Bao mat du lieu trong mang wimax 132266

Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, công nghệ thông tin chứng kiến bùng nổ công nghệ mạng không dây Khả liên lạc không dây gần tất yếu thiết bị cầm tay (PDA), máy tính xách tay, điện thoại di động thiết bị số khác Với tính ưu việt vùng phục vụ kết nối linh động, khả triển khai nhanh chóng, giá thành ngày giảm Xu hướng kết nối không dây/vô tuyến ngày trở nên phổ cập kết nối mạng máy tính Với chiều hướng giá thành máy tính xách tay ngày giảm nhu cầu truy nhập Internet ngày tăng, nước phát triển dịch vụ truy nhập Internet không dây trở nên phổ cập, bạn ngồi tiền sảnh khách sạn truy nhập Internet từ máy tính xách tay cách dễ dàng thông qua kết nối không dây công nghệ dịch chuyển địa IP Công nghệ đem đến Bluetooth kết nối không dây, WiFi truy xuất Internet không dây, điện thoại di động Nhưng bên cạnh ưu điểm, công nghệ kết nối không dây cịn hạn chế chưa thật liên thơng với Vấn đề với truy nhập WiFi hotspot nhỏ, phủ sóng rải rác Cần có hệ thống khơng dây mà cung cấp tốc độ băng rộng cao khả phủ sóng lớn Đó WiMAX (Worldwide Interoperability Microwave Access) Nó biết đến IEEE 802.16 WiMAX công nghệ dựa tảng chuẩn tiến hóa cho mạng khơng dây điểm - đa điểm Là giải pháp cho mạng đô thị không dây băng rộng với phạm vi phủ sóng tới 50 km tốc độ bit lên tới 70 Mbps với kênh 20 MHz, bán kính cell từ 2-9 km Chuẩn thiết kế hoàn toàn với mục tiêu cung cấp trục kết nối trực tiếp mạng nội thị (Metropolitan Area Network-MAN) đạt băng thông Đan Hùng Sơn - KTVT 503102 Đồ án tốt nghiệp tương đương cáp, DSL, trục T1 phổ biến nay.Công nghệ WiMAX xu hướng cho tiêu chuẩn giao diện vô tuyến việc truy nhập không dây băng thông rộng cho thiết bị cố định, xách tay di động Chất lượng dịch vụ thiết lập cho kết nối, an ninh tốt, hỗ trợ multicast di động, sử dụng phổ tần cấp phép không cấp phép WiMAX thực nhà cung cấp dịch vụ nhà sản xuất quan tâm WiMAX phát triển dựa tảng công nghệ ghép kênh phân chia theo tần số trực giao Lợi ích WiMAX khả ghép kênh cao, nhà cung cấp dịch vụ dễ dàng cung cấp cho khách hàng dịch vụ truy nhập không dây Khả hoạt động NLOS Sự tiện lợi mạng không dây đặt thử thách lớn bảo mật đường truyền cho nhà quản trị mạng Ưu tiện lợi kết nối khơng dây bị giảm sút khó khăn nảy sinh bảo mật mạng Thách thức trở nên khó khăn với mạng có phạm vi rộng, khả di động WiMAX Vậy mạng WiMAX giải vấn đề bảo mật liệu nào? Lựa chọn đề tài: “Bảo mật liệu mạng WiMAX”, em muốn trình bày tổng quan mạng WiMAX vấn đề bảo mật liệu Dựa vào tài liệu tìm kiếm (chủ yếu dựa theo chuẩn WiMAX cố định), đồ án chia thành phần, chương, tóm tắt sau: Phần I: Tổng quan công nghệ WiMAX Chương 1: Giới thiệu chung mạng WiMAX Chương 2: Kiến trúc mạng Phần II: Bảo mật liệu Chương 3: Tổng quan bảo mật liệu Chương 4: Giao thức PKM Chương 5: Mã hóa liệu Đan Hùng Sơn - KTVT 503102 Đồ án tốt nghiệp Do hạn chế khả hiểu biết thời gian nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận bảo thầy cô bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, Ngày 10 tháng năm 2008 Sinh viên Đan Hùng Sơn Đan Hùng Sơn - KTVT 503102 Đồ án tốt nghiệp Phần I TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WiMAX Đan Hùng Sơn - KTVT 503102 Đồ án tốt nghiệp Chương GIỚI THIỆU CHUNG VỀ WiMAX 1.1 KHÁI NIỆM WiMAX hệ thống truy nhập vi ba có tính tương thích tồn cầu dựa sở tiêu chuẩn IEEE 802.16 Công nghệ WiMAX cung cấp phạm vi băng thông lớn họ chuẩn WiFi cung cấp thay khơng dây cho backhaul có dây triển khai last mile mà sử dụng modem cáp, công nghệ DSL, hệ thống T-x/E-x công nghệ OC-x WiMAX chuẩn không dây phát triển nhanh, hứa hẹn tạo khả kết nối băng thông rộng tốc độ cao cho mạng cố định lẫn mạng không dây di động, phạm vi phủ sóng mở rộng 2.2 ĐẶC ĐIỂM WiMAX thiết kế để trọng vào thách thức gắn với loại triển khai truy nhập có dây truyền thống như:  Backhaul Sử dụng anten điểm - điểm để nối nhiều hotspot với đến trạm gốc qua khoảng cách dài (đường kết nối điểm truy nhập WLAN mạng băng rộng cố định)  Last mile Sử dụng anten điểm - đa điểm để nối thuê bao thuộc nhà riêng doanh nghiệp tới trạm gốc WiMAX phát triển với nhiều mục tiêu quan tâm như:  Cấu trúc mềm dẻo: WiMAX hỗ trợ cấu trúc hệ thống bao gồm điểm đa điểm, công nghệ mesh phủ sóng khắp nơi MAC (điều khiển truy nhập phương tiện truyền dẫn) hỗ trợ điểm - đa điểm dịch vụ rộng khắp lập lịch khe thời gian cho SS (trạm thuê bao) Nếu có SS mạng, BS (trạm gốc) liên lạc với SS sở điểm - điểm Một BS cấu hình điểm - điểm sử dụng anten chùm hẹp để bao phủ Đan Hùng Sơn - KTVT 503102 Đồ án tốt nghiệp khoảng cách xa  Chất lượng dịch vụ QoS: WiMAX tối ưu động hỗn hợp lưu lượng mang Có loại dịch vụ hỗ trợ: dịch vụ cấp phát tự nguyện (UGS), dịch vụ hỏi vòng thời gian thực (rtPS), dịch vụ hỏi vịng khơng thời gian thực (nrtPS), nỗ lực tốt (BE).iMX  Triển khai nhanh: So sánh với triển khai giải pháp có dây, WiMAX u cầu khơng có xây dựng thiết lập bên ngồi Ví dụ, đào hố để tạo rãnh đường cáp khơng u cầu Các nhà vận hành mà có đăng ký để sử dụng dải tần đăng ký, dự kiến sử dụng dải tần khơng đăng ký, khơng cần đệ trình ứng dụng cho phủ  Dịch vụ đa mức: Cách thức nơi mà QoS phân phát nói chung dựa vào thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) nhà cung cấp dịch vụ người sử dụng cuối Chi tiết hơn, nhà cung cấp dịch vụ cung cấp SLA khác tới thuê bao khác nhau, chí tới người dùng khác sử dụng SS Cung cấp truy nhập băng rộng cố định khu vực đô thị ngoại ô, nơi chất lượng cáp đồng đưa vào khó khăn, khắc phục thiết bị số vùng mật độ thấp nơi mà nhân tố công nghệ kinh tế thực phát triển băng rộng thách thức  Tính tương thích: WiMAX dựa vào quốc tế, chuẩn khơng có tính chất rõ rệt nhà cung cấp, tạo dễ dàng người dùng cuối để truyền tải sử dụng SS họ vị trí khác nhau, với nhà cung cấp dịch vụ khác Tính tương thích bảo vệ đầu tư nhà vận hành ban đầu chọn lựa thiết bị từ nhà đại lý thiết bị tiếp tục đưa chi phí thiết bị xuống có chấp nhận đa số  Di động: IEEE 802.16e bổ sung thêm đặc điểm hỗ trợ khả di động Những cải tiến lớp vật lý OFDM (ghép kênh phân chia tần số trực giao) OFDMA (đa truy nhập phân chia tần số trực giao) để hỗ trợ thiết bị dịch vụ môi trường di động Những cải tiến bao gồm Đan Hùng Sơn - KTVT 503102 Đồ án tốt nghiệp OFDMA mở rộng được, MIMO (nhiều đầu nhiều đầu vào), hỗ trợ chế độ idle/sleep hand-off, cho phép khả di động đầy đủ tốc độ tới 160 km/h Mạng WiMAX di động cho phép người sử dụng truy cập Internet khơng dây băng thông rộng thành phố  Lợi nhuận: WiMAX dựa vào chuẩn quốc tế mở Sự chấp nhận đa số chuẩn sử dụng chi phí thấp, chip sản xuất hàng loạt, đưa chi phí giảm đột ngột giá cạnh tranh xảy cung cấp tiết kiệm chi phí đáng kể cho nhà cung cấp dịch vụ người sử dụng cuối Môi trường không dây sử dụng WiMAX cho phép nhà cung cấp dịch vụ phá vỡ chi phí gắn với triển khai có dây, thời gian cơng sức  Hoạt động NLOS: Khả hoạt động mạng WiMAX mà khơng địi hỏi tầm nhìn thẳng BS SS Khả giúp sản phẩm WiMAX phân phát dải thông rộng mơi trường NLOS  Phủ sóng rộng hơn: WiMAX hỗ trợ động nhiều mức điều chế bao gồm BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM Khi yêu cầu với khuếch đại công suất cao hoạt động với điều chế mức thấp (ví dụ BPSK QPSK) Các hệ thống WiMAX phủ sóng vùng địa lý rộng đường truyền BS SS không bị cản trở Mở rộng phạm vi bị giới hạn WLAN công cộng (hotspot) đến phạm vi rộng (hotzone) - cơng nghệ sử dụng nhà di chuyển Ở điều kiện tốt đạt phạm vi phủ sóng 50 km với tốc độ liệu bị hạ thấp (một vài Mbit/s), phạm vi phủ sóng điển hình gần km với CPE (NLOS) nhà gần 15 km với CPE nối với anten bên (LOS)  Dung lượng cao: Có thể đạt dung lượng 70 Mbit/s cho trạm gốc với kênh 20 MHz điều kiện truyền sóng tốt  Tính mở rộng Chuẩn 802.16-2004 hỗ trợ dải thông kênh tần số vô tuyến (RF) mềm dẻo sử dụng lại kênh tần số cách để tăng dung lượng mạng Chuẩn định rõ hỗ trợ TPC (điều khiển công suất phát) phép đo chất lượng kênh công cụ thêm vào để hỗ trợ sử Đan Hùng Sơn - KTVT 503102 Đồ án tốt nghiệp dụng phổ hiệu Chuẩn thiết kế để đạt tỷ lệ lên tới hàng trăm chí hàng nghìn người sử dụng kênh RF Các nhà vận hành cấp phát lại phổ qua hình quạt số thuê bao gia tăng Hỗ trợ nhiều kênh cho phép nhà chế tạo thiết bị cung cấp phương tiện để trọng vào phạm vi sử dụng phổ quy định cấp phát nói rõ nhà vận hành thị trường quốc tế thay đổi khác  Bảo mật: Bằng cách mã hóa liên kết vơ tuyến BS SS, sử dụng chuẩn mã hóa tiên tiến AES chế độ CCM, đảm bảo toàn vẹn liệu trao đổi qua giao diện vô tuyến Cung cấp cho nhà vận hành với bảo vệ mạnh chống lại hành vi đánh cắp dịch vụ.e 2.3 CÁC CHUẨN WiMAX 1.3.1 CHUẨN IEEE 802.16 - 2001 Chuẩn IEEE 802.16-2001 hồn thành vào tháng 10/2001 cơng bố vào 4/2002, định nghĩa đặc tả kỹ thuật giao diện không gian WirelessMAN™ cho mạng vùng đô thị Đặc điểm IEEE 802.16 - 2001:  Giao diện không gian cho hệ thống truy nhập không dây băng rộng cố định hoạt động dải tần 10-66 GHz, cần thỏa mãn tầm nhìn thẳng  Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-SC  Tốc độ bit: 32-134 Mbps với kênh 28 MHz  Điều chế QPSK, 16 QAM 64 QAM  Các dải thông kênh 20 MHz, 25 MHz, 28 MHz  Bán kính cell: 2-5 km  Kết nối có hướng, MAC TDM/TDMA, QoS, bảo mật 2.3.2 CHUẨN IEEE 802.16a Vì khó khăn triển khai chuẩn IEEE 802.16, hướng vào việc sử dụng tần số từ 10-66 GHz, dự án sửa đổi có tên IEEE 802.16a hoàn Đan Hùng Sơn - KTVT 503102 Đồ án tốt nghiệp thành vào tháng 11/2002 công bố vào tháng 4/2003 Chuẩn mở rộng hỗ trợ giao diện không gian cho tần số băng tần 2-11 GHz, bao gồm phổ cấp phép không cấp phép không cần thoả mãn điều kiện tầm nhìn thẳng Đặc điểm IEEE 802.16a sau:  Bổ sung 802.16, hiệu chỉnh MAC đặc điểm PHY thêm vào cho 2-11 GHz (NLOS)  Tốc độ bit: tới 70 Mbps với kênh 20 MHz  Điều chế OFDMA với 2048 sóng mang, OFDM 256 sóng mang, QPSK, 16 QAM, 64 QAM  Dải thơng kênh thay đổi 1,25 MHz 20 MHz  Bán kính cell: 6-9 km  Lớp vật lý PHY: WirelessMAN-OFDM, OFDMA, SCa  Các chức MAC thêm vào: hỗ trợ PHY OFDM OFDMA, hỗ trợ công nghệ Mesh, ARQ 2.3.3 CHUẨN IEEE 802.16 - 2004 Tháng 7/2004, chuẩn IEEE 802.16-2004 hay IEEE 802.16d thông qua, kết hợp chuẩn IEEE 802.16 - 2001, IEEE 802.16a, ứng dụng LOS dải tần số 10-66 GHz NLOS dải 2-11 GHz Khả vô tuyến bổ sung “beam forming” kênh OFDM 2.3.4 CHUẨN IEEE 802.16e Đầu năm 2005, chuẩn không dây băng thông rộng 802.16e với tên gọi Mobile WiMax phê chuẩn, cho phép trạm gốc kết nối tới thiết bị di chuyển Chuẩn giúp cho thiết bị từ nhà sản xuất làm việc, tương thích tốt với thiết bị từ nhà sản xuất khác 802.16e hoạt động băng tần nhỏ GHz, tốc độ lên tới 15 Mbps với kênh MHz, bán kính cell từ 2-5 km Đan Hùng Sơn - KTVT 503102 Đồ án tốt nghiệp WiMAX 802.16e có hỗ trợ hand-off roaming Sử dụng SOFDMA, cơng nghệ điều chế đa sóng mang Các nhà cung cấp dịch vụ mà triển khai 802.16e sử dụng mạng để cung cấp dịch vụ cố định 802.16e hỗ trợ cho SOFDMA cho phép số sóng mang thay đổi, ngồi mơ hình OFDM OFDMA Sự phân chia sóng mang mơ hình OFDMA thiết kế để tối thiểu ảnh hưởng nhiễu phía thiết bị người dùng với anten đa hướng Cụ thể hơn, 802.16e đưa hỗ trợ cải tiến hỗ trợ MIMO AAS, handoff cứng mềm Nó cải tiến khả tiết kiệm công suất cho thiết bị di động đặc điểm bảo mật linh hoạt 2.4 PHỔ WiMAX WiMAX phép hoạt động hai dải đăng ký không đăng ký 1.4.1 BĂNG TẦN ĐĂNG KÝ Các giải pháp đăng ký cung cấp ưu điểm chất lượng dịch vụ cải thiện cao giải pháp không đăng ký, chấp nhận NLOS tốt tần số thấp, có ngân quỹ công suất đường xuống rộng hỗ trợ anten nhà tốt Giải pháp đăng ký cho phép kiểm soát qua cách sử dụng phổ nhiễu 1.4.1.1 Băng tần đăng ký 2,5 GHz Đã cấp phát phần lớn giới, bao gồm bắc Mỹ, Mỹ Latin, đông tây Âu nhiều vùng châu Á - thái bình dương băng tần đăng ký Mỗi quốc gia thường cấp phát dải khác nhau, phổ cấp phát qua vùng từ 2,495 GHz đến 2,690 GHz Tổng phổ khả dụng 195 MHz, bao gồm dải phòng vệ kênh MDS, 2,495 GHz 2,690 GHz Hỗ trợ FDD, TDD Phổ đăng ký 22,5 MHz, block 16,5 MHz block MHz, tổng số đăng ký Đan Hùng Sơn - KTVT 503102