Định tuyến trong mạng ADHOC và thiết lập mạng vô tuyến dạng ADHOC

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 2G Second generation technology Mạng điện thoại di động 3G Third-generation technology hệ thứ Mạng điện thoại di động ACK AODV hệ thứ Acknowledgement Báo nhận Adhoc On demand Distance Giao thức định tuyến vector ATIM Vector Adhoc Traffic Indication Map BS CBR CFP CSMA/CA khoảng theo yêu cầu Giao thức dùng ánh xạ định danh truyền thông adhoc Trạm sở Cụm dựa định tuyến Base Station Cluster Based Routing Content Free Period Carrier Sense Multiple Access/ Đa truy nhập cảm nhận Collision Avoidance sóng mang/tránh xung đột CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Đa truy cập cảm ứng sóng Collision Detection mang với dò tìm xung CTS DSDV đột Clear to send xóa gửi Destination Sequence Distance Định tuyến theo bảng DIFS Vector Distributed InterFrame Space DSR DCF interframe Dynamic Source Routing Định tuyến nguồn Distributed Coordination Chức phối hợp phân FCC Function Federal bố không bang Frequency-Division Multiple Tần số phân chia truy cập Access FHSS Frequency gian tán Communication Ủy ban truyền thông liên Commission FDMA Phân Hopping Spread Tần sồ phổ tần Spectrum IEEE Institute of Electrical and Học viện kỹ nghệ điện Electronics Engineers điện tử LAN Local Area Network l Mạng cục MAC Medium Access Control Điều khiển truy cập thiết bị MANET Mobile Adhoc Networks Mạng tùy biến di động Mbps Megabits per second 1s Megabits MHz Megahertz Megahertz NS-2 Network Simulation Mạng mô NAV Network Allocation Vector Mạng phân bổ vector Otcl Object PDA Language Personal Digital Assistant Một loại máy tính cầm tay PLCP Layer Convergence Protocol Lớp hội tụ Protocol PMD Physical Medium Lớp vật lý RREQ Route Request Yêu cầu đường RREP Route Reply Trả lời đường RTS Request To Send Yêu cầu để gửi TCP Transmission Control Protocol Điều khiển truyền Protocol TORA Temporally Tool Command Ordered Routing Thuật toán định tuyến tạm Algorithm thời UDP User Datagram Protocol Sử dụng gói Protocol Wi-Fi Wireless Fidelity Mạng không dây WLAN Wireless Local Area Network Mạng vô tuyến cục DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Ví dụ mạng Adhoc .14 Hình 1.2: Mô hình mạng WLAN 17 Hình 1.3: Đặc trưng số chuẩn không dây .18 Hình 1.4: Mô hình mạng không dây Adhoc 19 Hình 1.5: Mô hình phân lớp mạng WLAN theo chuẩn 802.11 .20 Hình 1.6: Các kênh dải tần số hoạt động 23 Hình 1.7: Các kênh không xung đột khu vực 24 Hình 1.8: Chức cộng không phân tán DCF 27 Hình 1.9: Hiện tượng đầu cuối ẩn 28 Hình 1.10: Hiện tượng trạm cuối lộ 28 Hình 1.11: Cơ chế RTS/CTS giải vấn đề trạm cuối ẩn 29 Hình 1.13: PCF thực việc hỏi vòng 30 Hình 2.1: Ví dụ cụm mạng nhỏ mạng Adhoc 38 Hình 2.2: Ví dụ bảng định tuyến dùng thuật toán DSDV .40 Hình 2.3: Quá trình truyền RREQ 42 Hình 2.4: Đường gói tin RREQ trở nguồn 42 Hình 2.5: Quá trình tìm kiếm đường DSR .44 Hình 2.6: Gửi trả lại tuyến đường cho nút nguồn 44 Hình 3.1: Mô hình ứng dụng mạng adhoc lĩnh vực quân 47 Hình 3.2: Mô hình ứng dụng mạng adhoc mạng cục 48 Hình 3.3: Ứng dụng Adhoc mạng cá nhân (PAN) .49 Hình 3.4: Ứng dụng mạng adhoc cảnh báo cháy rừng .50 Hình 3.5: Ứng dụng mạng Adhoc cảnh báo động đất 50 Hình 3.6: Ứng dụng mạng Adhoc nông nghiệp 51 Hình 3.7: Mô hình ứng dụng mạng Adhoc giao thông .52 Hình 3.8 : Sơ đồ nguyên lý mạng chia sẻ kết nối dạng Ad-hoc 53 Hình 3.9: Cài đặt cấu hình máy chủ .54 Hình 3.10: Thiết lập thuộc tính mạng không dây 55 Hình 3.11: Thiết lập chức mã hóa liệu 55 Hình 3.12: Thiết lập cấu hình cho máy khách 56 Hình 3.13: Cửa sổ Network connection .57 Hình 3.15: Mô hình mạng không dây adhoc 58 Hình 3.16: Cửa sổ Network and sharing center 59 Hình 3.17: Các kiểu kết nối 59 Hình 3.18: Cài đặt mạng adhoc .60 Hình 3.19: Chọn chế độ WPA2 60 Hình 3.20: Quá trình kiểm tra mạng .61 Hình 3.21: Cửa sổ thông báo cài đặt thành công 61 Hình 3.22: Danh sách mạng Wireless 62 Hình 3.23: Kết nối vào mạng 62 Hình 3.24: Nhập thông tin xác thực 63 Hình 3.25: Kết nối vào mạng 63 Hình 3.26: Cửa sổ Network and Sharing Center 64 Hình 3.27: Hiển thị trạng thái mạng .64 MỤC LỤC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG ADHOC .9 1.1 Giới thiệu chung mạng không dây .9 1.1.1 Lịch sử đời mạng WLAN 10 1.1.2 Một số ưu nhược điểm WLAN .10 1.2 Mạng Adhoc 12 1.2.1 Khái niệm số đặc điểm chung mạng adhoc .12 1.2.2 Ví dụ mạng adhoc 14 1.2.3 Một số vấn đề cần quan tâm mạng adhoc 15 1.3 Mạng WLAN theo chuẩn 802.11 17 1.3.1 Mạng ADHOC 18 1.3.2 Kiến trúc giao thức mạng ADHOC theo chuẩn 802.11 19 1.3.3 Lớp Vật Lí 20 1.3.5 Lớp quản lí tầng MAC 31 CHƯƠNG 2: ĐỊNH TUYẾN TRONG MẠNG ADHOC 34 2.1 Giới thiệu thuật toán định tuyến 34 2.2 Yêu cầu thuật toán định tuyến cho mạng không dây adhoc 34 2.3 Một số thuật toán định tuyến mạng Adhoc 38 2.4 Một số giao thức định tuyến phổ biến mạng Adhoc 39 2.4.1 DSDV (Destination Sequence Distance Vector) .39 2.4.2 AODV (Adhoc On-Demand Distance Vector Routing) 41 2.4.3 DSR (Dynamic Source Routing) 43 2.4.4 TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm) 45 CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP MẠNG VÔ TUYẾN DẠNG ADHOC .47 3.1 Các ứng dụng phổ biến mạng adhoc 47 3.1.1 Trong lĩnh vực quân 47 3.1.2 Trong lĩnh vực thương mại 48 3.1.3 Trong mạng nội .48 3.1.4 Trong mạng cá nhân (Personal are network) 48 3.1.5 Ứng dụng môi trường 49 3.1.6 Ứng dụng nông nghiệp .51 3.1.7 Ứng dụng Mạng xe cộ (Vehicular Network) .51 3.1.8 Hệ thống nhúng (Embeded system) 52 3.2 Thiết lập mạng không dây Ad Hoc Windows XP 52 3.2.1 Mục đích .52 3.2.2 Các bước thực 54 3.3 Thiết lập mạng không dây Ad Hoc Windows 58 3.3.1 Mục đích .58 3.3.2 Các bước thực 58 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, mạng không dây đời sống người ngày đóng vị trí quan trọng Trong số mạng không dây, mạng adhoc quan tâm cách đặc biệt Không giống mạng có dây truyền thống hay mạng không dây có sơ sở hạ tầng, với tính linh động cao, dễ dàng thiết lập nên mạng adhoc ứng dụng nhiều lĩnh vực xã hội Trong đó, vấn đề định tuyến mạng adhoc vấn đề quan trọng, nghiên cứu nhiều ảnh hưởng lớn đến hiệu suất mạng Nội dung đồ án bao gồm chương: Chương 1: Tổng quan mạng Adhoc: Chương trình bày khái quát chung mạng không dây mạng adhoc Chương 2: Định tuyến mạng Adhoc: Chương nói tầm quan trọng giao thức định tuyến mạng adhoc trình bày cụ thể số giao thức định tuyến phổ biến mạng adhoc Chương 3: Thiết lập mạng vô tuyến dạng Adhoc: Chương thiết lập mạng không dây adhoc số hệ điều hành: Windown XP, Windown Mặc dù cố gắng chắn vấn đề nêu phạm vi đồ án chưa thể hoàn chỉnh Nội dung đồ án vấn đề cần phải xem xét thêm tránh khỏi sai sót Em mong được sự góp ý và chỉ dẫn thêm của Thầy, Cô giáo, bạn sinh viên bạn quan tâm tới vấn đề CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG ADHOC 1.1 Giới thiệu chung mạng không dây Từ thập kỷ 90 kỷ trước với đời kỹ thuật số đẩy nhanh phát triển công nghệ ứng dụng chúng vào lĩnh vực đời sống hàng ngày, đặc biệt truyền thông công nghệ thông tin Các hệ thống truyền thông từ cố định đến di động phủ rộng khắp giới làm cho người khắp nơi giới thông tin với lúc, nơi Tuy vậy, số hoàn cảnh đặc biệt thiên tai, động đất, chiến tranh v.v sở hạ tầng viễn thông bị phá vỡ, lúc người liên lạc với nào? Để giải toán đó, gần dạng công nghệ mạng đời, mạng ADHOC Mạng Adhoc tập hợp nút mạng di động không dây, nằm phân tán mặt địa lý tạo thành mạng tạm thời mà không sử dụng cấu trúc hạ tầng mạng có sẵn hay quản lý tập trung Các nút mạng liên lạc với qua môi trường vô tuyến không cần định tuyến cố định, nút mạng phải đóng vai trò định tuyến di động có trang bị thu phát không dây Các định tuyến tự di chuyển ngẫu nhiên, cấu hình mạng thay đổi thường xuyên Mạng hoạt động độc lập kết nối với mạng hạ tầng chung tạo thành mạng thông tin toàn cầu * Khái niệm WLAN: WLAN mạng cục kết nối hai hay nhiều máy tính với mà không sử dụng dây cáp mạng mạng có dây truyền thống WLAN ứng dụng rộng rãi tòa nhà, trường học, bệnh viện, số nơi công cộng quán cafe, Hai công nghệ sử dụng để truyền thông WLAN truyền thông tia hồng ngoại (ở bước sóng 900 nm, 1nm = 10-9m) truyền thông sóng vô tuyến WLAN có hai dạng kiến trúc WLAN có sở hạ tầng (sử dụng Access Point để kết nối phần mạng không dây với phần mạng có dây truyền thống) mạng sở hạ tầng (mạng adhoc) 1.1.1 Lịch sử đời mạng WLAN Công nghệ WLAN lần xuất vào cuối năm 90 kỉ trước, mà nhà sản xuất giới thiệu sản phẩm hoạt động băng tần 900 MHz Những giải pháp (chưa có thống nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền liệu 1Mbps, thấp nhiều so với công nghệ sử dụng cáp (tốc độ truyền liệu 10Mbps) Năm 1992, nhà sản xuất bắt đầu bán sản phẩm WLAN sử dụng băng tần 2.4 GHz Các sản phẩm có tốc độ truyền liệu cao Tuy nhiên giải pháp riêng biệt nhà sản xuất không công bố rộng rãi Năm 1997, chuẩn IEEE 802.11ra đời, hoạt động băng tần 2.4 GHz với tốc độ truyền liệu Mbps (có thể nâng lên 10 Mbps) Đến cuối năm 1999 đầu năm 2000, hai chuẩn IEEE công bố chuẩn 802.11b (hoạt động dải tần 2.4 GHz) 802.11a (hoạt động dải tần 5- 6GHz) Năm 1999 đánh dấu bước phát triển quan trọng thị trường mạng không dây hãng máy tính Apple thông báo, chuẩn WiFi xuất dòng máy iBook họ Năm 2003, IEEE công bố thêm cải tiến chuẩn 802.11g hoạt động hai băng tần 2.4GHz 5GHz, tốc độ truyền liệu lên đến 54Mbps 1.1.2 Một số ưu nhược điểm WLAN 1.1.2.1 Ưu điểm WLAN - Sự tiện lợi: Do không cần phải có dây cáp mà cần điểm truy cập (Access Point) nên việc tạo mạng không dây nhanh chóng dễ dàng người sử dụng Nó cho phép người dùng dễ dàng truy xuất tài nguyên nơi đâu có triển khai mạng (ṭại nhà hay văn phòng) Với việc thiết bị di động nhỏ dễ dàng di chuyển PDA, laptop có hỗ trợ Wi-Fi ngày sử dụng nhiều điều vô 10 Hình 3.8 : Sơ đồ nguyên lý mạng chia sẻ kết nối dạng Ad-hoc Ý tường mạng Ad-hoc (theo tiếng Anh có nghĩa "vì mục đích") xây dựng mạng kết nối (chủ yếu vô tuyến) thiết bị đầu cuối mà không cần phải dùng trạm thu phát gốc (BS) Các thiết bị đầu cuối tự động bắt liên lạc với để hình thành lên mạng kết nối tạm thời dùng cho mục đích truyền tin nút mạng Ad-hoc phát triển cho mục đích quân sự, ưu điểm giá thành linh động, ngày nay, người sử dụng Nếu bạn chung phòng với nhóm bạn sử dụng laptop, trang bị Windows XP card giao tiếp vô tuyến theo chuẩn 802.11b với đường LAN kết nối Internet mạng Ad-hoc lựa chọn phù hợp 53 3.2.2 Các bước thực Bước 1: Đặt cấu hình cho máy chủ: Hình 3.9: Cài đặt cấu hình máy chủ - Đầu tiên bạn bỏ hết điểm truy cập không dây (WAP) mà máy tính bạn liên kết để đảm bảo làm việc với mạng Adhoc mà thiết lập - Tiếp theo, kích vào tab "Advanced", chọn "Computer to computer (ad hoc) networks only" xóa lựa chọn "Automatically connect to non-preferred networks" - Kích lại vào tab "Wireless Networks" Dưới phần "Preferred Networks", kích "Add" Trong phần hộp thoại "Wireless Network Properties", đặt tên mạng Adhoc vào "Network name (SSID)" Nhớ đánh dấu chọn "computerto-computer network" 54 Hình 3.10: Thiết lập thuộc tính mạng không dây - Thiết lập "Wireless Equivalency Protocol (WEP)" chưa cần phải làm bước ta nên lập mạng Ad-hoc chạy trơn tru trước mã hóa liệu Sau này, định có dùng mã hóa liệu hay không phụ thuộc vào môi trường Trong đa số trường hợp, nên dùng tính Hình 3.11: Thiết lập chức mã hóa liệu - Để ý đến dấu x đỏ bên cạnh tên mạng Khi có máy khác vùng phủ sóng liên kết với máy chủ này, dấu x đỏ 55 Bước 2: Đặt cấu hình cho máy khách: Hình 3.12: Thiết lập cấu hình cho máy khách - Khi nằm phạm vi phủ sóng máy chủ, máy khách xuất tên mạng Ad-hoc mà máy chủ vừa tạo Chọn tên này, kích "Configure" Vì chưa thiết lập WEP nên kích tiếp vào "OK" Bước 3: Chia sẻ kết nối: Sau thiết lập kết nối máy chủ máy khách, ta thiết lập cấu hình chia sẻ kết nối Internet: - Mở "Network Connections" máy chủ, (chọn Start>Control Panel>Switch to classic view>Network Connections) - Chọn kết nối internet để chia sẻ, chọn "Allow other network users to connect through this computer's Internet connection" tab "Advanced" - Nếu chưa có firewall, bạn nên thiết lập "Internet Connection Firewall (ICF)" bước - Có thể tùy chọn cho người dùng khác kiểm sóat hay thay đổi kết nối Sau kết thúc việc thiết lập cáu hình cho ICS, cửa sổ "Network Connection" xuất máy chủ với trạng thái "shared" "Enable" 56 Trên sổ “Network Connection" máy khách, kết nối hiển thị "Internet Gateway" Hình 3.13: Cửa sổ Network connection - Máy khách nhận địa ip nội dạng 192.168.0.* từ DHCP máy chủ thông Internet Bước 4: Đặt cấu hình cho WEP: Sau thiết lập thành công mạng Ad-hoc, trở lại "Network Properties" để thiết lập cho WEP - Trên máy chủ, mở "Wireless Network Properties", chọn "Data encryption (WEP enabled)" Hình 3.14: Thiết lập WEP 57 Như bạn hoàn tất trình thiết lập chia sẻ kết nối internet chức thiết lập mạng Ad-hoc Windows XP 3.3 Thiết lập mạng không dây Ad Hoc Windows 3.3.1 Mục đích Hình 3.15: Mô hình mạng không dây adhoc Trong hướng dẫn này, giới thiệu đến bạn cách tạo mạng không dây Adhoc windown Mạng không dây giúp bạn dễ dàng kết nối máy tính laptop để làm việc mà không cần thiết bị phát mạng wifi 3.3.2 Các bước thực Hướng dẫn gồm phần: Tạo mạng không dây ad-hoc, kết nối máy tính lại với chia sẻ tài liệu cần thiết thông qua mạng tạo Bước 1: Tạo mạng không dây ad-hoc : Đầu tiên, mở Network and Sharing Center, kích vào liên kết Set up a new connection or network 58 Hình 3.16: Cửa sổ Network and sharing center Trình Set Up a Connection or Network mở ra, bạn thông qua để cấu hình tất loại kết nối, từ kết nối mạng thông thường tới kết nối mạng riêng ảo công ty kết nối ad-hoc (kết nối từ máy tính tới máy tính) Từ danh sách lựa chọn lại mạng, chọn Set up a wireless ad hoc (computer-tocomputer) network, sau kích Next Hình 3.17: Các kiểu kết nối Bạn thấy cửa sổ mô tả thứ làm mạng ad-hoc không dây Đọc nội dung cửa sổ bỏ qua kích Next 59 Hình 3.18: Cài đặt mạng adhoc Bước cửa sổ thiết lập mạng Đầu tiên bạn cần nhập vào tên mạng sau loại bảo mật bạn muốn sử dụng Để bảo mật cho mạng mình, bạn nên sử dụng Security type WPA2 - Personal, loại bảo mật giúp mã hóa tốt khó phá bảo mật WEP Cuối cần nhập vào mật đăng nhập mạng, sau đảm bảo ô Save this network chọn bạn kích tiếp vào Next Hình 3.19: Chọn chế độ WPA2 Sau có lựa chọn, mạng tạo, trình tạo khoảng vài giây 60 Hình 3.20: Quá trình kiểm tra mạng Tại cửa sổ cuối cùng, bạn nhận thông báo mạng tạo sẵn sàng để sử dụng Đừng quên ghi nhớ mật mạng sau kích Close Hình 3.21: Cửa sổ thông báo cài đặt thành công Máy tính bạn lúc trở thành điểm phát mạng không giây lúc cần máy tính khác kết nối vào 61 Hình 3.22: Danh sách mạng Wireless Bước 2: Kết nối máy tính vào mạng: Bước hướng dẫn bạn cách kết nối máy tính khác vào mạng vừa tạo Trên máy tính khác cần kết nối, kích vào biểu tượng mạng phần cuối Taskbar, bạn thấy danh sách mạng hiển thị Chọn mạng ad-hoc mà bạn vừa tạo kích vào Connect Hình 3.23: Kết nối vào mạng Bạn nhận thông báo nhập mật Nhập mật yêu cầu kích OK 62 Hình 3.24: Nhập thông tin xác thực Windows khoảng vài giây để kết nối vào mạng Hình 3.25: Kết nối vào mạng Sau trình kết nối hoàn thiện, bạn bắt đầu trình sử dụng mạng Bước 3: Chia sẻ file thư mục mạng: Sau thiết lập mạng ad-hoc kết nối máy khách vào mạng, tính cần khai thác chia sẻ file, khai thác mạng… để làm việc Tuy nhiên, sau máy khách kết nối, khoảng vài giây để xác nhận mạng Khi điều xảy ra, cửa sổ Network and Sharing Center hiển thị hình sau: 63 Hình 3.26: Cửa sổ Network and Sharing Center Sau mạng xác nhận, Windows gán cho vào profile mạng chung Điều có nghĩa bạn chia sẻ thứ Một vấn đề khác thực tế bạn thay đổi profile mạng gán Hình 3.27: Hiển thị trạng thái mạng Điều có nghĩa bạn phải thay đổi tay thiết lập chia sẻ mạng profile mạng chung cách kích vào Change advanced sharing settings > Manage advanced sharing settings > Advanced sharing settings thay đổi thiết lập cho phù hợp 64 Hình 3.28: Thiết lập chia sẻ mạng Quan trọng: Sau ngừng kết nối tới mạng ad-hoc, bạn phải nhớ khôi phục lại thiết lập chia sẻ mạng chung Nếu để nguyên thiết lập đó, lần kết nối mạng sau bạn khiến cho liệu tình trạng chia sẻ điều không bảo mật 65 KẾT LUẬN Trong suốt trình tìm hiểu làm đồ án giúp em hiểu thêm tổng quan mạng adhoc chuẩn mạng không dây, định tuyến mạng adhoc đồng thời mạng Adhoc giúp thiết lập mạng không dây số hệ điều hành Tính hữu ích sử dụng bạn cần kết nối để chia sẻ liệu cách nhanh chóng tiện lợi, không đòi hỏi cần thiết bị kết nối Ngoài cách kết nối sử dụng để chia sẻ mạng Internet không modem wi-fi để phát tín hiệu cho nhiều máy sử dụng 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng định tuyến mạng Adhoc vô tuyến, Thầy Vũ Văn Tân Học Viện Hàng Không Việt Nam [2] Luận Văn Thạc Sĩ, Nguyễn Duy Tân (2009) [3] Kiến trúc mạng di động Adhoc, Học Viện Bưu Chính Viễn Thông [4] Andrew S Tanenbaum (2003), Computer Networks, Prentice Hall, New Jersey, Fourth Edition [5] Jochen H Schiller (2000), Mobile Communications, Addition-Wesley, London [6] http://www.isi.edu/nsnam/ 67