Bài luận này sẽ tổng quan về mạng máy tính và các vấn đề liênquan, cũng như đưa ra các ứng dụng của mạng không dây trong cuộc sống bao gồm cácchương như sau: Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ HỌC
GIỚI THIỆU VỀ HỌC PHẦN, KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ MẠNG MÁY TÍNH
Công nghệ thông tin là gì? (Information technology)
Hình 1.1 Công nghệ thông tin
Tại Việt Nam, chúng ta hiểu rằng công nghệ thông tin là tập hợp các phương pháp khoa học, các phương tiện và công cụ kỹ thuật hiện đại - chủ yếu là kỹ thuật máy tính và viễn thông - nhằm tổ chức khai thác và sử dụng có hiệu quả các nguồn tài nguyên thông tin rất phong phú và tiềm năng trong mọi lĩnh vực hoạt động của con người và xã hội.
CNTT đóng vai trò chủ đạo trong việc quản lý công nghệ và mở ra nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau của công nghệ Bất kỳ dữ liệu, thông tin hay kiến thức nào khi được thể hiện dưới định dạng có thể trực quan hóa thông qua bất kỳ phương tiện phân phối đa phương tiện nào đều được xem là một phần của lĩnh vực công nghệ thông tin.
Lịch sử của công nghệ thông tin
Công nghệ thông tin từ lâu đã là động lực thúc đẩy phát triển kinh tế năng suất và hiệu quả, là chất xúc tác cho sự đổi mới trong cả nền kinh tế toàn cầu và nền kinh tế của các quốc gia khác Nhờ có CNTT, hàng triệu công việc được tạo ra, loài người cũng được tăng tiến hơn về chất lượng cuộc sống Ở mọi lĩnh vực trong xã hội, CNTT đều có thể góp sức và nâng cao hiệu năng Trong suốt thời kì phát triển, công nghệ thông tin đang trải qua 3 thời kì và chúng ta đang ở thời kì hiện tại
1.2.1 Thời kì sơ khai (3000 BC - 1400 AD)
Khi loài người đầu tiên học cách để giao tiếp, đây cũng là thời kỳ đầu tiên của công nghệ thông tin, loài người đã khắc các biểu tượng vào đá để làm dấu hiệu gửi thông tin Ngoài ra, vào khoảng thời gian này, bảng tính đầu tiên sử dụng hệ thống số đã được tạo.
1.2.2 Thời kì Công cụ hóa (1450 - 1840)
Lúc này, ngành công nghệ thông tin đã có những bước đi dài hơn và không còn mơ hồ như ở thời kỳ sơ khai Chiếc máy tính đầu tiên trong lịch sử xuất hiện trong thời gian này, cụ thể là vào những năm 1640 bởi Blaise Pascal.
Hình 1.2 Chiếc máy tính đầu tiên trên thế giới Chiếc máy tính cơ học đầu tiên mang tên “Pascaline”.
Chiếc máy tính có thể thực hiện những phép tính cơ bản Pasacaline còn được gọi là máy số học.
Sự xuất hiện của radio, điện thoại, mã Morse…đã làm chao đảo xã hội ở thời kì này Ở giai đoạn này, sự hình thành của ngành công nghệ thông tin, khoa học máy tính càng rõ ràng, tạo nền móng vững chắc Đặc biệt là sự góp mặt của máy vi tính điện tử số đầu tiên của nhân loại được gọi là ENIAC Với kích thước khủng: cao 2.8 mét, dài 20 mét và khả năng thực hiện 5000 phép toán cộng trong 1 giây
Hình 1.3 ENIAC tại trường đại học Pennsylvania vào năm 1946
1.2.4 Thời kì hiện đại (1940 - nay)
Từ khi ra đời máy tính ENIAC, trải qua 5 thế hệ, máy tính nói chung đã đạt được những tiến bộ đáng kể Máy tính hiện đại trở nên nhỏ gọn hơn hẳn, với khả năng thực hiện hàng tỷ phép tính mỗi giây Đến nay, chỉ với trọng lượng khoảng 1kg, một chiếc laptop có thể tích hợp đầy đủ các chức năng, trở thành trợ thủ đắc lực cho học tập và công việc.
Năm 1969 đánh dấu sự ra đời của Internet, tuy nhiên, phải đến năm 1991 với sự phát triển của World Wide Web, Internet mới có bước chuyển mình đáng kể Sau đó, công nghệ tiếp tục tăng trưởng nhanh chóng, tạo ra vô số ngành công nghiệp tiềm năng mới Ngày nay, Dữ liệu lớn và Trí tuệ nhân tạo nổi lên như hai lĩnh vực nổi bật nhất.
Các khái niệm cơ bản về công nghệ thông tin
Tin học là nghiên cứu khoa học về xử lý thông tin trên máy tính và nghiên cứu về máy tính.
Công nghệ thông tin đôi khi được gọi là công nghệ thông tin và truyền thông (ICT), là nghiên cứu và ứng dụng máy tính kết hợp với hệ thống truyền thông để lưu trữ, truy xuất, xử lý và truyền thông tin
Máy tính thực hiện chương trình để tiếp nhận, xử lý dữ liệu và tạo thông tin Các chương trình là chuỗi hướng dẫn được lưu trữ trong bộ nhớ và máy tính tuân thủ theo để thực hiện các tác vụ đã định sẵn.
Hệ thống thông tin là những gì được tạo nên từ những nghiên cứu về lĩnh vựcCNTT.
Các khái niệm về hệ thống thông tin
1.4.1 Các phần hệ thống thông tin (Information Systems)
Hệ thống thông tin gồm có 6 phần:
Phần cứng là tất cả trang thiết bị vật lý trong máy tính và được điều khiển bằng phần mềm Phần cứng gồm:
Hình 1.6 Các thiết bị vật lý của máy tính
Chi phí phần cứng đã giảm nhanh chóng trong khi tốc độ và dung lượng lưu trữ của nó tăng lên đáng kể Tuy nhiên, tác động của việc sử dụng phần cứng đối với môi trường là một mối quan tâm lớn hiện nay Ngày nay, các dịch vụ lưu trữ được cung cấp từ đám mây, có thể được truy cập từ các mạng viễn thông.
Là chương trình máy tính, là các dãy lệnh điều khiển cho máy tính xử lý dữ liệu để tạo ra thông tin mong muốn Những chương trình này được viết bởi lập trình viên, với sự giúp đỡ của ngôn ngữ lập trình.
Hình 1.7 Phần mềm hệ thống (bên trái) và phần mềm ứng dụng (bên phải)
Bảng 1- 1 Phần mềm hệ thống và phần mềm ứng dụng
- Phần mềm hệ thống hay còn gòn là phần mềm máy tính
- Được thiết kế để vận hành, điều khiển phần
- Được thiết kế dựa vào nhu cầu sử dụng và cứng máy tính chạy trên mọi nền tảng thông minh.
- Là các qui tắc các hướng dẫn về cách sử dụng và vận hành máy tính, phần mềm Được tạo bởi các nhà phát triển phần cứng và phần mềm trong công ty, những người đã ghi lại thông tin.
- Những tài liệu được cung cấp ở định dạng in hoặc điện tử.
Dữ liệu, thông tin và tri thức
- Data là những: số liệu, văn bản, ký hiệu, âm thanh, hình ảnh…
-> Các dữ liệu thô và chưa được xử lý
- Thông tin: dữ liệu đã được xử lý, thường là xử lý theo nhu cầu người dùng
- Kiến thức: là tất cả những gì tích lũy được nhờ trải nghiệm và giáo dục Những thứ đó có thể là dữ kiện, là kỹ năng, hiểu biết…
- Thông tin được lưu trữ dưới dạng tệp file Ngoài ra, mọi dữ liệu được đưa vào máy tính đều được mã hóa trở thành số nhị phân (bit).
- Được xem là thành phần cần thiết của IS.
- End users: là những người nâng cao năng suất công việc bằng cách ứng dụng máy tính và hệ thống thông tin Điển hình là những người có hiểu biết sơ đẳng về công nghệ thông tin và khả năng tin học.
- Administrators: Người có kỹ năng và hiểu biết chuyên sâu về công nghệ thông tin Kết nối mạng (Connectivity)
- Kết nối mạng: là kết nối giúp chia sẻ, kết nối với máy tính khác.
- Mạng máy tính: là cơ chế giao tiếp giữa hai hoặc nhiều máy tính
- Internet: hiện tại là mạng máy tính viễn thông lớn nhất với quy mô toàn thế giới
- Web: nơi cung cấp các dịch vụ đa phương tiện, các tiện ích có trên Internet cho người dùng.
- Điện toán đám mây: là dịch vụ cho phép người dùng sử dụng Internet và Web để chuyển những dữ liệu từ máy tính của họ lên Internet.
- Truyền thông không dây (Wireless Communication): là cách kết nối mạng phổ biến nhất cho tới thời điểm hiện tại.
- Internet của vạn vật: là một mạng kết nối internet gồm các vật thể vật lý được trang bị cảm biến, phần mềm và công nghệ khác Các mục này có khả năng giao tiếp trong thời gian thực thông qua mạng với các hệ thống và thiết bị được liên kết khác.
1.4.2 Kết nối mạng vấn đề cần khai thác
Những khái niệm trên chỉ mang tính chất giúp hình dung được một mạng lưới chặt chẽ của công nghệ thông tin, và ở bài luận này, chúng ta chủ yếu tập trung vào khai thác về kết nối mạng và các vấn đề kết nối mạng. Điều kiện để có được một kết nối mạng
Phải có thông tin cùng chia sẻ.
Các máy tính đơn lẻ phải được kết nối với nhau qua đường truyền thông (có thể là vô tuyến (Wireless - không dây) hoặc hữu tuyến (Wired – có dây).
Hệ thống trên đường truyền phải tuân theo các quy tắc truyền thông chung gọi là các giao thức (Protocol).
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MẠNG MÁY TÍNH
Sự hình thành và phát triển Mạng máy tính
Nhiều người có thể nghĩ máy tính và mạng máy tính luôn song hành cùng nhau qua các chặng đường phát triển nhưng lịch sự hình thành của hai đối tượng này là tách biệt và độc lập lẫn nhau Trên thực tế, hầu hết các máy tính được con người sử dụng từ trước năm
1970 đều hoạt động đơn độc và không có sự kết nối liên kết lẫn nhau hay còn gọi là mạng máy tính Tuy nhiên với sự xuất hiện ngày càng nhiều của các máy tính lớn (Mainframe Computer) và mật độ bao phủ của các thiết bị máy tính di động như các máy tính bàn và điện thoại di động đã góp phần làm động lực thúc đẩy sự ra đời của mạng máy tính Khi nhu cầu chia sẻ thông tin và tài nguyên giữa các thiết bị máy tính tăng đi kèm theo sự tiến bộ trong các lĩnh vực khoa học lúc đó đã tạo nên tiền đề cho các phát minh, những phát minh ấy sau này lại là tiền thân của mạng máy tính.
Hình 2 1 Máy Tính Lớn (Mainframe)
Hình 2 2 Máy tính và điện thoại ở thập niên 70
Sự hình thành của mạng máy tính theo như chúng ta biết ngày nay được công nhận là kế thừa thành tựu của quá trình phát triển mạng lưới ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network) vào khoảng giữa thập niên 60 và 70 Leonard Kleinrock, nhà nghiên cứu khoa học máy tính người Mỹ là người tiên phong trong lý thuyết toán học về mạng gói (packets network) – công nghệ nền tảng cho mạng Internet.
Hình 2 3 Nhà nghiên cứu khoa học Leonard Kleinrock
Vào năm 1961, mạng điện thoại hiện đang là loại mạng có ảnh hưởng nhất trên toàn cầu, thông tin được truyền từ người gửi đến người nhận bằng cách sử dụng CircuitSwitching (Chuyển Mạch Kênh) Ông đã đề xuất ý tưởng về ARPANET (một trong những mạng máy tính lâu đời nhất) Khi máy tính bắt đầu chiếm vị thế quan trọng hơn và giá tiền của chúng có sự gia tăng nhanh chóng, người sử dụng máy tính cần phải kết nối các máy tính này để chia sẻ với những người dùng có mặt ở các vị trí địa lý khác nhau.
Các nhóm nghiên cứu độc lập làm việc ở những khu vực khác nhau trên thế giới, bao gồm Leonard Kleinrock, Paul Baran và Donald Davies, đã phát minh ra Chuyển mạch gói (Packet Switching) như một giải pháp thay thế cho Chuyển mạch kênh (Circuit Switching) Nghiên cứu của Kleinrock chứng minh hiệu quả của Chuyển mạch gói khi xử lý lưu lượng dữ liệu lớn bằng cách sử dụng Lý thuyết xếp hàng (Queuing Theory).
Hình 2 5 Chuyển Mạch Gói (Packet Switching)
Tại Viện Rand, Paul Baran được xem như cha đẻ của mạng Internet vì đã sáng chế raMạng Chuyển Gói (Packet-Switched Network), làm cơ sở phát triển cho mạng Internet ra đời Vị kỹ sư người Mỹ gốc Ba Lan đồng thời tiến hành việc nghiên cứu việc sử dụngChuyển Mạch Gói vào các vấn đề quân sự liên quan đến Chiến tranh Lạnh Một mối quan ngại được cân nhắc là cả nhà máy điện thoại đường dài cũng như mạng lưới chỉ huy và kiểm soát quân sự cơ bản sẽ bị tiêu hủy sau một cuộc tấn công hạt nhân Mặc dù hầu hết các liên kết sẽ không bị hư hại, nhưng các cơ sở chuyển mạch tập trung sẽ bị phá hủy bởi vũ khí của kẻ thù Do đó, Baran đã nghĩ ra một hệ thống không có bộ chuyển mạch tập trung và có thể hoạt động ngay cả khi nhiều liên kết và nút chuyển mạch của nó đã bị phá hủy Baran cũng xây dựng khái niệm chia thông tin thành “các khối thông tin (message blocks)” trước khi gửi chúng ra ngoài mạng Mỗi khối sẽ được gửi riêng và nối lại thành một tổng thể khi chúng được nhận tại điểm đến Trong khi đó, những khái niệm đầu tiên về Chuyển Mạch Gói cũng đang được phát triển tại Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia ở Anh bởi Donald Davies và Roger Scantlebury Donald Davies đã độc lập phát minh ra một hệ thống tương tự, nhưng ông gọi các khối thông tin (message blocks) là “các gói (packets)”, một thuật ngữ cuối cùng đã được sử dụng thay cho các khối tin nhắn của Baran.
Năm 1969, lần đầu tiên chuyển mạch gói được ARPANET sử dụng ARPANET bắt đầu phát triển vào năm 1966 và UCLA (University of California Los Angeles) và SRI (Stanford Research Institute) là hai nút mạng đầu tiên được kết nối để chính thức bắt đầu ARPANET vào năm 1969 Việc truyền dữ liệu đầu tiên diễn ra trên ARPANET được gửi bằng cách sử dụng hai loại thiết bị trên Internet đã được ra đời khi lần truyền dữ liệu đầu tiên vào ngày 29 tháng 10 năm 1969.
Hình 2 8 Bộ xử lý IMP
Các thành phần mạng máy tính
2.2.1 Linh Kiện Phần Cứng Trong Mạng Máy Tính
- Máy Tính: Máy tính là thành phần chính của mạng Nó được sử dụng để gửi và nhận thông tin trong mạng Trong một mạng, thường có sự xuất hiện của hai loại như máy vi tính, máy tính mini và máy tính lớn.
Hình 2 10 Phân loại máy tính
Những máy tính này đóng những vai trò khác nhau và thực hiện những chức năng cũng khác nhau, một số máy hoạt động như một máy khách, một số hoạt động như một máy chủ và một số khác đóng vai trò là Internet Service Providers (Nhà cung cấp dịch vụ Internet).
- NIC (Network Interface Card) là thiết bị kết nối mạng còn được gọi là bộ điều hợp mạng hay card mạng Thiết bị này được đặt trên khe cắm mở rộng của bo mạch chủ Nó cung cấp một cổng ở mặt sau của thiết bị hệ thống để kết nối máy tính với mạng Nó kiểm soát luồng dữ liệu giữa các máy tính trong mạng.
- Hub: Hub là một thiết bị kết nối mạng thường thấy trong Mạng cục bộ (LAN) Nó là một thiết bị đơn giản, chi phí thấp, có công dụng kết hợp nhiều máy tính lại Hub còn là điểm trung tâm kết nối cho các thiết bị trong hệ thống mạng Nhiều trung tâm mạng Hub có sẵn ngày hôm nay hỗ trợ tiêu chuẩn Ethernet Các loại khác bao gồm USB Hub cũng tồn tại, nhưng Ethernet Hub là loại được sử dụng phổ biến nhất trong mạng gia đình Nó còn được gọi là bộ lặp đa cổng Thông tin được truyền tải từ máy tính này sang máy tính khác đi qua
1 Hub Một trung tâm Hub không thể xác định nguồn hoặc đích dự định của thông tin mà nó nhận được, do đó, nó sẽ gửi thông tin đến tất cả các máy tính được kết nối với nó Một trung tâm Hub có thể gửi hoặc nhận thông tin, nhưng nó không thể thực hiện cả hai việc cùng lúc nên hoạt động không nhanh bằng so với bộ chuyển mạch hoặc bộ định tuyến.
- Switch (Bộ Chuyển Mạch): Bộ chuyển mạch là một thiết bị kết nối mạng cho nhiều máy tính với nhau trong một mạng cục bộ (LAN) Bộ chuyển mạch cũng hoạt động gần giống với bộ Hub nhưng chúng có thể xác định đích đến dự định của thông tin cho các máy tính nhận thông tin đó Các bộ chuyển mạch đóng vai trò kiểm tra các gói dữ liệu khi chúng được nhận, xác định thiết bị nguồn và đích của từng gói và chuyển tiếp chúng một cách gần đúng Bộ chuyển mạch có thể gửi và nhận thông tin cùng một lúc, vì vậy chúng thực thi các hoạt động với tốc độ nhanh hơn so với bộ Hub.
Hình 2 13 Switch (Bộ chuyển mạch)
Router (Bộ Định Tuyến): Là thiết bị mạng kết nối nhiều mạng hữu tuyến hoặc vô tuyến với nhau, có chức năng kết nối hai hoặc nhiều mạng riêng biệt có cùng giao thức Vai trò của bộ định tuyến thường xuất hiện trong các mạng phức tạp, mang lại khả năng quản lý lưu lượng tốt hơn so với các thiết bị khác Đặc tính của bộ định tuyến là chỉ truyền thông tin khi biết địa chỉ đích đến của thông tin đó, giúp giảm tải lưu lượng giữa các mạng.
- Bridge: Bridge kết nối các phân đoạn mạng khác nhau hoặc các mạng khác nhau có giao thức tương tự nhau Cầu giảm lưu lượng trên mạng LAN bằng cách chia nó thành hai phân đoạn Chúng được vận hành tại lớp liên kết dữ liệu (Lớp 2) của mô hình OSI Bridge kiểm tra lưu lượng đến và quyết định chuyển tiếp hay loại bỏ nó Thiết bị này kết nối hai mạng khác nhau hoặc hai phân đoạn trong cùng một mạng Nói chung, nó dùng để kết nối các mạng LAN tương tự có cùng giao thức truyền thông.
Hình 2 15 Sơ đồ Bridge và Hub
- Gateway: Gateway là một nút mạng được sử dụng trong viễn thông nhằm kết nối hai mạng có giao thức truyền thông khác nhau có thể giao tiếp được với nhau Cổng mạng kết nối hai mạng có giao thức truyền thông không giống nhau Cổng mạng là một hệ thống kết nối mạng có khả năng nối hai mạng lại với nhau sử dụng các giao thức cơ sở khác nhau Các cổng giúp việc giao tiếp giữa các kiến trúc và môi trường khác nhau có thể thực hiện được. Chúng thu thập và chuyển đổi dữ liệu đi từ môi trường này sang môi trường khác để mỗi môi trường có thể hiểu được dữ liệu của môi trường kia Nói chung, nó được sử dụng để kết nối hai mạng khác nhau có các giao thức khác nhau.
- Repeater (Bộ mở rộng mạng): có thể mở rộng vùng phủ sóng mạng lưới Internet trên các thiết bị Chúng còn được gọi là các bộ lặp Bộ lặp lấy tín hiệu yếu từ máy tính và các thiết bị khác trong mạng LAN và tạo lại tín hiệu để duy trì tính toàn vẹn của tín hiệu khi di chuyển cùng với phương tiện dài hơn Vì vậy, nó cho phép tín hiệu truyền đi khoảng cách xa hơn qua mạng Các bộ lặp không có bất kỳ khả năng định hướng lưu lượng mạng nào hoặc quyết định tuyến đường cụ thể nào mà một số dữ liệu nhất định sẽ đi Chúng chỉ đơn giản là những thiết bị nằm trên mạng và tăng tín hiệu dữ liệu mà chúng nhận được.
- Các loại dây cáp trong mạng máy tính:
Cáp đồng trục gồm dây dẫn trung tâm - thông thường làm từ đồng - nằm trong lớp điện môi không dẫn điện (thường làm từ PVC hoặc Teflon), ngăn cách dây dẫn với lớp bện kim loại bên ngoài Lớp vỏ ngoài cùng bảo vệ cáp khỏi tổn hại vật lý Dựa trên lõi dây dẫn, cáp đồng trục có hai loại chính: cáp đơn lõi và cáp đa lõi, trong đó cáp đơn lõi chỉ có một dây dẫn, còn cáp đa lõi có nhiều sợi dây dẫn kim loại mỏng ghép lại.
Hình 2 16 Cấu tạo Dây Đồng Trục Đơn Lõi
Hình 2 17 Dây Đồng Trục Đơn Lõi
Hình 2 18 Dây Đồng Đa Lõi
Trong hơn bốn thập kỷ, cáp đồng trục đã được sử dụng rộng rãi Dựa trên nhiều yếu tố như độ dày vỏ bọc, kim loại dây dẫn và vật liệu lớp cách điện, hàng trăm thông số kỹ thuật đã được đưa ra để phân loại và xác định đặc tính của cáp đồng trục Tuy nhiên, trong mạng máy tính, chỉ một số ít thông số kỹ thuật sau đây được sử dụng:
Bảng 2 1 Các loại dây được sử dụng trong mạng máy tính
75 Dùng trong mạng cáp để cung cấp dịch vụ Internet cáp và truyền hình cáp trên khoảng cách xa.
RG- Đồng 50 Được áp dụng vào trong mạng cáp để cung cấp dịch vụ
Cáp mạng từng được sử dụng rộng rãi trong mạng máy tính thế hệ đầu, đóng vai trò là cáp xương sống dạng tuyến Theo tiêu chuẩn Ethernet, cáp này được gọi là 10base5 Thicknet, được sử dụng để truyền tín hiệu internet và truyền hình cáp trên quãng đường dài.
50 Cáp này mỏng hơn, xử lý và lắp đặt dễ dàng hơn cáp RG-8.
Cáp này được dùng để kết nối một hệ thống với cáp xương sống Theo chuẩn Ethernet, cáp này được ghi là cáp 10base2 Thinnet.
75 Được sử dụng để cung cấp dịch vụ mạng khoảng cách ngắn.
+ Cáp Xoắn Đôi: Cáp xoắn đôi được phát triển chủ yếu cho mạng máy tính Cáp này còn được gọi là cáp Ethernet Hầu như tất cả các mạng máy tính LAN hiện đại đều sử dụng cáp này Cáp này bao gồm các cặp dây đồng cách điện được mã hóa màu Mỗi hai dây được xoắn xung quanh nhau để tạo thành các cặp Thông thường, có bốn cặp Mỗi cặp có một dây màu trơn và một dây màu sọc Các màu đơn sắc là xanh dương, nâu, xanh lá cây và cam. Trong dây màu sọc, các màu trơn kể trên được trộn với màu trắng
Dựa trên cách các cặp được tước trong vỏ nhựa, có hai loại cáp xoắn đôi; UTP(Unshielded Twisted-Pair) và STP (Shielded Twisted-Pair) Trong cáp UTP, tạm dịch là cáp xoắn đôi không chống nhiễu, tất cả các cặp chỉ được bọc trong một vỏ nhựa bên ngoài duy nhất Trong cáp STP hay còn được biết là cáp xoắn đôi chống nhiễu, mỗi cặp được bọc thêm một tấm chắn kim loại, sau đó tất cả các cặp dây được bọc trong một lớp vỏ nhựa bên ngoài.
Hình 2 19 Dây Cáp Xoắn Không Chống Nhiễu
Hình 2 20 Dây Cáp Xoắn Chống Nhiễu
Phân loại mạng máy tính
2.3.1 Theo phạm vi và quy mô của hệ thống mạng
Mạng cá nhân (PAN - Personal Area Network): Đây là mạng có quy mô rất nhỏ để phục vụ cho mục đích cá nhân với chỉ vài thiết bị, người dùng kết nối trong phạm vi rất hẹp (thông thường dưới 10 mét)
Công nghệ điển hình: Bluetooth, NFC, Transfer Jet
Hình 2 25 Những ứng dụng của mạng cá nhân thông qua kết nối Bluetooth
Mạng cục bộ LAN (Local Area Networks):
Mạng LAN là mạng đơn giản nhất trong thế giới mạng, được dùng để phục vụ cho các cá nhân, hộ gia đình, tổ chức, gồm nhiều máy tính kết nối với nhau trong một phạm vi tương đối nhỏ như: trong một tòa nhà, trường học, cơ quan., với khoảng cách lớn nhất giữa các máy tính khoảng vài km Có hai loại: mạng LAN khác nhau: LAN nối dây (sử dụng các loại cáp) và LAN không dây (sử dụng sóng cao tần hay tia hồng ngoại).
Công nghệ điển hình: Ethernet (dùng cho mạng LAN có dây) và Wifi (dùng cho mạng LAN không dây).
Hình 2 26 Mạng cục bộ LAN
Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Networks) Đây là mạng có quy mô người dùng lên đến hàng triệu người dùng với phạm vi kết nối trong một khu vực rất rộng lớn (có bán kính khoảng 100km trở lại), là một cách giải quyết hữu dụng khi mạng LAN bị giới hạn Khác với mạng LAN, mạng MAN là mạng cấp thành phố Mạng MAN có đường truyền thuê bao tốc độ cao, có thể đến hàng trăm Megabit/s để giúp ích cho công tác chỉ đạo, quản lý hành chính nhà nước, trao đổi thông tin, cung cấp các dịch vụ hành chính công và phát triển thương mại điện tử.
Hình 2 27 Mạng đô thị MAN
Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network)
Phạm vi của mạng WAN có thể vượt qua biên giới của quốc gia, bao gồm cả lục địa. Khoảng cách xa giữa các trụ sở sẽ khiến việc truyền dữ liệu trên mạng LAN và MAN gặp khó khăn trong việc giữ được tốc độ cao và chuẩn xác Khi đó mạng WAN sẽ được áp dụng. Các mạng LAN, MAN ở xa nhau sẽ được mạng WAN kết nối thành một mạng duy nhất nhưng tốc độ truyền dữ liệu sẽ thấp hơn so với mạng cục bộ.
Công nghệ điển hình: Đối với mạng không dây chúng ta có 3G/4G/5G, những công nghệ kết nối cáp quang đang được sử dụng cho hộ gia đình như GPON.
Hình 2 28 Mạng diện rộng WAN
Mạng toàn cầu GAN (Global Area Network)
Mạng GAN là mạng lớn nhất với phạm vi của mạng trải rộng khắp các lục địa của Trái Đất. Việc kết nối các máy tính được thực hiện thông qua mạng viễn thông và vệ tinh Bản chất đây cũng là mạng WAN nhưng với phạm vi trên toàn cầu Ví dụ như Internet.
2.3.2 Theo hình trạng mạng (Topology)
Mạng dạng tuyến (Mạng Bus)
Mạng Bus là hệ thống phổ biến nhất, có cấu hình theo dạng đường thẳng, kết nối mỗi máy tính với một trục cáp chính qua đầu nối chữ T hoặc bộ thu phát Khi một trạm truyền tín hiệu, tín hiệu đó sẽ truyền đi cả hai chiều của bus Để tín hiệu không chạy ngược lại, mỗi đầu cáp được gắn một điện trở cuối Dữ liệu và tín hiệu truyền đi trên cáp đều có địa chỉ chính xác của điểm đến.
Hình 2 29 Mạng Bus Ưu điểm:
- Dễ dàng lắp đặt, thiết kế và chi phí thấp
- Chiều dài dây cáp không bị hạn chế.
- Nếu một máy tính bị trục trặc, nó sẽ không ảnh hưởng đến phần còn lại của mạng. Khuyết điểm:
Số lượng máy tính kết nối với bus càng lớn thì sẽ càng làm tăng số lượng máy tính chờ phản hồi dữ liệu lên bus, dẫn đến tình trạng mạng thi hành bị chậm lại Do đó, tình trạng tắc nghẽn đường truyền có thể xảy ra.
Mạng hình sao (Mạng Star)
Mạng hình sao có tất cả các trạm được kết nối với một thiết bị trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các trạm và chuyển đến trạm đích Tùy theo yêu cầu truyền thông trên mạng mà thiết bị trung tâm có thể là hub, switch, router hay máy chủ trung tâm Vai trò của thiết bị trung tâm là thiết lập các liên kết Point – to – Point.
Hình 2 30 Mạng Star Ưu điểm:
- Mạng hình sao hoạt động trên nguyên lý kết nối song song, do đó khi có sự cố xảy ra ở một máy trạm nào đó thì toàn bộ hệ thống vẫn làm việc bình thường.
- Truyền dữ liệu với tốc độ khá cao.
- Cấu trúc mạng khá đơn giản giúp ta dễ dàng kiểm soát và xử lý khi có lỗi xảy ra trong hệ thống.
- Ta có thể thêm hoặc giảm thiết bị tùy ý trong mạng hình sao.
- Là rào cản của những nhân tố làm gián đoạn mạng bởi kiểu liên kết này cho phép nối trực tiếp các máy tính với Hub (bộ tập trung) thông qua cáp xoắn mà chứ không phải qua trục BUS
- Độ dài đường truyền nối một trạm với thiết bị trung tâm bị hạn chế (bán kính khoảng 100m với công nghệ hiện nay).
- Mạng Star cung cấp tài nguyên và chế độ quản lý tập trung nhưng nếu thành phần trung tâm xảy ra sự cố thì toàn bộ mạng sẽ ngừng hoạt động.
- Tốn chi phí cáp mạng và thiết bị trung gian.
Mạng Ring nối các máy tính trên một vòng tròn cáp, không có đầu nào bị hở Tín hiệu truyền đi theo một chiều, qua từng máy tính theo chiều kim đồng hồ Khác với cấu hình Bus thụ động, mỗi máy tính trong mạng Ring đóng vai trò như một bộ chuyển tiếp, khuếch đại tín hiệu và gửi nó tới máy tính tiếp theo Do tín hiệu đi qua từng máy nên sự hỏng hóc của một máy có thể ảnh hưởng đến toàn mạng.
Hình 2 31 Mạng Ring Ưu điểm:
- Tiết kiệm được độ dài dây cáp (cable) vì không đòi hỏi nhiều dây như hai dạng mạng Bus và mạng Star.
- Truyền dữ liệu với tốc độ cao hơn mạng Bus và không gây tắc nghẽn.
- Các thiết bị phải được kết nối theo một đường dây khép kín Khi dây có sự cố hay gặp trục trặc thì cả hệ thống dừng làm việc.
- Nếu muốn bổ sung thiết bị thì quá trình trao đổi dữ liệu của các thiết bị còn lại sẽ bị gián đoạn.
2.3.3 Phân loại mạng theo kỹ thuật chuyển mạch
2.3.3.1 Mạng chuyển mạch kênh (Circuit - Switched - Network)
Kỹ thuật chuyển mạch kênh thực hiện theo nguyên tắc thiết lập kênh nối dành riêng cho các kết nối để phục vụ quá trình truyền tin qua mạng Quá trình sẽ được thực hiện theo ba bước, thứ nhất là thiết lập kênh, thứ hai là đàm thoại và cuối cùng là giải phóng kênh Kỹ thuật chuyển mạch kênh được ứng dụng trong liên lạc tức thời như mạng điện thoại
Hình 2 32 Mạng chuyển mạch kênh
Phương pháp này có nhược điểm sau:
- Nếu có lỗi xảy ra thì quá trình truyền sẽ bị gián đoạn làm mất thêm thời gian thiết lập kênh
- Hiệu suất truyền kém, kênh trống do hết dữ liệu cần truyền nhưng các thiết bị khác không được phép sử dụng kênh này.
2.3.3.2 Mạng chuyển mạch thông báo (Message-switched Network)
Thông báo là một đơn vị thông tin của người sử dụng, có khuôn dạng được quy định trước. Mỗi thông báo đều chứa đựng vùng thông tin điều khiển, trong đó, chỉ định đích của thông báo Thông báo sẽ được các nút trung gian chuyển tiếp đi sau khi lưu trữ tạm thời để "đọc" thông tin điều khiển về đường dẫn tiếp và đích đến của thông báo Tùy thuộc vào điều kiện của mạng, các thông báo khác nhau sẽ được gửi đi trên các con đường khác nhau.
Hình 2 33 Mạng chuyển mạch thông báo
Phương pháp này có ưu điểm sau:
- Hiệu suất sử dụng đường truyền cao do được phân chia giữa nhiều thực thể;
- Mỗi nút mạng có thể lưu trữ thông báo đến khi đường truyền rỗi mới gửi thông báo đi, do đó, giảm được tình trạng tắc nghẽn mạng;
- Có thể điều khiển việc truyền tin bằng cách sắp xếp thứ tự ưu tiên cho các thông báo…
Khuyết điểm chủ yếu là nếu thông báo có kích thước lớn bị lỗi ta sẽ phải truyền thông báo này lại nên sẽ ảnh hưởng đến thời gian và chất lượng truyền tin.
2.3.3.3 Mạng chuyển mạch gói (Packet-switched Network)
ỨNG DỤNG MẠNG KHÔNG DÂY TRONG ĐỜI SỐNG
Giới thiệu về WLAN
WLAN là từ viết tắt của thuật ngữ “Wireless Local Area Network”, có nghĩa là
Wi-Fi là công nghệ mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến tần số vô tuyến để kết nối hai hoặc nhiều thiết bị mà không cần sử dụng dây cáp Mạng LAN không dây (WLAN) sử dụng công nghệ này, cho phép các thiết bị kết nối với nhau giống như mạng LAN có dây truyền thống, nhưng loại bỏ chi phí lắp đặt cáp do tất cả dữ liệu được truyền qua không gian WLAN mở rộng phạm vi mạng LAN, cho phép người dùng di động với thiết bị cầm tay kết nối với mạng và truy cập Internet dễ dàng.
Trong suốt những năm qua, mạng WLAN đã trở nên phổ biến rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, cho phép truyền thông tin theo thời gian thực đến các trung tâm xử lý nhờ việc sử dụng thiết bị đầu cuối và sổ ghi chép Sự phát triển của công nghệ và nâng cao tiêu chuẩn đã dẫn đến giá thành thiết bị giảm, khiến dịch vụ truy cập WLAN trở nên phổ biến ở các nước phát triển để đáp ứng nhu cầu Internet tăng cao Công nghệ không dây và di chuyển địa chỉ IP cho phép truy cập Internet thuận tiện từ máy tính.
Lịch sử hình thành và phát triển
Vào 1971, Norman Abramson - Giáo sư Đại học Hawaii người đã phát minh ra mạng máy tính không dây đầu tiên trên thế giới Những chiếc máy tính đầu tiên tích hợp giao thức mạng không dây đã sớm xuất hiện Mạng WiFi là giải pháp đầu tiên, nhưng vào thời điểm đó, chúng rất đắt đỏ Vào cuối những năm 1990, hầu hết các loại mạng LAN không dây đã được thay thế bằng các phiên bản khác nhau của tiêu chuẩn IEEE 802.11 Từ đó, chi phí mạng WLAN cũng giảm đáng kể IEEE là viết tắt của Institute of Electrical and Electronics Engineers và là một tổ chức khoa học hỗ trợ các hoạt động nghiên cứu về khoa học và công nghệ Tổ chức được thành lập nhằm thúc đẩy phát triển khoa học và công nghệ trong lĩnh vực điện tử, viễn thông và công nghệ thông tin
Năm 1992, mạng không dây hoạt động trên tần số 2,4 GHz ra đời Tốc độ truyền dữ liệu ngày càng nhanh nhưng vẫn là giải pháp riêng của từng nhà sản xuất và chưa được công bố. Năm 1997, IEEE chính thức công nhận sự ra đời của chuẩn mạng không dây 802.11 Chuẩn 802.11 vào thời điểm đó hỗ trợ ba sơ đồ truyền dẫn, một trong số đó là sơ đồ tần số vô tuyến 2,4 GHz.
Năm 1999, IEEE bổ sung thêm chuẩn 802.11b vào chuẩn 802.11 Ngoài ra, thiết bị mạng không dây sử dụng chuẩn 802.11b đã trở thành công nghệ không dây thống trị Thiết bị truyền dữ liệu ở tần số 2,4 GHz và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu là 11 Mbit/s.
Năm 2003, IEEE đã có những cải tiến mới cho phép chuẩn 802.11g nhận thông tin trên tất cả hoặc tất cả các dải tần, bao gồm cả dải tần 2,4 GHz và 5 GHz. Điều này đã tăng tốc độ truyền dữ liệu lên 54Mbps Đây hiện là một tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi.
Tháng 9 năm 2009, sau 7 năm nghiên cứu, IEEE đã tăng tốc độ truyền dữ liệu của chuẩn802.11n từ 100 lên 600 Mbit/s.
Kiến trúc cơ bản của mạng WLAN
Có 4 thành phần chính trong kiến trúc mạng WLAN
● Các card“mạng vô tuyến
● Điểm truy nhập” (Access Point)
● Các cầu nối vô tuyến
● Kiến trúc giao thức WLAN”
3.3.1 Các card mạng vô tuyến
Mạng LAN không dây, giống như mạng LAN có dây, đòi hỏi bộ điều hợp để có thể kết nối với mạng Thẻ không dây này có chức năng trao đổi dữ liệu với hệ điều hành mạng, đồng thời cho phép các ứng dụng sử dụng được mạng thông qua các trình điều khiển chuyên dụng Tuy nhiên, do đặc tính không cần cáp để kết nối với mạng nên thẻ không dây cho phép người dùng di chuyển linh hoạt mà không cần thay đổi cáp mạng.
Hình 3 1 Card mạng vô tuyến
Hiện nay có nhiều loại card mạng tiêu biểu như:
- Card PCI Wireless: Dùng để nối các máy vào hệ thống mạng không dây.
- Card PCMCIA Wireless: thường được dùng trong các máy tính cá nhân và các hệ thống hỗ trợ cá nhân số PDA
- USB Wifi: kết nối tới mạng không dây qua cổng USB
Điểm truy cập đóng vai trò quan trọng trong việc mở rộng mạng có dây sang không dây, cho phép các thiết bị di động kết nối với mạng một cách ổn định Hệ thống mạng WLAN được tạo ra nhờ các điểm truy cập, có khả năng mở rộng vùng phủ sóng không dây bằng cách lắp đặt khắp ngôi nhà hay trường học, đảm bảo phạm vi rộng hơn.
Các điểm truy cập cũng là các thiết bị full-duplex có trí thông minh tương tự như các bộ chuyển mạch (switch) Ethernet phức tạp. Điểm truy cập có ba chế độ hoạt động chính:
- Chế độ gốc: Đây là cấu hình hệ thống mặc định khi điểm truy cập kết nối với mạng đường trục có dây thông qua giao diện có dây.
- Chế độ cầu nối (Bridge mode): Điểm truy nhập hoạt động hoàn toàn giống với một cầu nối không dây.
- Chế độ lặp lại: Điểm truy cập cung cấp kết nối ngược dòng không dây với mạng có dây của bạn thay vì kết nối có dây thông thường Một điểm truy cập hoạt động ở chế độ gốc và điểm còn lại hoạt động dưới dạng bộ lặp WiFi Một điểm truy cập ở chế độ lặp lại hoạt động như một AP cho máy khách và như một máy khách cho các AP ngược dòng.
3.3.3 Bridge không dây (Wireless bridge)
Mặc dù tương tự như một điểm truy cập, Wireless bridge chủ yếu được sử dụng cho các kết nối bên ngoài Ăng-ten bên ngoài có thể được thêm vào tùy thuộc vào khoảng cách và vùng phủ sóng Những Wireless bridge này được thiết kế để kết nối các mạng trong khoảng cách khoảng 20 dặm, đặc biệt là trong nhà Chúng cung cấp giải pháp thay thế nhanh hơn và ít tốn kém hơn so với việc cung cấp đường dây điện thoại chuyên dụng hoặc có dây và thường được sử dụng ở những nơi không thể kết nối có dây truyền thống (ví dụ: sông, suối, địa hình gồ ghề, tài sản tư nhân, đường cao tốc, v.v.) Không giống như kết nối có dây hoặc đường dây điện thoại chuyên dụng, cầu nối không dây lọc lưu lượng và ngăn không cho mạng được kết nối bị quá tải với lưu lượng không mong muốn Các cầu nối này cũng hoạt động như một thiết bị bảo mật nội bộ, vì các chứng chỉ tải các địa chỉ được mã hóa (đặc biệt là địa chỉ MAC) vào bộ điều hợp mạng LAN để ngăn chặn lưu lượng truy cập giả mạo.
3.3.4 Kiến thức giao thức WLAN
Mạng WLAN khác với truyền thông có dây cơ bản ở lớp Kiểm soát Truy cập Phương tiện và Vật lý (MAC) của mô hình OSI Do những khác biệt này, có hai cách để cung cấp điểm giao diện vật lý cho mạng WLAN Nếu điểm giao diện vật lý nằm trong Logical LinkControl Layer LLC, phương pháp này thường yêu cầu trình điều khiển người dùng hỗ trợ phần mềm cấp cao hơn, chẳng hạn như hệ điều hành mạng Giao diện này cho phép một nút di động giao tiếp trực tiếp với một nút khác bằng thẻ giao diện mạng không dây Một điểm giao diện logic khác là ở lớp MAC, được sử dụng bởi liên kết vô tuyến Do đó, điểm truy cập không dây thực hiện cả chức năng bắc cầu và không định tuyến Giao diện MAC yêu cầu kết nối có dây, nhưng cho phép mọi hệ điều hành hoặc trình điều khiển mạng hoạt động với mạng không dây của bạn Giao diện như vậy có thể dễ dàng mở rộng mạng LAN có dây hiện có bằng cách cung cấp quyền truy cập vào các thiết bị mạng không dây mới.
Kiến trúc giao thức giao diện mạng WLAN điển hình: Các lớp thấp hơn của thẻ giao diện vô tuyến thường được triển khai bằng phần mềm chạy trên bộ xử lý nhúng Các lớp trên của ngăn xếp giao thức mạng được cung cấp bởi hệ điều hành và các chương trình ứng dụng Trình điều khiển mạng cho phép hệ điều hành giao tiếp với phần mềm cấp thấp được tích hợp trong thẻ giao diện mạng không dây Ngoài ra, nó thực hiện các chức năng LLC tiêu chuẩn Đối với hệ điều hành Windows, trình điều khiển thường chỉ tương thích với một số phiên bản nhất định của Giao diện trình điều khiển mạng (NDIS) Lớp ứng dụng, lớp mạng/hệ thống truyền tải (TCP/IP) và lớp điều khiển liên kết logic thuộc về hệ điều hành và trình điều khiển Lớp điều khiển truy cập phương tiện và lớp vật lý logic thuộc về phần mềm máy tính.
Các mô hình WLAN
Hai mô hình cơ bản được sử dụng cho mạng WLAN là mạng ad-hoc và mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure) Hai mô hình này có sự khác biệt rõ rệt về việc sử dụng không gian đĩa, quản lý mạng và kiến trúc mạng.
3.4.1 Mô hình Ad- hoc hoặc IBSS (Independent Basic Service Set)
Ad hoc là mô hình mạng chỉ bao gồm các máy trạm và không có các điểm truy cập.Mỗi thiết bị được kết nối trực tiếp với các thiết bị khác trong mạng và các nút di động trao đổi thông tin trực tiếp thông qua bộ điều hợp không dây Về cơ bản, cả hai máy tính đều có thêm một bộ điều hợp thẻ Nếu các trạm nằm trong băng tần của nhau, chúng có thể tạo thành các mạng độc lập Mô hình này phù hợp để kết nối các nhóm thiết bị nhỏ không cần giao tiếp với các mạng khác Trong một cuộc họp kinh doanh hoặc nhóm làm việc đột xuất.Mạng theo yêu cầu này không yêu cầu cấu hình hoặc quản lý trước Các nút di động có thể truy cập tài nguyên trên các máy khác mà không cần thông qua máy chủ trung tâm Tuy nhiên, chúng có nhược điểm là phạm vi phủ sóng hạn chế, nơi tất cả người dùng có thể nghe thấy nhau.
Hình 3 4 Mô hình Ad-hoc
3.4.2 Mô hình mạng cơ sở (BSSs)
The Basic Service Sets (BSS) là cấu trúc liên kết cơ bản của mạng 802.11 Các thiết bị được kết nối tạo thành một BSS, với một AP và một hoặc nhiều máy khách Trạm kết nối với đài của AP và bắt đầu giao tiếp với AP Các máy trạm là thành viên của BSS được coi là
Hệ thống phân phối cơ bản (BSS) liên kết với hệ thống Đo lường phân tán (DSM) bằng Điểm truy cập (AP) AP hoạt động như cổng vào hệ thống phân phối, nên máy trạm phải giao tiếp thông qua AP với các tài nguyên mạng khác Máy khách có thể giao tiếp với AP và truyền dữ liệu qua AP Tuy nhiên, máy khách không thể giao tiếp trực tiếp với nhau trừ khi thông qua AP.
3.4.3 Mô hình mạng mở rộng (ESSs)
Mạng 802.11 mở rộng phạm vi truy cập tới một phạm vi bất kỳ thông qua ESS Một ESS là một tập hợp của các Infrastructure BSS nơi mà các Access Point kết nối với nhau để truyền lưu lượng từ một BSS tới một BSS khác để giữ cho sự kết nối đơn giản của các mạng giữa các BSS.
Các điểm truy cập thiết lập các kết nối trong một hệ thống phân tán Hệ thống phân phối là một lớp mỏng các điểm truy cập được sử dụng để xác định đích đến của lưu lượng từ BSS Lưu lượng được xác định bởi một hệ thống phân tán có thể được chuyển tiếp từ một đích trong cùng một BSS hoặc đến một điểm truy cập khác trong một hệ thống phân tán hoặc đến một đích bên ngoài ESS qua mạng có dây Thông tin mà điểm truy cập nhận được từ hệ thống phân phối được gửi đến BSS hoặc được nhận từ trạm đích.
Một số vấn đề bảo mật cho WLAN
Bảo mật là yếu tố cần thiết đối với người dùng trong hầu hết các hệ thống mạng (LAN, WLAN ) Nhưng vì nó xuất phát từ đặc thù của mạng không dây Để kết nối với mạng LAN có dây, cần có kết nối cáp và PC cần được cắm vào cổng mạng Mạng không dây Wifi chỉ truy cập được các thiết bị nằm trong vùng sóng nên việc bảo mật mạng không dây WiFi là rất quan trọng và cũng là vấn đề đau đầu của người dùng mạng
Mạng có dây rất dễ kiểm soát vì các dây được đặt ở một nơi và mọi người có thể tắt bất kỳ mạng nào không được sử dụng Mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến có thể xuyên tường, vì vậy có thể truy cập từ bên ngoài Điều này có nghĩa là nếu bạn làm việc cho một công ty có mạng không dây, bạn có thể sử dụng nó ngay cả khi bạn không ở trong tòa nhà.
3.5.2 Các hình thức tấn công phổ biến để xâm nhập mạng Wifi 3.5.2.1 Tấn công truyền lại
Tin tặc sử dụng một cuộc tấn công lặp lại bằng cách chặn và sử dụng lại thông tin hợp lệ mà không thay đổi thông báo Cuộc tấn công này đặc biệt có hại trong các mạng 802.11 vì nó tiêu tốn băng thông và thời gian xử lý khi một nút nhận được thông báo hợp lệ. Cuộc tấn công nhắm vào các thông báo không theo thứ tự mà 802.11 không thể phát hiện và loại bỏ Hình thức tấn công này được phân loại là tấn công từ chối dịch vụ.
3.5.2.2 Tấn công không qua chứng thực
Tấn công hủy xác thực là phương pháp hiệu quả để khai thác lỗ hổng xác thực mạng 802.11 Để kết nối với mạng, một nút mới bắt buộc phải hoàn thành quy trình xác thực Ngoài ra, các nút khác nhau trên mạng có thể truy cập mạng bằng cách
Hình 3 5 Mô hình ESS sử dụng khóa chia sẻ tại các nút truy cập để lấy mật khẩu của mạng Sau khi được xác thực, các nút có thể chia sẻ thông tin và quảng cáo trên toàn mạng Tuy nhiên, trong quá trình xác thực, chỉ một số thông báo dữ liệu nhất định được lưu và nút từ xa được phê duyệt.
3.5.2.3 Giả mạo địa chỉ MAC
Trong giao thức 802.11, địa chỉ MAC được sử dụng để ngăn người dùng trái phép truy cập mạng Tuy nhiên, tin tặc có thể dễ dàng giả mạo địa chỉ MAC của mình Mặc dù các giá trị được mã hóa bởi phần cứng là không đổi, nhưng các giá trị được chỉ định trong phần mềm của phần cứng có thể thay đổi được Có các chương trình cho phép bạn thay đổi địa chỉ MAC được chỉ định bởi bộ điều hợp mạng, giúp tin tặc dễ dàng vượt qua được phương pháp xác thực này.
3.5.3 Các phương pháp lọc a Lọc địa chỉ MAC
Mạng WLAN sẽ lọc dựa trên địa chỉ MAC của các trạm khách Hầu như mọi AP đều có khả năng lọc MAC Người quản trị mạng sẽ chỉnh sửa, lập trình và quản lý danh sách các địa chỉ MAC được phép và cài đặt chúng vào từng AP Nếu Thẻ PC hoặc các máy khách khác có địa chỉ MAC khác không có trong danh sách địa chỉ MAC của AP, nó sẽ không đến được điểm truy cập AP.
Hình 3 6 Lọc địa chỉ MAC
Việc lập trình địa chỉ MAC của từng Máy khách trong mạng WLAN với từng AP trên một mạng rộng là không thực tế Bộ lọc MAC nên được cài đặt trên nhiều Máy chủ RADIUS thay vì trên mỗi điểm truy cập Thiết kế này làm cho việc lọc MAC trở thành một giải pháp chọn lọc và an toàn hơn.
Bộ lọc MAC dường như là một phương pháp bảo mật hiệu quả, chúng vẫn dễ bị xâm nhập sau:
- Trộm cắp PC Card đã có bộ lọc AP MAC
Sử dụng bộ lọc MAC là một giải pháp bảo mật hiệu quả cho các mạng gia đình hoặc văn phòng nhỏ với số lượng trạm khách ít, vì các tin tặc tinh vi sẽ không dành thời gian cho những mạng ít được sử dụng.
Mạng WLAN có thể lọc các gói đi qua mạng theo giao thức Lớp 2-7 Các nhà sản xuất thường tạo các bộ lọc giao thức có thể định cấu hình riêng cho các phân đoạn có dây và không dây của AP Bộ lọc giao thức loại bỏ tất cả các giao thức ngoại trừ SMTP, POP3, HTTP, HTTPS, FTP, v.v khi định cấu hình kết nối cho mục đích truy cập Internet của người dùng cụ thể.
3.5.4 Mã hóa dữ liệu truyền
Khi phát triển chuẩn không dây IEEE 802.11, mã hóa WEP đã được tích hợp để bảo vệ dữ liệu truyền đi Các nhà sản xuất thiết bị không dây thường sử dụng WEP làm phương thức mã hóa mặc định Tuy nhiên, những lỗ hổng được phát hiện gần đây trong WEP đã làm dấy lên mối lo ngại về tính bảo mật của giao thức này, mặc dù hầu hết các thiết bị không dây vẫn sử dụng WEP.
WEP (Quyền riêng tư tương đương có dây) tương đương với bảo mật của mạng có dây(Mạng LAN có dây) WEP được thiết kế để cung cấp cho mạng không dây mức độ bảo vệ giống như cáp truyền thông Trong trường hợp của chuẩn 802.11, vấn đề quan trọng nhất là bảo mật dữ liệu, vì bản chất của mạng không dây không bị giới hạn về mặt vật lý bởi đường truyền và mọi người trong vùng phủ sóng đều có quyền truy cập vào dữ liệu.
Ứng dụng của mạng không dây trong đời sống
Trong lĩnh vực IoT: nhờ có mạng không dây mà các loại Smart Box tích hợp các trợ lý ảo có thể kết nối tới các thiết bị đầu cuối nên con người được giải phóng được việc thực hiện các tác vụ hàng ngày đơn giản khi mọi thứ được tự động hóa Chỉ cần bạn có kết nối wi-fi với ứng dụng trung gian để điều khiển toàn bộ căn phòng Các ứng dụng của mạng không dây trong lĩnh vực IoT (Internet of Things) bao gồm:
Quản lý và giám sát: Hệ thống mạng không dây IoT có thể được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các thiết bị IoT như cảm biến, cuộn dây, và bộ giám sát để giám sát tình trạng của các hệ thống và thiết bị khác. Điều khiển: Mạng không dây IoT giúp điều khiển và thu thập dữ liệu từ các thiết bị mạng khác nhau, cho phép các tổ chức hoạt động hiệu quả hơn khi sử dụng dữ liệu từ các thiết bị.
Thông tin và truy cập: Mạng không dây IoT cho phép các thiết bị truyền thông dễ dàng truy cập vào các hệ thống và dữ liệu từ khoảng cách xa Điều này giúp tăng tính linh hoạt trong các hoạt động của tổ chức.
Lưu trữ và quản lý dữ liệu thu thập được từ mạng IoT không dây là một quá trình quan trọng đối với các tổ chức sử dụng IoT Dữ liệu được thu thập có thể được lưu trữ trên một hệ thống tập trung, cho phép các thiết bị khác trong tổ chức truy cập và sử dụng dữ liệu này cho các mục đích khác nhau.
Cải thiện thực tiễn: Mạng không dây IoT cho phép các tổ chức cải thiện thực tế của mình trong các lĩnh vực như y tế, năng lượng và đô thị thông minh bằng cách đưa ra các quyết định dựa trên dữ liệu từ các thiết bị IoT.
Ứng dụng của Wi-Fi băng tần 5GHz thể hiện rất rõ trong các quán cà phê Sự phát triển của chuẩn Wi-Fi này mang lại tốc độ vượt trội đáng kể so với băng tần 2,4 GHz Nhờ đó, Wi-Fi băng tần 5GHz được các không gian quán cà phê rộng rãi ưa chuộng Băng tần này đáp ứng tốt nhu cầu làm việc, giải trí của khách hàng mà không xảy ra hiện tượng giật lag.
Internet miễn phí cho khách hàng Điều này sẽ giúp tăng độ hấp dẫn của quán cà phê và thu hút nhiều khách hàng đến đây Ngoài ra, mạng không dây cũng có thể được sử dụng để quản lý đơn hàng và thanh toán trực tuyến cho khách hàng Quản lý cũng có thể sử dụng mạng không dây để quản lý các hoạt động trong quán cà phê, như đặt hàng, quản lý kho hàng, chỉ đạo cho nhân viên và theo dõi doanh thu Sử dụng mạng không dây cũng giúp giảm chi phí cho quán cà phê, vì không cần phải tạo ra nhiều hóa đơn in hoặc sử dụng máy tính để tính tiền Với sự phát triển của smartphone làm cho bài toán tiếp cận Internet diễn ra ngày càng dễ dàng hơn với sự xuất hiện của các nền tảng trực tiếp sử dụng Wi-fi là chủ yếu Mạng không dây có ảnh hưởng đáng kể đến cách giải trí của con người Nhờ sự phát triển của các công nghệ không dây, như Wi-Fi hay Bluetooth, người dùng có thể kết nối đến internet hoặc các thiết bị khác nhau để truy cập vào các nội dung giải trí và tương tác với nhau một cách dễ dàng.
Cụ thể, mạng không dây cho phép người dùng:
Xem phim và nghe nhạc: các thiết bị kết nối không dây cho phép người dùng truy cập vào các dịch vụ phim và nhạc trực tuyến như Netflix, Spotify, hay Apple Music Người dùng có thể thưởng thức các tác phẩm giải trí này trên điện thoại di động, máy tính bảng hay TV thông minh một cách dễ dàng.
Chơi game trực tuyến: mạng không dây cho phép người dùng truy cập vào các trò chơi trực tuyến như Fortnite, PUBG hay League of Legends, cho phép chơi đối kháng, tương tác và kết nối với nhau từ xa.
Kết nối thông qua mạng xã hội: các trang mạng xã hội như Facebook, Instagram hay Twitter cho phép người dùng kết nối với nhau để chia sẻ các nội dung giải trí như ảnh, video, hoặc các tin tức về giải trí.
Tương tác qua video: Các ứng dụng video như Zoom hay Skype cho phép người dùng tương tác trực tiếp với nhau thông qua video để học tập, làm việc hoặc thưởng thức các hoạt động giải trí.
Tóm lại, mạng không dây mang lại nhiều ưu điểm lớn khi nói đến cách giải trí của con người Chúng ta có thể truy cập vào internet ở bất cứ đâu và tương tác với nhau một cách dễ dàng nhờ vào các thiết bị di động.
Trong và sau thời điểm dịch COVID - 19
Việc triển khai mạng không dây đã tạo điều kiện thuận lợi cho công tác truy vết các ca nhiễm thông qua các ứng dụng Bluetooth dựa trên nền tảng Wi-Fi như Bluezone và PC-COVID Nhờ đó, các đơn vị phòng chống dịch bệnh có thể tiến hành phân tích dữ liệu, phát hiện và ngăn chặn sớm sự bùng phát dịch bệnh trên diện rộng Mạng không dây đóng vai trò là công cụ hỗ trợ đắc lực trong phòng chống COVID-19, góp phần nâng cao hiệu quả phòng ngừa và kiểm soát dịch bệnh.
- Cung cấp thông tin và tổ chức thông tin: Mạng không dây có thể giúp phân phối thông tin liên quan đến COVID-19, cung cấp địa điểm xét nghiệm COVID-19, lịch trình tiêm chủng và các lời khuyên về sức khỏe.
- Theo dõi và giám sát: Mạng không dây cung cấp sự giám sát thông minh để theo dõi tình hình lây nhiễm COVID-19 Các hệ thống theo dõi và giám sát này có thể bao gồm các cảm biến, định vị vị trí và các trang thiết bị đeo tay.
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ
Đánh giá hiệu quả của WLAN
Sự hiệu quả của mạng WLAN (Wireless Local Area Network) phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Tốc độ kết nối: Mạng WLAN có thể đạt được tốc độ truyền dữ liệu cao, nhưng nó phụ thuộc vào tốc độ kết nối đường truyền và số lượng người dùng đang kết nối đồng thời
- Độ tin cậy: Mạng WLAN có thể gặp phải nhiều trục trặc về tín hiệu như địa hình, tường ngăn, tạp nhiễm từ các mạng khác và gây ra gián đoạn kết nối
- An ninh: Mạng WLAN có thể bị tấn công bởi các hacker và virus từ các thiết bị không dây khác, trong khi đó, mạng có dây thì khó bị tấn công hơn.
- Khả năng mở rộng: Mạng WLAN có thể mở rộng để cung cấp kết nối cho nhiều thiết bị và địa điểm khác nhau mà không cần phải cài đặt thêm các thiết bị.
Như vậy, sự hiệu quả của mạng WLAN phụ thuộc vào nhiều yếu tố và phải được đánh giá dựa trên các tiêu chí cụ thể của từng trường hợp sử dụng Tuy nhiên, nếu được thiết lập và quản lý tốt, mạng WLAN có thể giúp tăng độ linh hoạt và tiện lợi trong việc truy cập internet, trao đổi dữ liệu và làm việc từ xa.
So sánh giữa mạng LAN và mạng WLAN
Mạng LAN (Local Area Network) và mạng WLAN (Wireless Local Area Network) đều là các mạng dùng để kết nối các thiết bị trong một vùng địa lý hẹp như một văn phòng hay một tòa nhà Tuy nhiên, có sự khác biệt đáng kể giữa hai loại mạng này:
- Kết nối: Mạng LAN thường sử dụng cáp đồng trục hoặc cáp quang để kết nối các thiết bị.Trong khi đó, mạng WLAN sử dụng sóng radio để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị.
- Cơ chế truyền tải: Mạng LAN sử dụng cơ chế truyền tải có dây (wired) để truyền tải dữ liệu, do đó tốc độ truyển dữ liệu nhanh hơn so với mạng WLAN trong một số trường hợp. Mạng WLAN sử dụng cơ chế truyền tải không dây (wireless), do đó tốc độ truyền dữ liệu bị giảm khi có nhiều thiết bị kết nối tại cùng một thời điểm.
- Độ bảo mật: Mạng WLAN có độ bảo mật thấp hơn so với mạng LAN vì dữ liệu được truyền qua không khí, do đó dễ bị đánh cắp Tuy nhiên, các phương tiện bảo mật hiện đại như WPA và WPA2 đã được phát triển để giảm thiểu rủi ro này.
- Chi phí: Mạng WLAN có chi phí thấp hơn so với mạng LAN vì không cần đầu tư vào các thiết bị dây mạng và các loại dây cáp.
Tóm lại, mạng LAN và mạng WLAN có những ưu điểm và hạn chế riêng Việc sử dụng loại mạng nào phù hợp phụ thuộc vào nhu cầu và các yêu cầu kỹ thuật của mỗi tổ chức hay cá nhân.
Bảng 3 1 So sánh WLAN và LAN
Chi phí chi phí rẻ vì không có các thiết bị phần cứng đi kèm đắt
Lắp đặt chỉ cần 1 router wifi tích hợp hoặc là 1 router +1 modem wifi cần dây cáp đồng (hoặc không có) kết nối giữa các máy tính với nhau hoặc từ router sang máy tính
Tính lưu động của mạng LAN phụ thuộc vào khả năng di chuyển, cài đặt và thay đổi vị trí của các thiết bị mạng như máy tính, switch, router, hub hoặc access point mà không ảnh hưởng đến kết nối mạng và hoạt động của các thiết bị khác Phạm vi phủ sóng của các điểm truy cập trong mạng cũng ảnh hưởng đến tính lưu động này.
Tiện lợi gọn nhẹ khá cồng kềnh
Khả năng mở rộng user số lượng user lớn và có thể thêm rất hạn chế
Phạm vi phủ sóng rộng hẹp, chỉ sử dụng trong nội bộ
Bảo mật độ bảo mật kém, dễ bị tấn công mạng vì là mạng nội bộ nên được nên khá an toàn nếu sử dụng trong các cơ sở, doanh nghiệp Độ tin cậy độ tin cậy thấp đáng tin cậy
Tốc độ tốc độ trung bình cao tốc độ khá cao
Ví dụ mạng WI-FI được mạng nội bộ phòng máy tính, các công sở sử dụng cho cá nhân hộ gia đình,quán cà phê
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Mạng máy tính và các vấn đề ứng dụng của mạng không dây đang trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại của chúng ta Chúng ta đã thấy rằng mạng máy tính đã thay đổi cách chúng ta làm việc, học tập và giao tiếp với nhau Mạng không dây đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, từ công việc đến giải trí và mua sắm trực tuyến.
Tuy nhiên, việc sử dụng mạng không dây cũng đặt ra một số vấn đề về an ninh thông tin, bảo mật và quyền riêng tư Các chuyên gia cần phải nghiên cứu và tìm ra các giải pháp để đảm bảo an toàn cho người dùng mạng không dây Việc thực hiện các tiêu chuẩn bảo mật và quản lý các thiết bị và ứng dụng mạng không dây thật sự là một điều cần thiết đối với mọi người
Ngoài ra, việc ứng dụng mạng không dây cũng đặt ra các thách thức về công nghệ và hạ tầng Các chuyên gia cần phải nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để đáp ứng nhu cầu của người dùng mạng không dây và giải quyết các vấn đề liên quan đến tốc độ, băng thông và độ ổn định của mạng.
Tóm lại, mạng máy tính và mạng không dây đang có tác động rất lớn đến cuộc sống của chúng ta và đang tiếp tục phát triển với tốc độ chóng mặt Các chuyên gia cần phải tiếp tục nghiên cứu và phát triển các giải pháp để giải quyết các vấn đề liên quan đến an ninh thông tin, bảo mật và quyền riêng tư, cũng như đáp ứng nhu cầu của người dùng mạng không dây Đối với cá nhân, chúng ta cần hiểu rõ về các khái niệm cơ bản của mạng máy tính và mạng không dây để có thể sử dụng chúng một cách hiệu quả và an toàn tránh các rủi ro về bảo mật để có thể bảo vệ các thông tin cá nhân một cách tốt hơn.
