Báo cáo bài tập lớn phân lớp MAC trong IEEE 802.11n

Báo cáo bài tập lớn phân lớp MAC trong IEEE 802.11n

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com C VI N CÔNG NGH B U CHÍNH VI N THÔNG KHOA VI N THÔNG -*** - BÁO CÁO BÀI T P L N PHÂN L P MAC TRONG IEEE 802.11n Giáo viên h ng d n: Th.S Nguy n Vi t Hùng Sinh viên th c hi n: Nh Ng c oàn V n Tr nh Nguy n Tr ng c p: D04VT1 Hà N i, 11-2007 Nhóm – l p D04VT1 i nóiMerge u and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Simpo PDF I NÓI U Xã h i phát tri n, nhu c u v i s ng ngày cao, ng i c n có nhi u ph ng ti n th a mãn nh ng nhu c u v công vi c sinh ho t S phát tri n a ng d ng phân tán n n m ng mà có xu h ng ngày d a môi tr ng vô n ã thúc y s i c a công ngh m i gi i quy t v n yêu c u ó Các m ng không dây ngày theo chu n IEEE 802.11 a/b/g ã th a mãn ph n nhu c u thi t y u c a ng i Tuy nhiên theo th i gian s phát tri n c a xã h i yêu c u c n có nh ng m ng không dây t c yêu c u v kh ng di ng, tin c y, tính s n sàng c a m ng, thông l ng cao b o m t t t Nh n th y rõ u ó IEEE n m 2004 thành l p TGn có nhi m v xây d ng m t chu n m i 802.11n áp ng nhu c u v thông l ng cao lên n 600 Mbps th hi n s v t tr i so i chu n khác ã có Tháng 6/2007, Wifi Alliance ã a b n draft 2.0 cho 802.11n xác nh thông s c b n i v i thi t b tuân theo chu n IEEE a h n s thông qua b n 802.11n th c vào n m 2009 Tài li u t p chung tìm hi u c tính c b n c a phân l p MAC chu n IEEE 802.11n Tài li u c trình bày thành ch ng g m: Ø Ch Ø Ch Ø Ch ng 1: Gi i thi u chung v chu n IEEE 802.11n ng 2: Gi i thi u phân l p 802.11n MAC mô hình OSI ng 3: Ch c n ng phân l p 802.11n MAC Cu i chúng em xin chân thành c m n s h ng d n t o u ki n c a th y ThS Nguy n Vi t Hùng trình chúng em làm t p l n Nhóm – l p D04VT1 i c l Merge c Simpo PDF and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CL C I NÓI U i C L C ii DANH M C HÌNH V iii THU T NG VI T T T iv CH NG I: GI I THI U CHUNG V IEEE 802.11n CH NG II: GI I THI U PHÂN L P 802.11n MAC TRONG MÔ HÌNH OSI 2.1 Kh i ch c n ng DCF 2.2 Kh i ch c n ng PCF 2.3 Giao th c, thu t toán ho t ng 2.3.1 Giao th c CSMA/CA 2.3.2 Giao th c RTS/CTS 2.3.3 Thu t toán th i gian ch ng u nhiên 2.3.4 Quá trình truy n thông ch PCF CH NG III: CH C N NG PHÂN L P 802.11n MAC 10 3.1 Các ch c n ng k th a t chu n tr c 10 3.1.1 Ch c n ng quét tìm thi t b 10 3.1.2 Ch c n ng xác th c 11 3.1.3 Quá trình k t h p 14 3.1.4 Tính n ng giám sát ngu n n 15 3.1.5 S c t m nh khung 18 3.2 Các ch c n ng riêng có 802.11n (d ng ngh ) 19 3.2.1 K t h p khung 19 3.2.2 Báo nh n theo kh i (Block ACK) 22 3.3 B o m t 22 3.3.1 Thi t l p khoá 22 3.3.2 Nh n th c 25 3.3.3 S bí m t 28 3.3.4 S toàn v n 29 T LU N 30 TÀI LI U THAM KH O 31 Nhóm – l p D04VT1 ii c hình SimpoDanh PDF m Merge andv Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com DANH M C HÌNH V Hình 2.1: Mô hình OSI ki n trúc phân l p MAC Hình 2.2 : Ho t ng c a giao th c RTS/CTS Hình 2.3: Ho t ng c a RTS/CTS gi a m t máy tr m không dây m t máy tr m có dây Hình 2.4: Ho t ng c a RTS/CTS gi a hai máy tr m không dây Hình 2.5: L c ho t ng c a m t máy tr m ch DCF Hình 3.1: Ph ng pháp quét b ng 10 Hình 3.2: Quét ch ng 11 Hình 3.3: Quá trình xác th c OSA 12 Hình 3.4: Quá trình xác th c SKA 13 Hình 3.5: Quá trình k t h p 15 Hình 3.6: PSP Mode in a BSS 17 Hình 3.7: Fragmentation burst 19 Hình 3.8: Khi không th c hi n ph ng pháp k t h p khung 20 Hình 3.9: Ph ng pháp k t h p khung 20 Hình 3.10: K t h p MSDU 21 Hình 3.11: K t h p khung MPDU 21 Hình 3.12: Key Generation in WEP, WPA and WPA2 23 Hình 3.13: Per-Packet Key Generation 25 Hình 3.14: Authentication Architecture 26 Hình 3.15: EAPOL 26 Hình 3.16: Authentication Overview 27 Hình 3.17: AES Counter Mode 28 Hình 3.18: CBC MAC 29 Nhóm – l p D04VT1 iii ng vi and t t tSplit Unregistered Version - http://www.simpopdf.com SimpoThu PDFt Merge THU T NG VI T T T A ACK AES AP ATIM Acknownledgement Advanced Encription Standard Access Point Ad-hoc TIM B BSS Basic Service Set C CAM Continuous Aware Mode CCMP Cipher Block Chainning Message CFP Contension Free Periord CP Contension Periord CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance D DCF Distributed Coordination Function DSSS Directed Sequence Spread Spectrum E EAPoL EAP over LAN ESS Extended service sets I IBSS Independent BSS IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers M MAC Medium Access Control MIMO Multiple Input Multiple Output MPDU Message Protocol Data Units MSDU MAC Service Data Units N NAV Network Allocation Vector O OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing OSA Open System Authentication Nhóm – l p D04VT1 Báo nh n Chu n mã hóa tiên ti n m truy nh p TIM c a m ng Ad-hoc p d ch v c s Ch nh n th c liên ti p B n tin chu i kh i mã hóa Chu k không xung t Chu k xung t a truy nh p c m nh n sóng mang nh m tránh xung t Kh i ch c n ng DCF Tr i ph chu i tr c ti p EAP m ng LAN p d ch v m r ng BSS không ph thu c Vi n k s n nt u n truy nh p môi tr ng Công ngh MIMO n v d li u giao th c b n tin n v d li u d ch v MAC Vector nh v m ng Ghép kênh phân chia theo t n s tr c giao Xác th c h th ng m iv ng vi and t t tSplit Unregistered Version - http://www.simpopdf.com SimpoThu PDFt Merge P PCF PMK PSP PTK Point Coordination Function Pair-wise Master Key Power Save Polling Pair-wise Transient Key Kh i ch c n ng PCF Khóa PMK Th m dò ti t ki m n ng l Khóa PTK SDM R Request to Send/ Clear to Send S Space Division Multiplexing SIFS SKA SSID STA Short Interframe Space Shared Key Authentication Service Set Identifier Station A RTS/CTS ng Giao th c RTS/CTS Ghép kênh phân chia theo không gian Kho ng cách liên khung ng n Xác th c h th ng m Nh n d ng t p d ch v Máy tr m A T TIM Traffic Indication Map ch th l u l ng W WEP WLAN WPA Wired Equivalent Privacy Wireless LAN Wifi Protected Access Nhóm – l p D04VT1 t mã t ng ng h u n ng LAN không dây Công ngh mã hóa WPA c a Wifi v 1: Giand i thi u chung v IEEE 802.11n SimpoCh PDFng Merge Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CH NG I: GI I THI U CHUNG V IEEE 802.11n áp l i nhu c u th tr ng ngày gia t ng v i vi c yêu c u th c hi n cao h n a WLAN, IEEE ã hình thành nhóm làm vi c 802.11n Ph m vi làm vi c c a nhóm nh ngh a u ch nh l p v t lý l p MAC chuy n giao m t giá tr nh nh t 100Mbps thông qua m t m truy nh p d ch v MAC (SAP) 802.11n s d ng m t quan m phát tri n ang s d ng t i công ngh hi n h u gi i thi u công ngh m i ó chúng cung c p hi u qu làm vi c s phát tri n th y c yêu c u c a vi c phát tri n nh ng ng d ng S d ng l i nh ng công ngh quý báu nh OFDM, mã hóa s a l i t phía tr c, an xen ánh x u bi n biên u ph ng ã c s a gi a l i, giá c gi m xu ng hoàn toàn t ng thích v i công ngh tr c ó Có khóa vùng c c n xem xét t ng a ch s ho t ng c a WLAN u tiên s c i t o công ngh vô n ó t ng t c truy n v t lý Th ch m i qu n lý có hi u qu nh ng ki u th c hi n l p v t lý t ng c ng ph i c phát tri n Th c i ti n hi u l c truy n d li u c n gi m b t c i thi n theo p v i s t ng t c truy n v t lý N y sinh hi u hi u l c khác t nh ng ph n t tr c ó cung c p m t s a ng h th ng ch n l c h t c d li u thô c c i u cho phép tiêu chu n cung c p s th c hi n m t ng c b n nh ng tham s có t t c thi t b 802.11n, công ty ch p nh n t ng c ng nh ng kh n ng ng d ng khác giá khác Ph n c ng c a WLAN không c n h tr tùy ch n t ng h p v i chu n Yêu c u u tiên s h tr m t s thi hành OFDM c phát tri n d a 802.11a/g s d ng t c mã l n nh t cao h n nh p d i thông r ng h n S thay i c i thi n cao nh t có th t ct c d li u thô có th t 54 t i 65 Mbps tiêu chu n ã có MIMO công ngh nhi u u vào nhi u u c s d ng 802.11n phát tri n giao di n v t lý OFDM có s n ã c th c hi n 802.11a/g s khai thác MIMO a ng v i m t công ngh ã bi t nh vi c gh p kênh phân chia không gian SDM Truy n thông qua thi t b WLAN phân chia m t lu ng d li u thành nhi u ph n truy n nhi u dòng không gian.Vi c phân chia nh ng anten t ng ng anten thu có th nh n c d li u.802.11n hi n th i cung c p t i lu ng không gian c dù phù h p v i ph n c ng không c yêu c u th c hi n v i nhi u ng Vi c t ng g p ôi s l ng lu ng không gian t m t t i có hi u qu g p ôi vi c t ng t c d li u thô T i ây có s cân b ng nhiên, gi ng nh vi c t ng công su t tiêu th , t i m t kho ng nh h n v giá B n li t kê 802.11n bao g m m t ch ti t ki m công su t,gi m nh công su t tiêu th s d ng a ng ch nh ng Nhóm – l p D04VT1 1: Giand i thi u chung v IEEE 802.11n SimpoCh PDFng Merge Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com ng truy n thông có ích m i c th c hi n.H th ng ti t ki m công su t MIMO òi i c m c ch 802.11n Có c tính c ch ma t p trung vào vi c c i thi n vi c th c hi n MIMO: (1) o chùm tia (2) phân t p m t k thu t h i t tín hi u vô n tr c ti p anten ích ó làm t ng kh n ng s p x p th c hi n b i vi c gi i h n giao thoa Nhi u anten khai thác s phân t p b ng vi c k t h p nhi u u hay l a ch n m t t p t t nh t m t s l n anten So v i yêu c u nh n c m t s lu ng không gian 802.11n c ng h tr lên t i anten H th ng tùy ch n khác 802.11n có hi u qu cao g p ôi t c d li u b i vi c t ng g p ôi b ng t n c a WLAM|N t 20 t i 40 MHz S cân b ng s c p m t vài kênh có s n h n m i thi t b khác Trong tr ng h p s d ng b ng 2.4Ghz, t i ó có ch cho kênh 20Mhz không ch ng lên M t kênh 40Mhz không th có nhi u ch cho nh ng thi t b khác k t n i ho c lan truy n gi ng nh không khí u có ngh a thông minh h n Vi c qu n lý ng ó ch nh ng l i m b o r ng tùy ch n c a kênh 40Mhz c c i thi n toàn b S at ngc c a WLAN g n li n v i s cân b ng c a nh ng d i thông cao c a m s khách hàng v i nh ng nhu c u c a m t s khách hàng khác k t n i t i m ng M t nh ng c tính quan tr ng nh t 802.11n c ch phát tri n vi c th c hi n ch tr n c g i s h i t T t h n vi c g i i m t khung d li u n, khách hàng c g p l i vào chung m t khung truy n i Vì v y s h i làm t ng hi u qu c a vi c khôi ph c % d li u ang c truy n m ng 802.11n ch qúa trình phát tri n v i nh ng tiêu chu n tr c ó tr ng thái b o m tính t ng thích v i h n 200 tri u thi t b wi-fi hi n th i (802.11b) ang c s d ng M t m truy c p 802.11n s giao ti p v i m t nh ng thíêt b 802.11 b ng t n 5GHz c ng nh ph n c ng c a 802.11b/g ho t ng t n s 2.4Ghz Ngòai kh n ng v n hành v i nhau, thi t b 802.11n c ng cung c p cho m ng kh n ng l n h n s pha tr n nh ng 802.11g ã xu t B i ch a d i thông l n h n hi u, ph m vu h at ng t t h n, tin c y cao.802.11n có tác d ng r t nhi u c u hình m ng t ó n y sinh ng d ng m tay c a m ng nhà, m t s gia t ng k c a s khách hàng s th y c 802.11n không ch m t s nâng cao ti n ích c a mà m t nhu c u thi t u M t vài y u t gây nh ng ng d ng mà ang u n nhu c u cho 802.11n ó VoIP,load video nh c game l u tr g n li n tr c tíêp m ng Nhóm – l p D04VT1 2: Giand i thi u phân l p 802.11n MAC mô hình OSI SimpoCh PDFng Merge Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CH NG II: GI I THI U PHÂN L P 802.11n MAC TRONG MÔ HÌNH OSI Phân l p MAC n m l p Liên k t d li u (Data Link) c a mô hình OSI Phân p MAC xác nh cách th c truy n khung d li u môi tr ng truy n d n b ng cách k t h p m t a ch v t lý cho m i thi t b , xác nh topo m ng th m dò ng truy n Hình 2.1: Mô hình OSI ki n trúc phân l p MAC Ki n trúc phân l p MAC bao g m hai kh i ch c n ng: Kh i ch c n ng DCF (Distributed Coordination Function) kh i ch c n ng PCF (Point Coordination Function) 2.1 Kh i ch c n ng DCF DCF ph ng pháp truy nh p theo chu n 802.11 cho phép t t c tr m t WLAN tranh ch p nh m dành quy n truy nh p vào môi tr ng truy n d n không dây có tính ch t chia s nh s d ng giao th c CSMA/CA Các mô hình m ng Nhóm – l p D04VT1 2: Giand i thi u phân l p 802.11n MAC mô hình OSI SimpoCh PDFng Merge Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com BSS (Basic service sets – mô hình ch có nh t m t AP máy tr m), ESS (Extended service sets – ây mô hình m r ng c a BSS cho phép có nhi u AP máy tr m), IBSS (Independent basic service sets – mô hình AP mà ch có máy tr m k t n i tr c ti p v i nhau) u có th s d ng c ch DCF Các AP nh ng mô hình ho t ng t ng t nh hub 802.3 truy n d li u 2.2 Kh i ch c n ng PCF PCF m t ch truy n d n cho phép truy n khung không xung t ng WLAN b ng cách s d ng thu t toán th m dò u m c a PCF m b o c m t kho ng th i gian tr xác nh v y ng d ng yêu c u v QoS (ví d nh ng d ng tho i hay truy n hình th i gian th c,…) có th s d ng n n ch truy n d n này.Khi s d ng PCF, AP s m nhi m ch c n ng th c hi n thu t toán th m dò ó m ng ad hoc (m ng AP) không th s d ng ch PCF ph i c s d ng k t h p v i DCF 2.3 Giao th c, thu t toán ho t ng 2.3.1 Giao th c CSMA/CA th c hi n trình truy n thông m ng c n ph i có m t t p th t c cách th c nh m m b o trình truy nh p vào môi tr ng truy n d n t hi u qu cao Giao th c c s d ng r ng rãi m ng WLAN ngày CSMA/CA Khi m t tr m xác nh r ng b t kì m t tr m khác ang truy n d n s ch n m t giá tr th i gian ch ng u nhiên.Tr m sau ó s i thêm m t kho ng th i gian n a d a vào giá tr th i gian ch mà ã ch n, tr c b t u truy n d li u Trong su t kho ng th i gian v n s ti p t c giám sát ch c ch n r ng tr m khác b t u truy n d li u B i môi tr ng truy n d n vô n môi tr ng bán song công nên c n m b o t i m t th i m ch có m t thi t b truy n tín hi u môi tr ng CSMA/CA giao th c nh m m b o u ó Tuy nhiên th c t xung t v n x y hai thi t b truy n d n t i m t th i m CSMA/CA th c hi n nhi u bi n pháp ki m tra cân b ng nh m gi m thi u t i a s xung t Ch c n ng c m nh n sóng mang xác nh môi tr ng truy n d n b n hay r i, bao m c m nh n v t lý nh m ch n t ki m tra v c ng t n s sóng ph n i nh n s xung t hay c m nh n logic nh vào vi c s d ng giao th c RTS/CTS , tr ng NAV, báo nh n ACK Ch c n ng a truy nh p nh m m b o t t c Nhóm – l p D04VT1 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com tin dành cho nó, client s g i thông p n AP báo hi u r ng s p tr l i tr ng thái ng Ti n trình c l p l i nhi u l n giây Vì th gây m t s overhead so v i không s d ng PSP Hình 3.6: PSP Mode in a BSS PSP IBSS (Independent BSS) Ch PSP IBSS ho t ng r t khác so v i BSS IBSS AP nên thi t b buffer gói tin Vì th m i tr m ph i buffer gói tin c g i t n tr m khác m ng Ad-hoc Các tr m s luân phiên g i Beacon s d ng ph ng th c khác tùy thu c vào nhà s n xu t Khi tr m s d ng ch ti t ki m n n ng, s có m t kho ng th i gian c i ATIM window Trong kho ng th i gian này, m i tr m u th c s n sàng nh n data frame Ad-hoc Traffic Indication Map (ATIM) gói tin unicast cs ng b i tr m thông báo cho tr m khác r ng có d li u dành cho chúng chúng nên th c gi c kho ng th i gian nh n l ng d li u Các ATIM Beacon u c g i su t kho ng th i gian ATIM window Ti n trình tr m g i traffic cho di n nh sau: + Các tr m c ng b hóa v i thông qua Beacon th c gi c tr c ATIM window b t u + Kho ng th i gian ATIM window b t Nhóm – l p D04VT1 chúng có th u, tr m g i Beacon Sau ó, 17 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com tr m g i ATIM frame cho chúng thông báo cho tr m khác có traffic buffer dành + Các tr m nh n ATIM su t ATIM window s th c gi c nh n data frame N u ATIM c nh n tr m s i vào tr ng thái ng (khi ATIM window k t thúc) + ATIM window k t thúc, tr m b t u truy n data frame Sau nh n data frame, tr m tr l i tr ng thái ng i kho ng th i gian ATIM window ti p theo ( th c l i) 3.1.5 S c t m nh khung Các gói m c cao m t s khung quan lý l n c n c phân n thành nh nh có th truy n i phù h p v i m t kênh vô n S c t m nh khung c ng làm t ng tin c y mà có giao thoa Các tr m vô n LAN s c g ng truy n nh cho nhi u giao thoa ch có th anh h ng n m nh nh , mà không ph i khung l n u ó làm gi m t c l ng d li u b h h ng giao thoa.vi c c t m nh làm t ng cao h n hi u qu truy n d n Giao thoa có th n t nhi u ngu n khác Giao thoa m ng th ng c gây b i sóng có t n kho ng 2.4GHZ Sóng n t sinh b i ng magnetron v bi n i theo hình sin(ramp up and ramp down), th sóng viba phát giao thoa n a th i gian.cá phone không dây c ng gây giao thoa Các m ng tr i ph thu c vào ng mà giao thoa c ng khác S phân n x y m t gói tin m c cao có chi u dài v t ng ng c a phân n c nh hình b i ng i qu n tr m ng Dù t ng s n nh ng t t c n u có s chu i nh h tr vi c t p h p, khôi ph c l i thông tin u n khung c ng ch báo s l ng n n có nhi u h n hay không T t c khung, bao g m m t s khung bình th ng c a n n i n phân n (nh hình 3.7 d i ây): Nhóm – l p D04VT1 18 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com Hình 3.7: Fragmentation burst Hình c ng cho th y s k t h p trao i c a RTS/CTS, b i chúng chung c o m nh RTS/CTS c thi t l p giá tr nh Hình c ng cho th y làm th mà NAV SIFR c s d ng k t h p v i u n truy nh p t i môi tr ng Các m nh khung ACK c a c tách r i b i SIFS, v y m t di m s gi u n c a kênh suôt th i gian n phân n NAV c ng c s d ng m b o m khác s không s d ng kênh su t th i gian n phân n V i t k s trao i RTS/CTS , c RTS CTS u t NAV t th i gian ch u tiên n th i gian k t thúc c a n u tiên nhô Các n sau k ti p hình thành t dây chuy n M i n t m t NAV gi nguyên môi tr ng cho n k t thúc vi c ch ng th c cho khung k ti p n t NAV gi môi tr ng cho n ACK1, n t NAV gi môi tr ng cho n ACK2,vv…sau n cu i ACK cu i c a oc g i, NAV c t v 0, thông báo r ng môi tr ng ang oc t sau n phân n hoàn thành 3.2 Các ch c n ng riêng có 802.11n (d ng ngh ) Bên c nh c tính tiên ti n l p PHY nh MIMO, t ng r ng b ng t n t 20 lên 40 MHz cho m i kênh truy n d n phân l p MAC 802.11n s d ng thêm ph ng pháp k t h p khung nh m t ct c v t tr i truy n thông di ng so v i chu n khác t tr c n 3.2.1 K t h p khung Nhóm – l p D04VT1 19 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com t c khung truy n d n c phát i t thi t b 802.11 u v i kích th c c nh cho m i khung Vi c truy n n mào hi u qu s d ng b ng thông m t cách k Hình 3.8: Khi không th c hi n ph u có n mào u làm gi m ng pháp k t h p khung làm gi m s tác ng c a tín hi u không ph i d li u lên vi c s d ng b ng thông, 802.11n a m t ph ng pháp g i K t h p khung Th c ch t c a vi c k t p khung t hai hay nhi u khung vào m t l n truy n d n Có hai ph ng pháp k t p khung: K t h p n v d li u d ch v MAC (MSDU – MAC Service Data Units) K t h p n v d li u giao th c b n tin (MPDU – Message Protocol Data Units) Hình 3.9: Ph ng pháp k t h p khung i nhi u khung c truy n d n m t l n nên có th gi m k tín hi u gây lãng phí b ng thông th i gian ch gi a khung truy n riêng l Trong chu n 802.11n, kích th c khung t i a lên n 64 KB g p 15 l n so v i chu n khác 3.2.1.1 K t h p n v d li u d ch v MAC (MSDU) Xem xét tr ng h p m t AP nh n c khung 802.3 t giao di n Ethernet n i i m ng c nh, ph i chuy n sang d ng khung 802.11 cho phù h p v i m ng không dây, sau ó m i truy n n máy tr m nh n T ng t nh v y, máy tr m mu n g i khung d li u m ng ch ng giao th c máy tr m c ng t o Nhóm – l p D04VT1 20 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com khung d ng 802.3 sau ó card không dây l i ph i chuy n sang d ng 802.11 cho phù h p i m i truy n môi tr ng WLAN c Trong c hai tr ng h p u x y trình chuy n nh d ng khung t 802.3 sang 802.11 truy n d n t h p khung MSDU s th c hi n gom khung Ethernet có chung a ch ích, óng gói chúng l i vào m t khung 802.11 sau ó truy n khung i m ng WLAN MSDU: Khung Ethernet 802.3 Hình 3.10: K t h p MSDU ng c óng gói chung vào m t khung 802.11 mà khung 802.3 s có t giá tr QoS n u c mã hóa c ng có m t ph ng pháp khóa nh 3.2.1.2 K t h p n v d li u giao th c b n tin (MPDU) t h p MPDU khác m t chút so v i MSDU Thay gom khung Ethernet l i k t h p MPDU l i chuy n t ng khung Ethernet sang d ng khung 802.11, sau ó gom khung 802.11 l i B i khung 802.11 ã có nh d ng phù p truy n i m ng WLAN nên không c n có trình óng gói vào m t khung 802.11 chung Hình 3.11: K t h p khung MPDU ng t nh MSDU, khung 803.11 m t khung k t h p c ng có giá tr QoS nh nhau, nhiên v lý thuy t m i khung có th có cách mã hóa khóa khác Th c t t t c khung c n có chung m t a ch ích nên chúng c ng th ng có cách mã hóa khóa gi ng MSDU b ánh giá hi u qu h n MPDU m i khung 802.11 l i có m t mào u riêng Nhóm – l p D04VT1 21 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com Trong c hai ph ng pháp k t h p MSDU MPDU u t n t i nh ng h n ch sau Th nh t, t t c khung c k t h p ph i có chung a ch ích nên tính linh ho t Th hai, khung c truy n k t h p v i nên s làm t ng tr truy n lan, tính phân c p ch t l ng d ch v QoS không m b o cho ch v th i gian th c nh voice, truy n hình h i ngh ,… Th ba, v i h th ng có d ng ghép kênh liên quan n th i gian th i gian truy n m t khung k t h p ph i ph thu c vào th i gian gán cho m i kênh c th ph i nh h n Xét v m t lý thuy t m h n ch th nh t có th c gi i quy t máy tr m không dây truy n khung k t h p n AP, sau ó t i AP s phân tích khung nh n c tách thành khung ho c nhóm khung có a ch ích khác truy n i u ph thu c r t nhi u vào kh n ng x lý c a AP 3.2.2 Báo nh n theo kh i (Block ACK) ng gi ng nh trình truy n d n khung 802.11 khác, sau máy tr m nh n c m t khung d li u ph i g i b n tin báo nh n ACK v phía máy phát T ng t nh v y, thay ph i báo nh n cho t ng khung 802.11 m t, phía máy thu s tr l i b ng t khung báo nh n kh i Block ACK cho toàn b khung k t h p Ph ng pháp ch áp d ng cho k t h p MSDU (vì khung k t h p MPDU khung tham gia khung 802.11 ph i c báo nh n riêng) Nh khung báo nh n kh i mà ch c n m t khung báo nh n tr m phát c ng có th nh n bi t ch phát l i nh ng khung không c báo nh n 3.3 B o m t C ng gi ng nh IEEE 802.11i, IEEE 802.11n c ng s d ng c ch b o m t WPA2 B i v y ph n b o m t ta ch nghiên c u c ch b o m t c a WPA2 3.3.1 Thi t l p khoá WPA t p tiêu chu n tr c c a IEEE 802.11i Nó ch p nh n s thi t l p khoá, khoá phân c p khuy n cáo v ch ng th c c a IEEE 802.11i m t cách g n nh y Vì WPA2 chu n 802.11i c ng nh v y , nên trình thi t l p khoá ki n trúc khoá phân c p WPA WPA2 g n nh ng nh t.tuy nhiên, có m t s khác bi t r t quan tr ng : WPA2 ,các khoá gi ng có th c s d ng cho mã hoá s b o v tàon v n c a d li u B i v y WPA2 s d ng khoá h n WPA2 m r ng s phân c p khoá hai t ng c a WEP thành phân c p a t ng c p cao nh tv n khoá ch , tham chi u t i PMK (pair-wise master key) WPA2.c p Nhóm – l p D04VT1 22 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com ti p theo PTK (pair-wise transient key) , c b t ngu n t PMK c p cu i nh ng gói khoá mã hoá Chúng c t o b i khoá PTK qua m t khoá tr n Hình 3.12: Key Generation in WEP, WPA and WPA2 C ng nh WPA,WPA2 không ch rõ cách th c t o khoá ch PMK.b i v y,WPA2 có l khoá bí m t dùng chung tr c,hay b t ngu n t trình nh n th c nh 802.1x WPA2 yêu c u PMK có dài 32 byte B i v i dài 32 byte dài t ng i có th nh nó.nh ng s tri n khai c a 802.11 s d ng khoá dùng chung cho phép ng i s d ng vào m t kh u ng n h n, ó c s dùng t o khoá có dài 32 byte Nhóm – l p D04VT1 23 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com m c ti p theo PTK,v c b n chúng nh ng khoá phiên.thu t ng PTK c d ng nh m tham chi u n t p h p nh ng khoá phiên mà ch y u lo i khoá ,m i lo i u có dài 128 bits B n lo i khoá là: m t khoá mã hoá cho d li u, m t khóa toàn v n cho d li u,m t khóa mã hóa cho giao th c ch ng th c m r ng qua LAN (EAPoL) messages, m t khóa v n toàn d li u cho b n tin EAPoL Ghi nh ng thu t ng (session) ây dùng tham chi u t i s k t h p gi a m t STA m t AP.m i m t STA k t h p v i m t AP ,chúng s kh i u cho m t phiên m i u d n t i s phát sinh m t PTK m i t PMK Vì khóa phiên ch h p l t kho ng th i gian nh t nh,chúng c ng nh nh ng khóa th i gian Khóa PTK c o t PMK s d ng m t PRF (hàm gi ng u nhiên) Các PRF c dùng t o PTK rõ ràng c bi t b i PTK s d ng gi i thu t HMAC-SHA : PTK = PRF–512(PMK, “Pairwise key expansion”, AP_MAC || STA_MAC || ANonce || SNonce) thu c PTK t PMK ta c n dùng giá tr u vào: khóa PMK, a ch l p MAC c u hai m cu i liên quan n phiên m i Nonce c a hai m cu i ó S ng a ch l p MAC t o PTK m b o r ng khóa ranh gi i c u phiên gi a hai m cu i gai t ng tính hi u qu không gian khóa c a toàn b h th ng Vì c n t o m t t p h p khác c a nh ng khóa phiên t PMK gi ng cho nh ng phiên m i, c n thêm u vào khác vào c ch t o khóa mà u vào thay i m i phiên u vào Nonce Nonce c hi u sát ngh a nh t s l n ng n nh t, giá tr c a Nonce nh v y thay i không b bó bu c, tr giá tr m i Nonce không bao gi s d ng l i l n n a - v n c b n m t s ch c s d ng m t l n V i ,m t Nonce m t s nh t (sinh ng u nhiên) xó th phân bi t gi a hai phiên thi t l p gi a m t STA m t AP ã cho t i nh ng th i m khác nhau.hai Nonce liên quan t i s t o thành PTK sinh b i hai m cu i liên quan n phiên ó.ví d STA (SNonce) AP(ANonce) WPA2 ch rõ m t Nonce có th c t o theo sau: ANonce = PRF–257(Random Number, “Init Counter”, AP_MAC || Time) SNonce = PRF–257(Random Number, “Init Counter”, STA_MAC || Time) u quan tr ng PTK có hi u qu dùng chung gi a STA AP c s d ng b i hai STA AP nh m b o v d li u / b n tin EAPoL mà chúng truy n i Vì th , giá tr u vào yêu c u t o PTK t PMK n t c hai m cu i STA AP c a phiên ó, m t Nonce m t a ch l p MAC c chuy n i B i v y c STA AP có th t o PTK gi ng t PMK ng th i Nhóm – l p D04VT1 24 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com M c ti p theo c a h phân b c khóa gói khóa (per-packet keys) c t o t PTK.quá trình WPA2 s d ng có c per-packet keys c ch hình d i ây: Hình 3.13: Per-Packet Key Generation pha u tiên, khóa mã hóa d li u phiên c k t n i v i high-order 32 bits c a TSC/IV a ch l p MAC u c a pha c k t n i v i lower-order 17 bits a TSC/IV pha th hai u c a pha th hai s t o 104 bit per-packet key Có nhi u c tính quan tr ng trình này: * Kch th c c u khóa mã hóa v n 104 bit , th có th thích h p v i b t ng t c ph n c ng WEP * Vì t o per-packet key liên quan n m t thao tác tr n,thao tác tính táon c ng cao cho b x lí MAC nh ph n c ng WEP Quá trình chia làm hai pha.ph n lí c ng cao c th c hi n pha m t pha hai tính toán c ng cao * Vì pha liên quan n high-order 32 c a TSC/IV,vi c ó ch c n c th c hi n mà m t bit thay i * Ch c n ng tr n khóa s gây khó kh n cho ng i nghe tr m TSC/IV khóa gói u oc mã hóa gói 3.3.2 Nh n th c Gi ng nh s phân c p thi t l p khóa,WPA c ng ch p nh n ki n trúc chúng th c c ch rõ 802.11i Do ó ki n trúc ch ng th c c a WPA WPA2 gi ng V i m ng t i nhà, 802.11i cho phép khóa d ng th công nh WEP V i m ng doanh nghi p, 802.11i ch rõ cách s d ng c a 902.1x cho s thi t l p khóa s ch ng th c.hình 3.14 cho th y ki n trúc c a EAPoL hình 3.15 cho th y toàn b h th ng ki n trúc c a EAPoL C ng ki m soát ch m thi t b c k t n i k t n i t i c ng Nhóm – l p D04VT1 25 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com ã c cho phép b i 802.1x M t khác, c ng không ki m soát cung c p m t n cho nh t l u l ng EAPoL ng Hình 3.14: Authentication Architecture Hình 3.14 cho th y th m chí c ng không ng MAC filtering S m t s tr công c ki m soát có th h n ch th s ng h p c dùng ch ng l i s t n Hình 3.15: EAPOL EAP ch rõ thành ph n c a m ng: the supplicant, the authenticator and the authentication server Cho EAPoL, ng i s d ng cu i supplicant Chuy n m ch l p s truy nh p ki m soát nh n th c t i m ng s d ng c ng logic Nh ng quy t nh truy nh p c th c hi n b i máy ch ch ng th c backend sau th c hi n trình ch ng th c Quá trình ch ng th c s d ng cho ng i qu n tr m ng quy t nh Nhóm – l p D04VT1 26 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com EAPoL có th d dàng c làm thích nghi có th s d ng c môi tr ng 802.11 Nh hình 3.16 STA supplicant, AP s ki m soát nh n th c t i m ng,và có m t máy ch ch ng th c backend Tính t ng t n i b t h n n u ta xem xét t AP, th t chuy n i l p 2, v i m t máy vô n m t giao di n ng dây Hình 3.16: Authentication Overview Tuy nhiên, có m t m u chi ti t thú v c n ý n,ki n trúc 802.1x mang trình o m t gi a supplicant (STA) máy ch ch ng th c backend u ó có ngh khóa ch (k t qu t m t trình ch ng th c th TLS) c t o gi a STA máy ch backend Tuy nhiên, c ch bí m t v n toàn ki n trúc an ninh c a 802.11 n c th c hi n gi a STA AP u c ó có ngh a phiên (PTK) per-p cket key (chúng c t o t PMK) u c n STA AP.STA ã có PMK có th t o PTK per-p cket key Tuy nhiên , AP ch a ch c ã có PMK B i v y, mà c n cho m t c ch có PMK t máy ch ch ng th c n AP an toàn Nh c l i ki n trúc 802.1x, k t qu c a trình ch ng th c c chuyên ch b i máy ch ch ng th c t i AP, v y mà AP có th cho phép hay không cho phép truy nh p t i m ng Giao th c truy n tin gi a AP máy ch ch ng th c không ch rõ b i 802.11 nh ng c ch rõ b i WPA2 RADIUS H u nh t t c s tri n khai c a 802.11 có l k t thúc lên s d ng RADIUS Giao th c RADIUS cho phép an ninh phân ph i khóa t máy ch ch ng th c t i AP ây cách mà PMK t i AP nh th Ghi nh 802.1x có m t khung dành cho ch ng th c Nó không ch rõ giao th c ch ng th c c s d ng B i v y, ó t i ng i qu n tr m ng ch n giao th c ch ng th c M t s nh ng giao th c ch ng th c c bàn lu n nhi u nh t s ng 802.1x TLS Giao th c EAP-TLS c l y tài li u c n th n Nó c Nhóm – l p D04VT1 27 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com phân tích r ng không s sai l ch y u c tìm th y giao th c c a u làm cho s l a ch n lôi cu n v an ninh s d ng 802.1x 3.3.3 S bí m t Th c t ch rõ r ng m t gi i thu t mã hóa không cung c p cho h thông an ninh cung c p tính bí m t 802.11i, AES c s d ng counter mode Counter mode th c s s d ng m t kh i m t mã nh m t lu ng m t mã Nh v y k t p an ninh c a m t khói m t mã v i s d dàng c a s s d ng m t lu ng m t mã Hình 3.17 ch rõ AES counter mode làm vi c nh th S d ng counter mode yêu c u m t máy m Máy m b t u t i m t th i m t k nh ng quy t nh tr c giá tr c t ng d n m t ki u ch rõ Thao tác máy m n gi n nh t, ví d , b t d u máy m v i kh i d u t ng d n tu n t t giá tr cho m i kh i a s nh ng s th c hi n, nhiên, giá tr kh i u c a counter b t ngu n t giá tr m t Nonce, mà thay i cho m i thông báo liên ti p t mã AES sau ó c s d ng mã hóa máy m t o m t “lu ng khóa” Khi thông báo nguyên b n n, c chia vào kh i 128 bits, m i kh i c c ng XOR v i 128 bits t ng ng c a dòng khóa phát sinh s n xu t b n m t mã m t toán hoc, ch c n ng mã hóa counter c trình bày là: Ci = Mi (+) Ek(i) ó i Hình 3.17: AES Counter Mode An ninh c a h th ng n m counter Cho t i giá tr counter không bao gi p l i v i m t khóa gi ng v y, h th ng c b o v WPA2, u d t c i vi c dùng m t khóa m i cho phiên Nhóm – l p D04VT1 28 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com 3.3.4 S toàn v n c s tàon v n c a b n tin, nhi m v c a nhóm m r ng counter mode bao g m s ho t ng m t CBC MAC ây u gi i thích tên c a giao th c: AES-CCMP ó CCMP thay th cho giao th c counter mode CBC MAC Giao th c CBC MAC c tái th hi n hình 3.18 ó h p màu en giao th c mã hóa Hình 3.18: CBC MAC Nhóm – l p D04VT1 29 t lu Merge n Simpo PDF and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com T LU N T nh ng k t qu tìm hi u ta có th nh n th y IEEE 802.11n có nh ng u m v t tr i so v i chu n tr c ó v thông l ng, tin c y IEEE 802.11n ng thích t t v i chu n tr c nh 802.11 a/b/g S i c a IEEE 802.11n c mong i s áp ng c yêu c u ngày gia t ng c a ng d ng phân tán n n m ng không dây ngày nh ng d ng yêu c u v th i gian th c, QoS IEEE 802.11n h a h n s tr thành chu n ph bi n c dùng r ng dãi nh t ng lai thay th cho chu n 802.11 a/b/g hi n Trong ph m vi tài li u m i ch xem xét n c tính công ngh c a chu n 802.11n m c khái quát H ng phát tri n ti p theo c a n i dung nghiên c u tìm hi u chi ti t h n n a v tham s c tính c a chu n c ng nh c p nh t thông tin i nh t v chu n 802.11n Nhóm – l p D04VT1 30 li Merge u thamand kh Split o Unregistered Version - http://www.simpopdf.com SimpoTài PDF TÀI LI U THAM KH O [1] TGn Sync Proposal Technical Specification, Syed Aon Mujaba, 2005 [2] 802.11-1999, IEEE, 1999 [3] 802.11a-1999, IEEE, 1999 [4] 802.11b-1999_Cor1-2001, IEEE, 2001 [5] 802.11e-2005, IEEE, 2005 [6] 802.11g-2003, IEEE, 2003 [7] 802.11i-2004, IEEE, 2004 [8] 802.11n wireless technology overview, Cisco, 2007 [9] Certified Wireless Network Administrator Study Guide, Wiley, 2006 [10] Wifi Telephony, Praphul Chandra; David Lide, Newnes, 2007 [11] Next gen-WLAN, Cisco, 2007 [12] Wireless Communications and Networking, Vijay K Garg, MK Publishers, 2007 Nhóm – l p D04VT1 31 [...]... cu i cùng c a nó oc g i, NAV c t v 0, thông báo r ng môi tr ng ang oc t do sau khi n phân n hoàn thành 3.2 Các ch c n ng riêng có trong 802.11n (d ng ngh ) Bên c nh các c tính tiên ti n trong l p PHY nh MIMO, t ng r ng b ng t n t 20 lên 40 MHz cho m i kênh truy n d n thì trong phân l p MAC 802.11n s d ng thêm ph ng pháp k t h p khung nh m t ct c v t tr i trong truy n thông di ng so v i các chu n khác... s tr l i b ng t khung báo nh n kh i Block ACK cho toàn b khung k t h p Ph ng pháp này ch áp d ng cho k t h p MSDU (vì trong khung k t h p MPDU các khung tham gia là các khung 802.11 ph i c báo nh n riêng) Nh khung báo nh n kh i mà ch c n m t khung báo nh n tr m phát c ng có th nh n bi t và ch phát l i nh ng khung con không c báo nh n 3.3 B o m t C ng gi ng nh IEEE 802.11i, IEEE 802.11n c ng s d ng c... t ng m t CBC MAC ây là u gi i thích tên c a giao th c: AES-CCMP trong ó CCMP thay th cho giao th c counter mode CBC MAC Giao th c CBC MAC c tái th hi n trong hình 3.18 trong ó h p màu en là giao th c mã hóa Hình 3.18: CBC MAC Nhóm 7 – l p D04VT1 29 t lu Merge n Simpo PDF and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com T LU N T nh ng k t qu tìm hi u trên ta có th nh n th y IEEE 802.11n có nh... thông l ng, tin c y IEEE 802.11n ng thích t t v i các chu n tr c nh 802.11 a/b/g S ra i c a IEEE 802.11n c mong i s áp ng c các yêu c u ngày càng gia t ng c a các ng d ng phân tán trên n n m ng không dây ngày nay nh các ng d ng yêu c u v th i gian th c, QoS IEEE 802.11n h a h n s tr thành chu n ph bi n c dùng r ng dãi nh t trong ng lai thay th cho các chu n 802.11 a/b/g hi n nay Trong ph m vi tài li... ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com tin dành cho nó, client s g i 1 thông p n AP báo hi u r ng nó s p tr l i tr ng thái ng Ti n trình này c l p l i nhi u l n trong 1 giây Vì th nó gây ra m t s overhead so v i khi không s d ng PSP Hình 3.6: PSP Mode in a BSS PSP trong IBSS (Independent BSS) Ch PSP trong IBSS ho t ng r t khác so v i trong BSS IBSS... nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com phân tích r ng và không s sai l ch y u kém nào c tìm th y trong giao th c c a nó u này làm cho nó là s l a ch n lôi cu n v an ninh s d ng trong 802.1x 3.3.3 S bí m t Th c t ch rõ r ng m t gi i thu t mã hóa không cung c p cho h thông an ninh cung c p tính bí m t trong 802.11i, AES c s d ng trong counter mode... khác bi t r t quan tr ng : trong WPA2 ,các khoá gi ng nhau có th c s d ng cho mã hoá và s b o v tàon v n c a d li u B i v y WPA2 s d ng ít khoá h n WPA2 m r ng s phân c p khoá hai t ng c a WEP thành phân c p a t ng c p cao nh tv n là khoá ch , tham chi u t i PMK (pair-wise master key) trong WPA2.c p Nhóm 7 – l p D04VT1 22 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version... khung CF-End t i các máy tr m thông báo t thúc chu k CFP và AP d ng quá trình th m dò Chu k CP b t u, t t c các máy tr m và AP chuy n sang ho t ng ch DCF 5 t thúc chu k CP, m t chu trình m i l i b t Nhóm 7 – l p D04VT1 u 9 3: Chandc nSplit ngUnregistered phân l p 802.11n MAC SimpoCh PDFng Merge Version - http://www.simpopdf.com CH NG III: CH C N NG PHÂN L P 802.11n MAC 3.1 Các ch c n ng k th a t các... xung t Giá tr c a a s tranh ch p trong l n ti p sau s t ng theo công th c Tn=2*Tn-1+1 Giá tr l n nh t c a c a s tranh ch p là 1023 khe th i gian Nhóm 7 – l p D04VT1 7 2: Giand i thi u phân l p 802.11n MAC trong mô hình OSI SimpoCh PDFng Merge Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Hình 2.5: L c ho t ng c a m t máy tr m trong ch 2.3.4 Quá trình truy n thông trong ch DCF PCF Mô hình m ng ho... ch b o m t chính là WPA2 B i v y trong ph n b o m t ta ch nghiên c u c ch b o m t c a WPA2 3.3.1 Thi t l p khoá WPA là t p con tiêu chu n tr c c a IEEE 802.11i Nó ch p nh n s thi t l p khoá, khoá phân c p và các khuy n cáo v ch ng th c c a IEEE 802.11i m t cách g n nh y Vì WPA2 và chu n 802.11i c ng nh v y , nên quá trình thi t l p khoá và ki n trúc khoá phân c p trong WPA và WPA2 g n nh là ng nh ... i thi u phân l p 802.11n MAC mô hình OSI SimpoCh PDFng Merge Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CH NG II: GI I THI U PHÂN L P 802.11n MAC TRONG MÔ HÌNH OSI Phân l p MAC n m... m: Ø Ch Ø Ch Ø Ch ng 1: Gi i thi u chung v chu n IEEE 802.11n ng 2: Gi i thi u phân l p 802.11n MAC mô hình OSI ng 3: Ch c n ng phân l p 802.11n MAC Cu i chúng em xin chân thành c m n s h ng d... 2.0 cho 802.11n xác nh thông s c b n i v i thi t b tuân theo chu n IEEE a h n s thông qua b n 802.11n th c vào n m 2009 Tài li u t p chung tìm hi u c tính c b n c a phân l p MAC chu n IEEE 802.11n