩn đó) -Ưu nhược điểm chuẩn 802.11a + Ưu điểm:Tốc độ cao, với tân số 5GHz tránh xuyên nhiễu từ thiết bị khác + Nhược điểm: Giá thành đắt tầm phủ sóng ngắn dễ bị che khuất, hoạt động tân số 5GHz, tốc độ truyền tải lên đến 54Mbps không xuyên qua vật cản Hiện dạng chuẩn sử dụng 1.6.2 Chuẩn 802.11b -Từ tháng năm 1999, IEEE mở rộng chuẩn 802.11 ban đầu tạo đặc tả kỹ thuật cho 802.11b Chuẩn 802.11b hỗ trợ băng thông 11Mbps, ngang với tốc độ Ethernet thời Đây chuẩn WLAN lần đâu tiên chấp nhận thị trường, sử dụng tần số 2,4 GHz Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật điều chế khoá mã bù (Compementary Code Keying ~ CCK) dùng kỹ thuật trải phô trực tiếp giống chuân 802.11 nguyên Với lợi thể tân số (băng tần nghiệp dư ISM 2,4GHz), hãng sản xuất sử dụng tần số đề giảm phí sản xuất, tốc độ truyền tải với tốc độ thấp 802.11a, vùng phủ sóng từ 100-300m Hai chuẩn 802.11a 802.11b khơng tương thích với "Nhưng tình trạng lộn xộn lại xảy ra, 802.11b bị nhiễu lị vi sóng, điện thoại dụng cụ khác sử dụng tân số 2,4 GHz Tuy nhiên, cách lắp đặt 802.11b khoảng cách hợp lý dễ dàng tránh nhiều -Ưu nhược điểm chuẩn 802.11b + Ưu điểm: Giá thành thấp nhất, tâm phủ sóng tốt khơng dễ bị che khuất + Nhược điểm: Tốc độ tơi đa thấp, bị nhiễu thiết bị gia dụng 1.6.3 Chuẩn 802.11g -Năm 2002 2003, sản phẩm WLAN hỗ trợ chuân gọi 802.11g, đánh giá cao thị trường, chuẩn cô gắng kết hợp tốt 802.11a 802.11b Chuẩn 802.11g hỗ trợ băng thông 54Mbps sử dụng tần số 2⁄4GHz cho phạm vi phủ sóng lớn 802.11b, nghĩa điểm truy cập (access point — AP) 802.11g làm việc với card mạng WiFi chuẩn 802.11b Tháng 7-2003, IEEE phê chuẩn 802.11g Chuẩn sử dụng phương thức điều chế OFDM tương tự 802.11a lại dùng tân số 2,4GHz giống với chuân 802.11b Chuẩn đạt tốc độ 54Mbps có khả tương thích ngược với chuẩn 802.11b khơng tương thích với chuẩn §02.11a Vùng phủ sóng khoảng 30-40m Chn §02.11g phổ biển vùng phủ sóng khoảng 30-140m hỗ trợ cách tận dụng nhiêu tín hiệu khơng dây anten (gọi công nghệ MIMO (Multiple Input and Muliple Output)) Khi chuẩn hoàn thành, 802.11n hỗ trợ tốc độ lên đến 248 Mbps 802.11n cho tâm phủ sóng tốt chuân Wi-Fi trước nhờ tăng cường độ tín hiệu Các thiết bị 802.11n tương thích ngược với §02.11g, hoạt động hai tần số2,4GHz 5GHz Vùng phủ sóng rộng khoảng 70-250m -Ưu nhược điểm chuẩn 802.11n + Ưu điểm: Tốc độ nhanh nhất, vùng phủ sóng tốt nhất, trở kháng lớn đề chồng nhiễu từ tác động môi trường + Nhược điểm: Chuẩn chưa ban bồ, giá cao §02.11g, sử dụng nhiều lng tín hiệu có thê gây nhiễu với thiết bị 802.11b/g kế cận -Ngoài chuẩn Wi-Fi chung trên, cịn vài cơng nghệ mạng khơng dây khác tồn Các chuẩn nhóm 802.11 giống 802.11h 802.11j mở rộng công nghệ Wi-Fi, chuẩn phục vụ cho mục đích cụ thẻ Bluetooh cơng nghệ mạng khơng dây khác Công nghệ hỗ trợ phạm vi hẹp (xấp xi 10m) băng thông thấp (1-3Mbps) thiết kế cho thiết bị mạng lượng thấp máy cảm tay Giá thành sản phẩm thấp phân cứng Bluetooh hấp dẫn hãng sản xuất lĩnh vực WiMax phát triển riêng với Wi-Fi WiMax thiết kế nhằm kết nỗi mạng phạm vi rộng (hàng trăm km) 1.7 Các mơ hình kết nối mạng khơng dây 1.7.1 Ad-hoc Cịn gọi dạng Peer-to-Peer, mơ hình máy tính kết nối trực tiếp với nhau, số máy tối đa theo lý thuyết Tuy nhiên thực tế sử dụng tốc độ tương đối chậm Yêu cầu thiết bị: + Máy vi tính (PC hay Laptop) + Card wireless để sử dụng tính Ad-hoc phải khai báo Windows sử dụng tính này, đồng thời card wireless phải hỗ trợ, có số card wireless khơng hỗ trợ tính 1.7.2 Infrastructure Là mơ hình thơng dụng nay: bao gồm access point đóng vai trị thu phát tín hiệu, ngun tắc đóng vai trị tương tự Hub mạng LAN truyền thống Access Point điểm tầm trung nhận tín hiệu sóng, đồng thời chuyển phát tín hiệu sóng với máy cần nhận - Yêu cầu thiết bị: - Máy tính PC hayLaptop) + Access Point Card wireless Mơ hình thực tế sử dụng: Ghi chú: Internet Modem thông thường Modem ADSL, nhiên thị trường có dạng Modem ADSL tích hợp sẵn tính Wireless thiết bị, lúc mơ hình cịn Internet Modem 1.8 Bảo mật mạng khơng dây - Đối với quan, doanh nghiệp mà an ninh yếu tố quan trọng Chính Phủ, bộ, nghành tài ngân hang nên sử dụng phương pháp mạnh chứng thực theo mô hình khố cơng khai kết hợp với mã hố WPA2 - Đối với quan khác Khi chưa đủ điều kiện thiết lập hệ thống Wi-Fi an ninh theo mơ hình khoả cơng khai, nên kết hợp nhiều biện pháp Ngồi ra, nên tách mạng Wi-Fi thành vùng riêng (ví dụ tạo nên VLAN cho Wi-Fi) quy định để hạn chế tối đa truy cập không cần thiết từ mạng Wi-Fi Khi áp dụng biện pháp này, thấy độ an ninh hệ thống phụ thuộc vào việc đảm bảo tính bí mật khóa Như vậy, yếu tố người định mức độ an ninh hệ thống - Đối với hệ thống mạng Wi-Fi gia đình: nên kết hợp đồng thời biện pháp chứng thực mã hóa, chẳng hạn áp dụng lọc địa MAC với mã hóa dùng WPA2, Do sử dụng nội gia đình, vấn đề quản lý khóa WPA2 đơn giản nhiều giải pháp phù hợp - Tại nơi công cộng Khi sử dụng Wi-fi nơi ngồi quan, ví dụ quán cafe wifi, sân bay, hệ thống thường không áp dụng biện pháp đảm bảo an ninh bạn can thiệp để thay đổi điều này, nên phải tự lo cho số biện pháp: dùng firewall cá nhân để ngăn chặn tối đa truy nhập bất hợp pháp vào máy thông tin gửi phải đặt mật kết nối hệ thống quan thiết phải sử dụng mã hoá VPN đặc biệt bạn cần phải cập nhật đầy đủ vá lỗi cho phần mềm sử dụng máy, khơng tất biện pháp trở nên vơ nghĩa + Phịng chống truy cập bất hợp pháp: Lọc địa MAC Thơng thường, máy tính có địa MAC MAC address) tương ứng với card mạng Nhiều hệ thống Wi-Fi cho phép cấu hình máy có địa MAC nằm danh sách định nghĩa AP phép truy cập vào mạng + Một biện pháp hạn chế truy cập bất hợp pháp lọc theo địa MAC MAC Filtering) Phương pháp hạn chế truy cập bất hợp pháp Firewall (Tvòng lia) + Quản lý bảo mật CSM (Content Security Management) cho dụng tán gầu IM (MSN, YMI, ICQ ) chia sė ngang hang P2P (SoulSeek, eDonkey, BitTorrent ) lọc nội dung URL Web +Lọc gói tin IP thơng qua sách lọc gói + Chống lại DoS Ddos + Phịng chống mạo danh địa IP + Thông báo E-Mail ghi nhận thông qua phần mềm Syslog + Gán IP cố định theo địa MAC VPN (Mạng riêng ảo) + VPN Server với 32 kênh đồng thời theo dạng:Remote Dial-In User LAN-to-LAN + Giao thức PPTP, L2TP, Psec + Mã hóa AES, MPPE Hardware-Based DES3DES + Định danh: MD5, SHA-1 +Có chế mã hóa xác thực IKE Khóa chia sẻ chữ ký điện tử 1.9 Tiến trình thiết kế mạng khơng dây 1.9.1 Đối tượng Cơng ty, văn phịng, ngân hàng, trường học, Các phòng máy dịch vụ Internet, Games 1.9.2 Khảo sát thiết kế hệ thống kết nối - Khảo sát ghi nhận thông tin khách hàng - Mục đích sử dụng khách hàng yêu cầu thiết bị - Khảo sát mặt bằng, kết cấu tồ nhà vị trí lắp đặt thiết bị - Điều kiện thi công chủng loại vật liệu thi công (cable, ống nẹp, khoan, ) - Các điều kiện ảnh hưởng đến hệ thống (độ ẩm, ổn định, ) - Loại thiết bị dùng (biểu giá, tính kỹ thuật, thời hạn bảo hành, ) - Các linh kiện kèm 1.9.3 Phân bổ thời gian - Khảo sát vẽ phác thảo sơ đồ mạng: Tuỳ theo số lượng máy, mơ hình mạng, mơi trường làm việc (? ngày) - Lập hồ sơ khảo sát kỹ thuật: (7 ngày) - Thi công: Tuỳ thuộc khối lượng cơng trình (? ngày) 1.9.4 Lắp đặt hệ thống - Lắp đặt máy tính thiết bị ngoại vi vào hệ thống - Chọn mơ hình mạng: Domain hay Workgroup - Cài đặt hệ thống (cài đặt HĐH cho Server client) Cài đặt chương trình, dịch vụ mạng, chia sẻ tài nguyên máy - Tạo nhóm người dùng (theo phịng ban, theo tính chất công việc) Thiết lập tài khoản người dùng, phân quyền người dùng 1.9.5 Chuyển giao công nghệ - Kiểm tra tương thích ổn định hệ thống - Nghiệm thu hệ thống - Chuyển giao hồ sơ thiết bị (phiếu bảo hành, tài liệu kỹ thuật, ) - Chuyển giao hồ sơ thiết kế lắp đặt sơ đồ mạng - Hướng dẫn sử dụng quản trị mạng 1.9.6 Bảo trì hệ thống - Lập kế hoạch bảo trì nâng cấp hệ thống - Thời gian bảo trì: Bảo trì nâng cấp hệ thống định kỳ theo tuần, tháng, quý, năm Phần 2: Thiết kế xây dựng mạng không dây cho quán café