Tiểu luận Mạng máy tính tìm hiểu Mobile Adhoc Network

GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 I. MỤC LỤC PHẦN I: Mở đầu I.1 Giới thiệu và ý nghĩa đề tài I.2 Mục lục (cấu trúc báo cáo đề tài) I.3 Phân công công việc PHẦN II: Nội dung chi tiết * Một số thuật ngữ dùng trong báo cáo II.1 tìm hiểu chung về MANET………………………………………… II.1.1 manet là gì………………………………………………………… II.1.2 Đặc tính của mạng không dây di động ad-hoc…………………… II.1.3 ứng dụng……………………………………………………………. II.2 Cấu trúc mạng MANET……………………………………………… II.2.1 Các thành phần 1 mạng manet…………………………………… II.2.2 các chế độ hoạt động của mạng…………………………………… II.2.3 động lực ban đầu của mạng MANET…………………………… II.3 Các đặc điểm giao diện MANET……………………………………. II.3.1 giao diện MANET là gì……………………………………………. II.3.2 những khó khăn đối với mạng MANET…………………………… II.4 định tuyến trong MANET…………………………………………… II.4.1 khái niệm định tuyến……………………………………………… II.4.2 một số yêu cầu định tuyến………………………………………… II.5 Đánh địa chỉ và mô hình tiền tố địa chỉ của mạng MANET……… II.5.1 Kiến trúc địa chỉ thông thường…………………………………… II.5.2 Routers và Hosts trong mạng MANET…………………………… II.6 Nguyên tắc phân loại các hình thức triển khai mạng……………… II.6.1 Tính khả dụng của dịch vụ……………………………………… II.6.2 Số lượng router MANET trong một mạng MANET…………… II.7 Bảo mật trong mạng MANET……………………………………… Mobile Adhoc Network 1 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 II.8 Demo cách thiết lập một mạng Ad-hoc đơn giản nhờ LAPTOP PHẦN III: Kết Luận và Kiến nghị PHẦN IV: Tài Liệu Tham Khảo Phần I: MỞ ĐẦU I.1-Giới thiệu đề tài Trong những năm qua, với sự phát triển không ngừng của mạng máy tính, nhiều ứng dụng mạng ra đời phục vụ trong lĩnh vực đời sống (bản tin điện tử, các hệ thống quản l ý nghiệp vụ, …) cũng như hoạt động thương mại (thương mại điện tử - E-ommere), giáo dục (đào tạo từ xa - e-learning), y tế (hệ thống chuẩn đoán bệnh từ xa)… mang lại hiệu quả kinh tế cao cũng như nhiều tiện ích cho người dùng. Bên cạnh đó, các thiết bị không dây ngày càng chiếm một vị trí quan trọng trong cuộc sống: người dùng sử dụng điện thoại di động để kiểm tra mail, duyệt web ở nơi công cộng (sân bay, quán cafe, nhà ga,…), tìm đường đi khi đang lưu thông trên đường, trao đổi dữ liệu bằng các thiết bị không dây trong các hội nghị hoặc bất kỳ nơi nào,…. Do đó, mạng không dây di động, đặc biệt mạng không dây di động ad-hoc, ngày càng phát triển mạnh mẽ và trở thành một trong các vấn đề nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực mạng máy tính. Kết nối mạng adhoc di động được thực hiện để cung cấp hoạt động mạnh mẽ và hiệu quả trong thông tin di động vô tuyến bằng cách kết hợp các chức năng định tuyến vào các nốt di động. Các mạng như vậy thường có tính động, thay đổi với tốc độ cao, cấu hình mạng ngẫu nhiên nhiều chặng bao gồm nhiều liên kết vô tuyến có băng tần giới hạn. Xét về phương diện internet, việc hỗ trợ định tuyến cho các host di động được thực hiện bằng ông nghệ IP di động (mobile IP). Đây là công nghệ hỗ trợ chuyển mạng trong đó các host có thể được kết nối tới mạng Internet bởi nhiều phương Mobile Adhoc Network 2 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 tiện ngoài vùng địa chỉ cố định của nó. Host có thể được kết nối vật lý trực tiếp tới mạng cố định trên một phân mạng ngoài hoặc được kết nối qua một liên kết vô tuyến, đường dây dial-up.Mục tiêu của kết nối mạng ad hoc di động là để mở rộng tính di động cho vùng mạng di động, vô tuyến tự trị, trong đó một nhóm các nốt có thể là các router và host được kết hợp với nhau để hình thành hạ tầng định tuyến mạng theo một thể thức đặc biệt của mạng adhoc. Mạng Adhoc di động (MANET) bao gồm các miền router kết nối lỏng với nhau. Một mạng MANET được đặc trưng bởi một hoặc nhiều giao diện mạng MANET, các giao diện được phân biệt bởi “khả năng tiếp cận không đối xứng” thay đổi theo thời gian của nó đối với các router lân cận. Các router này nhận dạng và duy trì một cấu trúc định tuyến giữa chúng. Các router có thể giao tiếp thông qua các kênh vô tuyến động với khả năng tiếp cận không đối xứng, có thể di động và có thể tham gia hoặc rời khỏi mạng bất kì thời điểm nào. Để giao tiếp với nhau, các nốt mạng adhoc cần cấu hình giao diện mạng của nó với địa chỉ địa phương có giá trị trong khu vực của mạng adhoc đó. Các nốt mạng adhoc có thể phải cấu hình các địa chỉ toàn cầu có thể được định tuyến, để giao tiếp với các thiết bị khác trên mạng Internet. Trong đề tài này chúng ta sẽ nắm bắt rõ hơn về MANET thông qua các vấn đề cụ thể sẽ được chỉ ra trong đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của thầy Trần Vũ Hà đã giúp chúng em hoàn thành đề tài Do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình làm đề tài không tránh khỏi thiếu sót,chúng em hi vọng qua đề tài này sẽ có một kiến thức chắc chắn hơn về mạng máy tính nói chung và mạng MANET nói riêng. Nhóm làm đề tài Mobile Adhoc Network 3 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 PHẦN II: Nội dung chi tiết • Một số thuật ngữ dùng trong báo cáo Node (N): bất kì thiết bị (router hay host) hoạt động theo giao thức IP Router (R): là nốt thực hiện chuyển tiếp các gói tin IP không có địa chỉ đích gửi tới Router đó. Host (H): bất kì nốt nào không phải là router, tức là nốt không thực hiện chuyển tiếp các gói tin tới các nốt khác. Liên kết (link): là phương tiện truyền thông trong đó các node có thể giao tiếp tại lớp liên kết, tức là lớp ngay dưới lớp IP. Ví dụ điển hình là các mạng Ethernet, liên kết điểm-điểm PPP, X.25, Frame Relay hay các mạng ATM cũng như các đường xuyên hầm lớp Internet như đường hầm qua IPv4 hay IPv6. Nốt lân cận (neighbor): Trong trường hợp định tuyến, hai router sẽ là hai nốt lân cận nếu một nốt có thể gửi/nhận các gói tin IP giao thức định tuyến tới nốt kia mà không cần chuyển qua nốt trung gian trên cùng lớp đó. Giao diện (interface): là điểm gắn kết của một nốt tới một liên kết truyền thông Giao diện mạng MANET (MANET Interface): được phân biệt bởi khả năng tiếp cận không đối xứng theo đổi theo thời gian của nó (ví dụ: SBI) trong số các router lân cận. Router MANET (MNR): được phân biệt bởi một hay nhiều giao diện MANET. Một router MANET có thể không có hoặc có nhiều giao diện non-MANET. Router MANET chị trách nhiệm che dấu các đặc điểm của mạng MANET khỏi các nốt Mobile Adhoc Network 4 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 không có khả năng nhận ra mạng MANET. II.1 Tìm hiểu chung về MANET II.1.1 Manet là gì Ta cần hiểu MANET là từ viết tắt của cụm từ Mobile Adhoc Netwok( mạng di động tùy biến không dây) Mobile: + Hình trạng mạng có thể thay đổi được + Các nút mạng có thể di chuyển linh động Adhoc : + Hình trạng mạng được thiết lập tùy ý + Không hạ tầng mạng,không server,không Accesspoint Network: + Tất cả các nút mạng đều có chức năng và hoạt động như một router Mạng không dây di động ad-hoc (Mobile Ad-hoc NETworks, viết tắt là MANET) là một loại mạng không dây trong đó các nút mạng (node) có thể di chuyển tự do và không lệ thuộc vào bất kỳ nút mạng hay thiết bị mạng nào. Môi trường mạng này có thể thiết lập dễ dàng ở bất kỳ nơi nào và không tốn nhiều chi phí. Trong môi trường mạng không dây ad-hoc, hai nút mạng có thể liên lạc trực tiếp với nhau nếu như chúng nằm trong vùng phủ sóng của nhau (radio communication range). Ngược lại, nếu hai nút mạng xa nhau muốn trao đổi dữ liệu với nhau thì chúng cần sự hỗ trợ của các nút mạng lân cận để chuyển tiếp thông tin Đây là một minh họa MANET đơn giản Mobile Adhoc Network 5 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 Hiện có rất nhiều ứng dụng được triển khai trong môi trường mạng ad-hoc như: ứng dụng trong mạng sensor (sensor network) - phân bố các sensor trên 1 cánh đồng, một thành phố,… để thu thập dữ liệu (nhiệt độ, thời tiết, độ ẩm, ) gởi về trung tâm, home network – người dùng có thể điều khiển các thiết bị trong nhà của mình khi đang di chuyển trên đường, … II.1.2. Đặc tính của mạng không dây di động ad-hoc II.1.2.1 .Một mạng MANET bao gồm các hạ tầng di động (ví dụ một router với nhiều host và thiết bị truyền thông vô tuyến), ở đây được gọi là các nốt (node), đang di chuyển tự do. Các nốt có thể được đặt trên máy bay, tầu thủy, xe kéo, ô tô hoặc được mang theo người hay các thiết bị nhỏ, và có thể bao gồm nhiều host trên một router. Một mạng MANET là một hệ thống các nốt di động tự trị. Hệ thống có thể hoạt động độc lập hoặc có thể có cổng để giao tiếp với mạng cố định. Trong chế độ tiếp với mạng cố định, mạng MANET hoạt động như một mạng “đuôi” liên kết với một mạng internet cố định. Các mạng “đuôi” truyền lưu lượng xuất phát và/hoặc đến các nốt trong mạng, nhưng không cho phép truyền lưu lượng ngoài chuyển tiếp qua mạng. Các nốt mạng MANET bao gồm Mobile Adhoc Network 6 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 các bộ phát và bộ thu sử dụng ăng ten mọi hướng để phát quảng bá hoặc ăng ten định hướng để phát điểm-điểm, có thể điều chỉnh được, hoặc kết hợp các loại ăng ten này. Tại một thời điểm nào đó, tùy thuộc vào vị trí của các nốt và vùng phủ sóng bộ thu và bộ phát của chúng, mức công suất phát và mức nhiễu đồng kênh, một kết nối vô tuyến dưới dạng ngẫu nhiên, đồ thị nhiều chặng hay mạng ad hoc tồn tại giữa các nốt. Cấu hình adhoc này có thể thay đổi theo thời gian khi các nốt di chuyển hoặc điều chỉnh các thông số thu phát của chúng. II.1.2.2. Thay đổi đồ hình mạng liên tục Một trong những đặc trưng quan trọng của môi trường mạng không dây di động ad-hoc là sự thay đổi trạng thái thường xuyên và nhanh chóng của các nút mạng cũng như các liên kết giữa các nút mạng. Một nút mạng có thể gia nhập hoặc tách khỏi mạng tại bất kỳ thời điểm nào. Các nút mạng có thể di chuyển tự do dẫn đến các liên kết giữa các nút mạng thay đổi liên tục. Vì vậy, đồ hình mạng (network topology) trong môi trường mạng không dây di động ad-hoc thay đổi liên tục làm ảnh hưởng đến các hoạt động trao đổi thông tin giữa các nút mạng. Đây chính là một trong những thử thách chính khi xây dựng một giao thức định tuyến trong mạng không dây di động ad-hoc. Giao thức định tuyến phải có khả năng tương thích cao với đặc trưng này sao cho có khả năng tự thiết lập và tái thiết lập thông tin định tuyến một cách nhanh chóng và hiệu quả. II.1.2.3. Tính tự thiết lập Mạng không dây di động ad-hoc không phụ thuộc vào bất kỳ một cấu trúc mạng nào sẵn có cũng như sự quản lý tập trung tại bất kỳ một nút mạng nào. Các nút mạng có vai trò ngang nhau và hoạt động độc lập nhau. Các nút mạng phải tự thiết lập các thông tin cần thiết cho chính mình (địa chỉ mạng, thông tin định tuyến, ) khi gia nhập vào mạng cũng như tự điều chỉnh thông tin khi mạng thay đổi. Do đó, giao thức định tuyến trong môi trường mạng này phải hỗ trợ cơ chế tự thiết lập, cập nhật và quản lý các thông tin cần thiết cho các nút mạng. II.1.2.4. Môi trường mạng không dây Mobile Adhoc Network 7 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 Nhìn chung, các nút mạng trong môi trường mạng không dây sử dụng tần số radio hoặc hồng ngoại (infrared) để trao đổi dữ liệu với nhau. Các thiết bị không dây như thế có thể kể đến là: laptop, pocket PC, PDA, điện thoại di động, sensor, các thiết bị vệ tinh, … Mặc dù, các thiết bị khác nhau ở tầng vật lý nhưng khi cùng tham gia trong cùng một môi trường mạng không dây thì dùng chung một băng tần để trao đổi dữ liệu. Trong môi trường không dây này, các thiết bị đều chịu những hạn chế như: • Băng thông thấp • Môi trường tuyền thông có độ tin cậy thấp • Hạn chế về năng lượng, bộ nhớ, khả năng tính toán Điều đặc biệt là mỗi node trong mạng đóng vai trò như một Router-điều này đồng nghĩa với việc chia sẻ mạng ngang hàng của mỗi node và khả năng mở rộng phạm vi hoạt động của mạng II.1.3 Ứng dụng phổ biến của MANET Công nghệ mạng adhoc di động tương tự như mạng vô tuyến gói di động (Mobile Packet Radio Networking), mạng lưới di động (Mobile Mesh Networking) và kết nối mạng vô tuyến, nhiều chặng, di động (Mobile, Multihop, Wireless etworking). Vấn đề nổi trội của kết nối mạng di động với sự nhấn mạnh về hoạt động của giao thức IP di động sẽ được mở rộng dần và yêu cầu công nghệ kết nối di động có khả năng tương thích cao để có thể quản lý hiệu quả các nhóm mạng ad hoc nhiều chặng, trong đó các nhóm mạng có thể hoạt động độc lập hoặc cũng có thể kêt nối với một số điểm Internet cố định. Các ứng dụng của công nghệ MANET có thể bao gồm các ứng dụng công nghiệp và thương mại liên quan đến trao đổi dữ liệu di động có tính chất cộng tác lẫn các máy. Ngoài ra, các mạng di động cấu hình lưới có thể được vận hành một cách hiệu quả dưới dạng mạng thay thế hoặc mạng mở rộng của mạng di động tổ ong. Việc kết nối mạng trong quân đội cũng yêu cầu các dịch vụ dữ liệu IP trong các mạng truyền thông di động vô tuyến, nhiều mạng trong số này bao gồm các phần với cấu hình mạng tự trị với tính động cao. Bên Mobile Adhoc Network 8 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 cạnh đó, sự phát triển của các công nghệ tính toán và truyền thông có thể cung cấp các ứng dụng cho các mạng MANET. Khi được kết hợp một cách hợp lý với truyền thông vệ tinh, mạng MANET có thể cung cấp các phương thức cực kỳ linh hoạt trong việc thiết lập truyền thông cho hoạt động cứu hỏa, cứu thương, khắc phục sự cố tai nạn hoặc các trường hợp cần triển khai mạng thật nhanh chóng để phục vụ tức thì. II.2 Cấu trúc mạng MANET II.2.1 Các thành phần 1 mạng manet Do các đặc điểm của mạng MANET (di động, vô tuyến, không dự tính trước) nên việc xác định các thành phần của một mạng MANET là rất khó khăn, nếu không nói là không thể trong một số trường hợp nhất định. Mobile Adhoc Network 9 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 Tại một thời điểm mạng MANET có thể bao gồm một số nốt nào đó, nhưng tại thời điểm sau đó mạng này có thể chia thành nhiều mạng MANET. Sau đó nó lại có thể nhập lại thành một nhóm mới các node và tạo thành mạng MANET lớn hơn. Các router nhất định trong một mạng MANET có thể kết nối với các vùng định tuyến khác nhau. Các router này được gọi là router biên BR (border router), và chúng thường chạy nhiều giao thức định tuyến. Các router biên có nhiệm vụ lựa chọn thông tin định tuyến để thông báo giữa các vùng định tuyến liên quan đến nhau. Router biên cũng cho thấy các router có thể tiếp cận được thông qua nó. Khi các thành viên trong mạng MANET thay đổi, thì kết nối của các router biên trong mạng MANET cũng thay đổi. Do vậy, rất khó để router biên có thể thể hiện tập hợp cố định các nốt tiếp cận được (reachable node). Nó có thể lựa chọn không thông báo bất kì thông tin định tuyến nào về mạng MANET đó cho các vùng định tuyến khác. II.2.2 Các chế độ hoạt động của mạng MANET có hai chế độ hoạt động chính là chế độ cở sở hạ tầng và chế độ IEEE Ad- hoc. Chế độ cơ sở hạ tầng: Chế độ này thì mạng bao gồm các điểm truy cập AP cố Mobile Adhoc Network 10 [...]... connection” Xong OK Mobile Adhoc Network 33 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 III Kết Luận Và Kiến Nghị Thông qua việc tìm hiểu đề tài, nhóm chúng em đã tìm hiểu được khá nhiều vấn đề hữu ích liên quan đến chủ đề Mobile Adhoc Network (MANET).Cụ thể : manet là gì, Đặc tính của mạng không dây di động ad-hoc, ứng dụng của MANET,Cấu trúc mạng MANET,Các thành phần 1 mạng manet, các chế độ hoạt động của mạng, động lực... Laptop có kết nối internet) Mobile Adhoc Network 26 GVHD: Trần Vũ Hà Mobile Adhoc Network Nhóm số 12 27 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 Và đây là kết quả, bây giờ các máy khác có thể conect vào máy này và sử dụng internet Quá trình trên đơn giản hơn rất nhiều so với quá trình cấu hình trên HDH Windows XP, sau đây là minh họa quá trình cấu hình trên HDH Windows XP: Mobile Adhoc Network 28 GVHD: Trần Vũ Hà... tượng network trên thanh Taskbar chọn Open network and sharing center Trong cửa sổ mới hiện ra chọn Set up a new conection or network Mobile Adhoc Network 24 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 Cửa sổ mới hiện ra, chọn set up a wireless ad hoc(computer-to-computer) network, rồi nhấn Next Chọn Next Mobile Adhoc Network 25 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 Nhập tên cho connection bạn tạo (tên gì cũng được) vào ô Network. .. setting> Control Panel > Network Connection - Click phải vào Wireless Connection rồi chọn Properties Mobile Adhoc Network 29 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 - Chọn tab Wireless Networks và tick vào ô “Use Windows to configure my wireless network settings”, xong nhấn nút Add Mobile Adhoc Network 30 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 - Nhập tên cho connection bạn tạo (tên gì cũng được) vào ô Network Name - Phần Security... và nhấn nút Next Mobile Adhoc Network 31 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 - Nhấp vào nút Advance và chọn “Computer-to-computer (ad hoc) networks only" Xong Close > OK Mobile Adhoc Network 32 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 2 Share Internet - Vào Start > Control Panel > Network Connection - Click phải vào Local Area Network rồi chọn Properties - Chọn tab Sharing rồi bạn tick vào ô “Allow other network users to... nhau II.3.2.2 Mạng gói vô tuyến và mạng Internet Các mạng gói vô tuyến dẫn đến các thử thách liên quan đến kiến trúc mạng như làm thế nào để kết nối các mạng gói vô tuyến với các mạng khác, đặc biệt là các mạng cố định Một thử thách khác nữa là làm thế nào để giải quyết sự khác biệt về đặc tính của các giao diện và các nốt khác nhau có mặt trong các mạng khác nhau Các phương diện trên của mạng gói vô... và Hosts trong mạng MANET Mobile Adhoc Network 20 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 Mô hình đánh địa chỉ mạng MANET trình bày trong mục này sẽ cho thấy sự khác biệt rõ hơn giữa vai trò của router và host trong một mạng MANET · Các đặc điểm giao diện MANET chỉ được thể hiện ở các router MANET chạy các giao thức thích hợp · Các nốt và mạng/ mạng con trên giao diện không phải MANET không được tính đến khi xem... II.2.3 Bản chất hoạt động của mạng MANET Các nguyên lý thiết tiếp dựa trên gói đặc biệt thích hợp áp dụng kế lõi giao thức IP như kết nối mạng MANET Tuy nhiên, cần có thêm một số chức năng bổ không kết nối (connectionless) và chuyển đối với trường hợp mạng động như mạng sung để đáp ứng những thử thách và cơ hội trong mạng MANET II.2.3.1.Các mạng gói vô tuyến Mobile Adhoc Network 12 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm... trong một mạng MANET, Bảo mật trong mạng MANET… Mobile Adhoc Network 34 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 Qua đó,chúng em cũng nhận thấy một số ưu điểm và nhược điểm của hệ thống mạng MANET a.Ưu điểm: • Số lượng thiết bị di động lớn: – Laptop – PDA, Phones • Tiết kiệm • Dữ liệu số • Không cần đăng kí b.những thách thức còn gặp phải: • Định tuyến/Quản lí các nodes: – Thêm vào mạng – Thoát khỏi mạng • Tính di... giao thức nhận ra giao diện MANET sẽ hoạt động để đảm bảo truyền thông trong mạng MANET và vận hành các giao diện khác không phải giao diện MANET, liên lạc với phía các host hoặc các mạng khác Qua các giao diện nhận dạng không phải mạng MANET (nonMANET), các giao thức không cần nhận ra các đặc tính của mạng MANET Mobile Adhoc Network 14 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 II.3 Các đặc điểm giao diện MANET II.3.1 . nghệ mạng adhoc di động tương tự như mạng vô tuyến gói di động (Mobile Packet Radio Networking), mạng lưới di động (Mobile Mesh Networking) và kết nối mạng vô tuyến, nhiều chặng, di động (Mobile, . đặc điểm của mạng MANET khỏi các nốt Mobile Adhoc Network 4 GVHD: Trần Vũ Hà Nhóm số 12 không có khả năng nhận ra mạng MANET. II.1 Tìm hiểu chung về MANET II.1.1 Manet là gì Ta cần hiểu MANET. tắt của cụm từ Mobile Adhoc Netwok( mạng di động tùy biến không dây) Mobile: + Hình trạng mạng có thể thay đổi được + Các nút mạng có thể di chuyển linh động Adhoc : + Hình trạng mạng được thiết