Đề tài: Wireless Local Area network pps

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ––––––––––––––––– Computer Networks Seminar Đề tài: Wireless Local Area Network Sinh viên thực hiện : ĐỖ VIỆT THANH LÝ HOÀI NAM Lớp : ĐIỆN TỬ 8 – K48 HÀ NỘI 3 – 2007 2 NỘI DUNG 1. TỔNG QUAN 2. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN 3. LỢI ÍCH, ƯU ĐIỂM CỦA WLAN 4. NHƯỢC ĐIỂM CỦA WLAN 5. CÔNG NGHỆ TRONG WLAN a) IEEE 802.11 b) IEEE 802.11a c) IEEE802.11b d) IEEE802.11g 6. XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA WLAN 3 1. TỔNG QUAN Mạng LAN không dây viết tắt là WLAN (Wireless Local Area Network), là một mạng dùng để kết nối hai hay nhiều máy tính với nhau mà không sử dụng dây dẫn. WLAN dùng công nghệ trải phổ, sử dụng sóng vô tuyến cho phép truyền thong giữa các thiết bị trong một vùng nào đó còn được gọi là Basic Service Set. Nó giúp cho người sử dụng có thể di chuyển trong một vùng bao phủ rộng mà vẫn kết nối được với mạng. Đối với những người sử dụng tại nhà thì WLAN ngày càng trở nên phổ biến vì sự dễ dàng cài đặt, và vì các chiếc laptop càng ngày càng được phổ biến. Trong kinh doanh và kinh doanh công cộng như các cửa hàng cafe hay các trung tâm buôn bán lớn đã bắt đầu cung cấp dịch vụ truy cập không dây tới khách hàng, thậm chí một số nơi cung cấp dịch vụ miễn phí. Những dự án mạng không dây lớn đang được triển khai ở các thành phố lớn. Ví dụ như Google cung cấp dịch vụ miễn phí ở Mountain View, California, San Francisco. New York cũng đang bắt đầu chương trình triển khai dịch vụ truy cập Internet không dây, phủ sóng toàn bộ 5 khu vực của thành phố. Vào tháng 7/1997, IEEE đã đưa ra chuẩn cho WLAN. Chuẩn này có tên là IEEE 802.11, và vào tháng 9/1999 IEEE đã thông qua chuẩn 802.11b (tốc độ cao). WLAN là một hệ thống truyền dữ liệu mềm dẻo, nó được sử dụng trong những ứng dụng cần sự di dộng. Sử dụng sóng điện từ, WLAN gửi và nhận dữ liệu qua không khí mà không cần bất cứ một đường truyền vật lí nào. Công nghệ WLAN hiện nay có 4 thể đạt tới tốc độ 11Mbps. Một cách tổng thể có thể nói rằng WLAN sẽ là một công nghệ truyền thông đầy hứa hẹn trong tương lai. Sự phát triển của máy tính cá nhân vào những năm 80 đã dẫn tới sự phát minh ra mạng nội bộ (LAN) đã đặt nền móng cho phép truyền thông vô tuyến chẳng hạn như truyền thông giữa các ô tô trong toàn thành phố. Giống như máy tính cá nhân vào những năm 80 và Internet vào những năm 90, mạng LAN không dây (WLAN) đang cung cấp một sự phát triển của công nghệ ở thế hệ tiếp theo. WLAN dễ dàng kết nối nhanh và hiệu quả với mạng LAN có dây hay chuẩn LAN. Chỉ cần đơn giản thiết lập một điểm truy cập (access point) trong mạng LAN có dây, các máy tính cá nhân và những chiếc laptop được trang bị các card mạng không dây do đó có thể kết nối với mạng LAN có dây với tốc độ cao và có thể cách 300 yards so với access point. Vài năm trở lại đây, hầu hết các mạng WLAN đều được triển khai theo chuẩn 802.11b hoạt động ở tần số trải phổ là 2.4 GHz. Chuẩn 802.11b cho phép tốc độ kết nối lớn tới 11Mbps – đủ nhanh để nhận những e-mail dung lượng lớn và chạy những ứng dụng cần băng thông lớn như hội thảo truyền hình. Trong khi chuẩn 802.11b hiện nay đang chiếm ưu thế trên thị trường mạng LAN không dây, thì các chuẩn khác của 802.11 như là 802.11a hay 802.11g đang được phát triển để tăng tốc độ kết nối. Các nhà cung cấp dịch vụ WLAN đang cung cấp các chuẩn khác nhau. 5 2. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN Năm 1971, những nhà nghiên cứu tại Đại học Hawaii đã phát triển hệ thống WLAN đầu tiên có tên là ALOHAnet (mạng ALOHA). Mạng hình sao 2 hướng của hệ thống bao gồm 7 máy tính được dàn trải trên 4 đảo để giao tiếp với máy tính trung tâm đặt trên đảo Oahu mà không sử dụng đường dây điện thoại. Phần cứng của WLAN nguyên thủy đắt đến nỗi nó chỉ được sử dụng thay thế cho mạng LAN có dây khi mạng triển khai mạng LAN có dây là khó khăn và không thể thực hiện được. Sự phát triển đầu tiên bao gồm những giải pháp cụ thể trong công nghiệp và những giao thức độc quyền, nhưng đến cuối những năm 90 chúng được thay thế bởi những chuẩn, chủ yếu là những phiên bản khác nhau của IEEE 802.11 (Wi-Fi). Trong khi việc nối mạng Ethernet hữu tuyến đã diễn ra từ 30 năm trở lại đây thì nối mạng không dây vẫn còn là tương đối mới đối với thị trường gia đình. Trên thực tế, chuẩn không dây được sử dụng rộng rãi đầu tiên, 802.11b, đã được Viện kỹ thuật điện và điện tử Mỹ (Institue of Electric and Electronic Engineers) IEEE phê chuẩn chỉ 8 năm trước đây (năm 1999). Vào thời điểm đó, phần cứng nối mạng không dây còn rất đắt và chỉ những công ty giàu có và có nhu cầu bức thiết mới có đủ khả năng để nối mạng không dây. Một điểm truy nhập (hay trạm cơ sở - Access Point), hoạt động như một cầu nối giữa mạng hữu tuyến và mạng không dây, có giá khoảng 1000 đô la Mỹ vào thời điểm năm 1999, trong khi các card không dây máy khách giành cho các máy tính sổ tay có giá khoảng 300 đô la. Vậy mà bây giờ bạn chỉ phải trả 55 đô la cho một điểm truy nhập cơ sở và 30 đô la cho một card máy khách 802.11b và đó là lý do tại sao mà việc nối mạng không dây lại đang được mọi người ưa chuộng đến vậy. Rất nhiều máy tính sổ tay-thậm chí cả những máy thuộc loại cấu hình thấp-bây giờ cũng có sẵn card mạng không dây được tích hợp, vì vậy bạn không cần phải mua một card máy khách nữa. Mạng không dây là cả một quá trình phát triển dài, giống như nhiều công nghệ khác, công nghệ mạng không dây là do phía quân đội triển khai đầu tiên. Quân đội cần một phương tiện đơn giản và dễ dàng, và phương pháp bảo mật của sự trao đổi dữ liệu trong hoàn cảnh chiến tranh. Khi giá của công nghệ không dây bị từ chối và chất lượng tăng, nó trở thành nguồn kinh doanh sinh lãi cho nhiều công ty trong việc phát triển các đoạn mạng không dây trong toàn hệ thống mạng. Công nghệ không dây mở ra một hướng đi tương đối rẻ trong việc kết nối giữa các trường đại học với nhau thông qua mạng không dây chứ không cần đi dây như trước đây. Ngày nay, giá của công nghệ không dây đã rẻ hơn rất nhiều, có đủ khả năng để thực thi đoạn mạng không dây trong toàn mạng, nếu chuyển hoàn toàn qua sử dụng mạng không dây, sẽ tránh được sự lan man và sẽ tiết kiệm thời gian và tiền bạ c của công ty. 6 Mạng không dây trong trường học Trong gia đình có thu nhập thấp, mạng không dây vẫn còn là một công nghệ mới mẻ. Bây giờ nhiều người đã tạo cho mình những mạng không dây mang lại thuận lợi trong công việc, trong văn phòng hoặc giải trí tại nhà. Khi công nghệ mạng không dây được cải thiện, giá của sự sản xuất phần cứng cũng theo đó hạ thấp giá thành và số lượng cài đặt mạng không dây sẽ tiếp tục tăng. Những chuẩn riêng của mạng không dây sẽ tăng về khả năng thao tác giữa các phần và tương thích cũng sẽ cải thiện đáng kể. Khi có nhiều người sử dụng mạng không dây, sự không tương thích sẽ làm cho mạng không dây trở nên vô dụng, và sự thiếu thao tác giữa các phần sẽ gây cản trở trong việc nối kết giữa mạng công ty với các mạng khác. Năm 1997, the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) phác thảo chuẩn 802.11 cho WLANs (Wireless Local Area Networking). WLAN là mạng cục bộ không dây cho phép kết nối không dây ethernet hoạt động theo chuẩn 802.11 của IEEE (Hiệp hội điện và điện tử Hoa Kỳ). Năm 1999, chuẩn 802.11b được phác thảo và được công nhận bởi mạng lưới công nghiệp, và những sản phẩm từ mạng không dây trên khắp tần số 2.4GHz bắt đầu tồn tại. WLAN hoạt động trong phổ tần số mà Ủy ban truyền thông của Mỹ (FCC) cho phép tự do sử dụng không phải đăng ký. Bất kỳ ai cũng có thể vận hành nhiều loại thiết bị khác nhau trong những băng tần này mà không cần phải tốn kém xin cấp bản quyền. 3. LỢI ÍCH, ƯU ĐIỂM CỦA WLAN Sự phổ biến của WLAN chủ yếu là do sự thuận tiện của nó, hiệu quả chi phí và sự dễ dàng tích hợp với các thành phần và hệ thống khác. Lí do chủ yếu mà máy tính được bán cho khách hàng ngày nay là do nó được trang bị đầy đủ công nghệ WLAN. Với sự tăng trưởng của số lượng người sử dụng các thiết bị di động đòi hỏi phải thực hiện truyền thông giữa các người s ử dụng một cách nhanh chóng. Đó là lí do vì sao mà phải phát triển cao độ công nghệ truyền thông không dây, một thị trường đang phát triển rất nhanh. Ưu điểm của WLAN bao gồm: a. Sự thuận tiện: Tính chất không dây của mạng cho phép người sử dụng có thể truy cập tài nguyên từ bất cứ vị trí nào trong môi trường mạng (ở nhà hoặc văn phòng). Với sự tăng đến mức bão hòa của các máy tính kiểu laptop (di động), thì sự thuận tiện trên càng trở nên dễ thực hiện. b. Sự di động: 7 • Với sự nổi lên của các mạng không dây công cộng, người sử dụng có thể truy cập Internet ngay bên ngoài nơi làm việc của họ. Hầu hết tại các quán cafe, khách hàng có thể truy cập Internet với giá rất thấp hoặc miễn phí. • Kết nối Internet bằng WLAN là rất hợp lí cho bất cứ công ty nào mà không thể triển khai được mạng LAN có dây ví dụ như bị giới hạn bởi không gian của một tòa nhà, hoặc ở những nơi cho thuê hoặc những nơi tạm thời. Công nghệ WLAN cho phép mạng có thể tới bất cứ nơi đâu mà dây dẫn không thể tới được. Những người sử dụng các thiết bị di động có thể dễ dàng di chuyển trong toàn bộ không gian mạng phủ sóng mà vẫn kết nối được với mạng WLAN. c. Năng suất: Người sử dụng kết nối với mạng không dây có thể duy trì một mối quan hệ gần như không thay đổi với mạng khi họ di chuyển từ chỗ này sang chỗ khác. Đối với kinh doanh, một nhân viên có thể tăng năng suất của công việc vì họ có thể hoàn thành công việc của họ ở bất cứ vị trí thuận tiện nào. d. Sự triển khai: • Cài đặt ban đầu của một mạng không dây cơ bản yêu cầu thấp hơn so với một điểm truy cập đơn (access point). Nói cách khác, mạng có dây cần thêm chi phí và phức tạp hơn khi hoạt động ở nhiều vị trí (ví dụ trong 1 tòa nhà, thậm chí không thể triển khai mạng có dây ở đây). • WLAN rõ ràng tốt hơn so với mạng LAN có dây truyền thống trong thời gian thiết lập. Thời gian cần thiết để thiết lập mạng WLAN là rất ngắn. • Tốc độ của các mạng hiện đại là khá cao (có thể lên tới 54 Mbps) bằng cách sử dụng vùng phổ rộng. e. Khả năng mở rộng: • Mạng không dây có thể phục vụ với số lượng tăng lên bất ngờ của các máy trạm (clients). Còn đối với mạng có dây thì khi muốn thêm các clients thì yêu cầu phải thêm dây. • Với sự giúp đỡ của các thiết bị không dây, mạng WLAN có thể kết nối dễ dàng vớ i các mạng có dây truyền thống. f. Chi phí: • Trong khi vốn đầu tư ban đầu cho phần cứng của mạng WLAN là cao hơn so với mạng LAN truyền thống tuy nhiên chi phí cài đặt tổng thể và chi phí toàn bộ chu trình có thể thấp hơn một cách đáng kể. Lợi ích kinh tế trong một thời gian dài là rất lớn trong những môi trường động yêu cầu thay đổi và di chuyển thường xuyên. 8 • Hầu hết các thiết bị WLAN là các thiết bị plug-and-play (cắm và chơi), do đó giúp giảm chi phí cho việc cài đặt, duy trì thiết bị và loại bỏ các thiết bị thừa trong trường hợp hệ thống bị phá hủy. 4. NHƯỢC ĐIỂM CỦA WLAN Công nghệ mạng LAN không dây, ngoài rất nhiều sự tiện lợi và những ưu điểm được đề cập ở trên thì cũng có các nhược điểm. Trong một số trường hợp mạng LAN không dây có thể không như mong muốn vì một số lý do. Hầu hết chúng phải làm việc với những giới hạn vốn có của công nghệ. a. An ninh mạng: Sự nguy hiểm đối với người sử dụng công nghệ không dây ngày càng tăng nhanh vì công nghệ này càng trở nên phổ biến. Ngày nay có một số lượng lớn những mối nguy hiểm về bảo mật trong công nghệ không dây. Những mối nguy hiểm đó đang ngày càng tăng nhanh. Những crackers đã biết rằng hệ thống sẽ bị tổn thương rất lớn nếu bị tấn công vào các giao thức không dây, các phương pháp mã hóa hay sự bất cẩn và thiếu kinh nghiệm của người sử dụng. Các phương pháp crack cũng ngày càng tinh vi và sáng tạo hơn. Việc crack cũng ngày càng đơn giản và dễ thực hiện bằng các công cụ trên nền Windows và Linux, trên các trang web mà ít được chăm sóc. b. Phạm vi phủ sóng: Phạm vi phủ sóng điển hình của mạng 802.11g với các thiết bị chuẩn là vài chục mét. Giới hạn trên chỉ đủ trong phạm vi một ngôi nhà nhưng lại không đủ trong một không gian lớn hơn. Để có phạm vi phủ sóng rộng hơn ta cần phải mua các bộ lặp hoặc các điểm truy cập (access point). Chi phí cho các thiết bị này có thể tăng lên rất nhanh. Các công nghệ khác đang trong giai đoạn phát triển, tuy nhiên với thuộc tính tăng phạm vi phủ sóng hy vọng sẽ khắc phục nhược điểm này một cách thích đáng. c. Độ tin cậy: • Giống như truyền tải sóng radio, tín hiệu mạng không dây bị ảnh hưởng bởi nhiễu rất lớn và các hiệu ứng truyền dẫn vô tuyến (như hiện tượng phân tập đa đường, đặc biệt là hiện tượng fading) khi ở xa trung tâm điều khiển của quản trị mạng. Trong các mạng điển hình, người ta thường dùng phương pháp điều chế khóa dịch pha (PSK) hoặc QAM để làm giảm nhiễu và các hiện tượng thu phát vô tuyến. Do vậy mà các tài nguyên mạng quan trọng như máy phục vụ (server) rất hiếm khi được kết nối không dây. • Các thiết bị WLAN không thể gửi và nhận dữ liệu chính xác trong trường hợp có sương mù dày đặc hoặc bão bụi. Các thiết bị WLAN khó mà gửi và nhận dữ liệu đúng thời gian khi có một vật thể bay qua khu vực mạng. • Hầu hết môi trường ở văn phòng và ở nhà đều được xây dựng bằng vật liệu tương đố i trong suốt với sóng radio tần số 2.4 GHz vì thế phạm vi sẽ không bị giới hạn, tuy nhiên chúng lại được bao bọc bởi những môi trường phản xạ và khúc xạ nên sẽ bị giới hạn cơ bản gây ra bởi hiện tượng phân tập đa đường. 9 • Thiếu sự tương thích giữa các sản phẩm WLAN của các nhà sản xuất khác nhau. Sản phẩm WLAN của các nhà sản xuất khác nhau thường là không tương thích với nhau. Chuẩn Ethernet 802.11 cổ điển đã bị bỏ qua trong quá trình phát triển những sản phẩm WLAN ngày nay. d. Tốc độ: • Tốc độ của hầu hết các mạng không dây (điển hình là từ 1 – 54 Mbps) là rất chậm so với tốc độ chậm nhất của mạng có dây (từ 100Mbps tới vài Gbps). Tuy nhiên người sử dụng hầu như vẫn chưa khai thác hết tốc độ này, tốc độ này thường vẫn lớn hơn nhiều so với tốc độ truyền Internet. Ví dụ, tốc độ tối đa của đường truyền ADSL là 8Mbps được đưa ra bởi các công ty viễn thông tới khách hàng thì vẫn chậm hơn nhiều so với tốc độ chậm nhất của mạng LAN không dây. Ta hoàn toàn có thể sử dụng mạng LAN không dây để truy cập Internet tốc độ cao. Tuy nhiên trong một số trường hợp đặc biệt, sử dụng đường truyền có dây vẫn là cần thiết. • Do giới hạn về băng thông, công nghệ WLAN không thể hỗ trợ hội nghị truyền hình Video Teleconference (VTC). Tuy nhiên, những nhà chuyên môn cho rằng WLAN sẽ hỗ trợ Video Teleconference (VTC) trong những năm tới. • Yếu điểm của WLAN là nhạy cảm với nhiều dạng của các giao tiếp ngoài và chi phí của các trạm truyền dẫn. Thêm vào đó, Mĩ, những nhà chức trách quốc tế và những hiệp ước đã qui định một cách nghiêm khắc hầu hết băng thông có thể hỗ trợ truyền tốc độ cao. Sử dụng những băng thông này đòi hỏi phải có bản quyền rất đắt tiền 5. CÔNG NGHỆ TRONG WLAN a) Chuẩn IEEE 802.11 Wireless LAN 10 Cấu trúc giao thức - PHY Các chức năng của lớp PHY( Chức năng vật lý ) - Mã hoá và giải mã tín hiệu - Tiếp nhận và truyền tải bit - Bao gồm chỉ dẫn kỹ thuật về địa hình và cách thức truyền tải Cấu trúc giao thức -MAC -Các chức năng của lớp MAC : +Chi phối truy cập đến môi trường truyền dẫn LAN +Khi truyền dẫn, MAC lắp ráp dữ liệu vào một khung với các trường địa chỉ và sửa lỗi + Có khả năng phát hiện lỗi và xoá các khung bị lỗi - Định dạng khung MAC +Điều khiển MAC : bao gòm thông tin về giao thức MAC + Địa chỉ MAC đích : Điểm gán vật lý đích +Địa chỉ MAC nguồn : Điểm gán vật lý nguồn +Dữ liệu :bao gồm thông tin điều khiển từ lớp LLC +CRC : kiểm tra mã vòng -Dạng thức chung của khung MAC : [...]... S6000 AAA RADIUS Interne Network Operation GSI G-6000 WLAN Broadba nd GSI E810 Power Lease P360 Hot Spot Access P320 Access CF Smart Sự phát triển của mạng gia đình – Bước 1 32 First Step Wireless Media Box Media Transmit Box Media Receive Box Sự phát triển của mạng gia đình – Bước 2 Second Step Wireless Media Gateway Ngôi nhà số 33 DESKT Print Cabl e, xDSL , Satell it Digital Came Wireless BB PD LAPT Connectivit... của công nghệ truyền thông không dây Ví dụ như Wimax 802.16 hay High Speed Handover Protocol of 802.20 29 Tăng trưởng kích thước của ứng dụng Traditional Networking: i.e NIC AP Router Multi-media: i.e.Video/ Audio adaptor Telecom: i.e.Hot Spots, Wireless VoIP WLAN Technology Foundation PC OEM: i.e.Mini PCI, PCI Integrated: i.e Embedded WLAN module Nhứng ứng dụng tích hợp với viễn thông - 3G & WLAN... sẻ khoá gốc WEP 1.Không bao gồm khung cho vấn đề bản gốc và uỷ quyền 2.Sử dụng CRC cho toàn bộ dữ liệu 3 Được dùng khoá chia sẻ cho việc mã hoá +Khoá cần phải được nhập/thay đổi bằng tay trên AP và tất cả các trạm 4.Chỉ dùng địa chỉ bảo vệ cho liên kết vô tuyến MAC-Bảo mật 1.Nhóm 802.11i được phát triển với cơ chế bảo mật nhằm loại trừ hầu hết các vấn đề bảo mật 802.11 2.802.11i lấy địa chỉ một vài... dữ liệu đáng tin cậy +Điều khiển truy cập môi trường +Bảo mật MAC-Phân phối dữ liệu đáng tin cậy 1.WLAN chỉ sử dụng lớp PHY và MAC của IEEE 802.11 sẽ không đáng tin cậy do : +Nhiễu +Giao thoa +Các vấn đề về truyền phát 2.Ngay cả với các mã sửa sai , một loạt các khung MAC có thể không được tiếp nhận thành công 3.Nhiều nỗ lực khi đối phó với các lỗi ở lớp MAC hơn là ở lớp cao hơn ( ví dụ như TCP ) 4.Giao... của802.11 , xương sống Ethernet là môi trường hệ thống phân phối Tuy nhiên , không có nghĩa nó hoàn toàn là DS - Để tìm phần còn lại của DS , cần tìm được các điểm truy cập (Aps ) +Hầu hết các APs quảng cáo đều hoạt động như các cầu nối +Chúng có ít nhất một giao diện mạng không dây và ít nhất một giao diện mạng Ethernet 2.Điểm truy cập (APs) -Khung của mạng 802.11 phải được chuyển đổi thành 1 dạng khung . NỘI KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ––––––––––––––––– Computer Networks Seminar Đề tài: Wireless Local Area Network Sinh viên thực hiện : ĐỖ VIỆT THANH LÝ HOÀI NAM Lớp :. XU THẾ PHÁT TRIỂN CỦA WLAN 3 1. TỔNG QUAN Mạng LAN không dây viết tắt là WLAN (Wireless Local Area Network) , là một mạng dùng để kết nối hai hay nhiều máy tính với nhau mà không sử dụng. Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) phác thảo chuẩn 802.11 cho WLANs (Wireless Local Area Networking). WLAN là mạng cục bộ không dây cho phép kết nối không dây ethernet hoạt động