Wireless Lan là một trong những công nghệ truyền thông không dây được áp dụng cho mạng cục bộ. Sự ra đời của nó khắc phục được những hạn chế mà mạng nối dây không thể giải quyết được và là giải pháp cho xu thế phát triển của công nghệ truyền thông hiện đại. Dựa trên chuẩn IEEE 802.11, mạng Wlan đã đi đến sự thống nhất và trở thành mạng công nghiệp, từ đó được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực, từ lĩnh vực chăm sóc sức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến các trường đại học – cao đẳng. Ngành công nghiệp này đã kiếm lợi từ việc sử dụng các thiết bị đầu cuối và các máy tính notebook, laptop để truyền thông tin thời gian thực đến các trung tâm tập trung xử lý. Ngày nay, mạng Wlan đang được đón nhận rộng rải như một kết nối đa năng từ các doanh nghiệp. Lợi tức của thị trường Wlan ngày càng tăng. Nhận thấy tầm quan trọng và lợi ích của nó khi đưa mạng không dây vào mô hình trường học, nhóm đã quyết định thiết kế và xây dựng mô hình mạng không dây cho kí túc xá trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt – Hàn, nhằm cung cấp dịch vụ Internet cho khu kí túc xá sinh viên của trường. Với mục đích cho phép sinh viên truy cập Internet để học hỏi, tìm hiểu cập nhật kiến thức một cách có hiệu quả. Trên đây là đề tài “nghiên cứu và thiết kế mạng không dây Wireless Lan cho kí túc xá trường cao đẳng công nghệ thông tin hữu nghị Việt Hàn”. Nhằm giúp các bạn hiểu rõ hơn về công nghệ và cách xây dựng, cấu hình hệ thống Wireless. Chúng em xin cảm ơn thầy Nguyễn Vũ Anh Quang đã tạo điều kiện cho nhóm chúng em hoàn thiện đề tài môn học này.
Trang 1LỜI MỞ ĐẦU
Wireless Lan là một trong những công nghệ truyền thông không dây được ápdụng cho mạng cục bộ Sự ra đời của nó khắc phục được những hạn chế mà mạng nốidây không thể giải quyết được và là giải pháp cho xu thế phát triển của công nghệtruyền thông hiện đại
Dựa trên chuẩn IEEE 802.11, mạng Wlan đã đi đến sự thống nhất và trở thànhmạng công nghiệp, từ đó được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực, từ lĩnh vực chăm sócsức khỏe, bán lẻ, sản xuất, lưu kho, đến các trường đại học – cao đẳng Ngành côngnghiệp này đã kiếm lợi từ việc sử dụng các thiết bị đầu cuối và các máy tính notebook,laptop để truyền thông tin thời gian thực đến các trung tâm tập trung xử lý Ngày nay,mạng Wlan đang được đón nhận rộng rải như một kết nối đa năng từ các doanhnghiệp Lợi tức của thị trường Wlan ngày càng tăng
Nhận thấy tầm quan trọng và lợi ích của nó khi đưa mạng không dây vào môhình trường học, nhóm đã quyết định thiết kế và xây dựng mô hình mạng không dâycho kí túc xá trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt – Hàn, nhằm cung cấp dịch vụ Internetcho khu kí túc xá sinh viên của trường Với mục đích cho phép sinh viên truy cậpInternet để học hỏi, tìm hiểu cập nhật kiến thức một cách có hiệu quả
Trên đây là đề tài “nghiên cứu và thiết kế mạng không dây Wireless Lan cho kí túc xá trường cao đẳng công nghệ thông tin hữu nghị Việt Hàn” Nhằm giúp các bạn hiểu rõ
hơn về công nghệ và cách xây dựng, cấu hình hệ thống Wireless Chúng em xin cảm
ơn thầy Nguyễn Vũ Anh Quang đã tạo điều kiện cho nhóm chúng em hoàn thiện đề tàimôn học này
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Trang 2MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
CSMA-CA Carrier Sense Multiple Access Đa truy cập sử dụng sóng mang
Collision Avoidance phòng tránh xung độtCSMA-CD Carrier Sense Multiple Access Đa truy nhập sử dụng sóng mang
with Collision Detection phát hiện xung độtDFS Dynamic Frequency Selection Khả năng tự động lựa chọn tần số
DS Distribution System Hệ thống phân tán
DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp DSSSESS Extended Service Set Hệ thống phục vụ mở rộng
FHSS Frequency Hopping Spread Trải phổ nhảy tần
Spectrum FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file
HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản
IPSec Internet Protocol Security Giao thức bảo mật Internet
LBT Listening Before Talking Nghe trước khi nói
LLC Logical Link Control Điều khiển liên kết logic
MAC Medium Access Control
MAN Metropolitan Area Network Mạng cá nhân
MIC Message Integrity Check Tính toàn vẹn của thông điệpNIC Network Interface Card Card giao diện mạng
NIST Nation Instutute of Standard and Viện công nghệ và các chuẩn quốctế
OFDM Orthogonal Frequency Division Công nghệ ghép kênh phân chia
theo tần sốPAN Personal Area Network Mạng đô thị
SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền thư đơn giảnSSID System Set Identifier Mã định danh hệ thống
TKIP Temporal Key Integrity Protocol
TLS Transport Layer Sercurity Lớp giao vận và bảo mật
TPC Transmission Power Control Kiểm soát mức năng lượng truyền
dẫn
Trang 3VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảoWEP Wired Equivalent Privacy
WiFi Wireless Fidelity
WPA Wi-Fi Protected Access
Trang 4DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang 5CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG
DÂY WIRELESS LAN1.1 Giới thiệu về mạng không dây
- Mạng không dây (hay còn gọi là mạng Wifi, Mạng Wireless, 802.11) là mạngkết nối các thiết bị có khả năng thu và phát sóng (nhờ Máy vi tính có gắn Adapterkhông dây, PDA,…) lại với nhau mà không sử dụng dây dẫn mà sử dụng sóng vôtuyến được truyền dẫn trong không gian thông qua các trạm thu / phát sóng
- Mạng không dây tuân theo chuẩn 802.11 của Viện kỹ sư điện và điện tử (IEEE –Institute of Electrical and Electronics Engineers)
- Một số thuật ngữ dùng trong Wireless:
o RF (Radio Frequence): Tần số sóng điện từ của Wireless
o Channel: Kênh phát sóng của sóng Wifi
o Spread Spectrum: Trải phổ
o SSID (Service Set Indentification): Tên dùng để phát sóng biệt với các thiết bịphát sóng khác
o Cell: Vùng phủ sóng
o Noise: Những tín hiệu làm nhiễu sóng khi truyền.Ví dụ như sóng điện thoại diđộng, sóng của lò vi ba
o Roaming: Kỹ thuật giữ kết nối vối trung tâm như AccessPoint
1.2 Đánh giá ưu và khuyết điểm của mạng không dây
1.2.1 Ưu điểm
- Không tốn kém chi phí cho việc sử dụng Cable để kết nối các máy tính lại với nhau.Tuy nhiên, vấn đề chi phí cho việc Cable chỉ thật sự nổi bật khi chúng ta cần di chuyểntoàn bộ hệ thống mạng từ nơi này sang nơi khác, lúc đó chúng ta không thể tận dụngcác Cable đã sử dụng (đôi khi Cable được thiết kế âm tường) Chính vì thế, Wireless
có ưu điểm là đỡ tốn chi phí cho Cable đồng thời có được sự cơ động cần thiết khi dichuyển
- Đối với người dùng nhất là đối với những người hay ra ngoài công tác những bộ phậnnhư bộ phận Sales của các Công ty, phóng viên báo chí hoặc những người hay chuyểnchỗ liên tục do tính chất công việc như những nhân viên lập trình theo nhóm, test cácsản phẩm … Wireless thật sự là ngườii trợ thủ đắc lực của những người này trong vấn
đề gửi các thông tin, sản phẩm về cho công ty Wireless còn dễ dàng trong việc mởrộng mạng
1.2.2 Khuyết điểm
Trang 6- Điểm nổi bật đầu tiên là độ truyền tải chậm khoảng 54Mb (thông dụng hiện nay) sovới 100Mb của mạng LAN truyền thống.
- Độ ổn định không cao (sóng chập chờn), bị nhiễu sóng bởi các tần số của sóng khác(sóng của điện thoại di động, lò vi ba), bị suy giảm tín hiệu khi qua các trần nhà vàcuối cùng đó là khả năng bảo mật của Wireless không cao
1.2.3 So sánh ưu và nhược điểm của mạng không dây và có dây
Phạm vi ứng dụng
+ Có thể dụng trong tất cả các mô hình
mạng nhỏ, trung bình, lớn và rất lớn
+ Gặp khó khăn ở những nơi xa xôi có
địa hình phức tạp, những nơi không ổn
định, khó kéo dây, đường truyền
+ Chủ yếu là trong các mô hình mạngnhỏ và trung bình, với mô hình lớnphải kết hợp với mạng có dây
+ Có thể triển khai ở những nơi khôngthuận tiện về địa hình, không ổn đinh,không triển khai mạng có dây được
Độ phức tạp kỹ thuật
+ Độ phức tạp kỹ thuật phụ thuộc vào
+ Khả năng chịu ảnh hưởng khách
quan bên ngoài như thời tiêt, khí hậu
tốt
+ Chịu nhiều cuộc tấn công đa dạng,
phức tạp, nguy hiểm của những kẻ
phá hoại vô tình và cố ý, nguy cơ phá
hoại vô tình và cố ý
+ Ít nguy cơ ảnh hưởng tới sức khỏe
+ Bị ảnh hưởng bởi các yếu tố bênngoài như môi trường truyền sóng, cóthể bị nhiễu do thời tiết
+ Chịu nhiều cuộc tấn công đa dạng,phức tạp, nguy hiểm của những kẻphá hoại vô tình và cố ý, nguy cơ pháhoại vô tình và cố ý
+ Còn đang phân tích về khả năngảnh hưởng tới sức khỏe
Lắp đặt triển khai
+ Lắp đặt, triển khai tốn nhiều thời
gian và chi phí
+ Lắp đặt, triển khai dễ dàng, đơngiản, nhanh chóng
Trang 7 Tính linh hoạt, khả năng thay đổi và phát triển
+ Tính linh hoạt kém, khó thay đổi,
nâng cấp, phát triển
+ Rất linh hoạt, dễ dàng thay đổi,nâng cấp và phát triển
Giá cả
+ Còn tùy thuộc vào từng mô hình
mạng cụ thể
+ Giá thành thiết bị cao hơn giá thànhthiết bị của mạng có dây Nhưng xuhướng hiện nay là càng ngày cànggiảm sự chênh lệnh về giá
1.2.4 Những trường hợp nên thiết lập mạng không dây
- Nên thiết lập Wireless ở những nơi có tính chất tạm thời để làm việc hoặc ở những nơimạng Cable truyền thống không thể thi công hoặc làm mất mỹ quan Như các toà nhàcao tầng, khách sạn, nhà hàng nơi mà khách hàng thường sử dụng mạng không dây vớicường độ cao và đòi hỏi tính cơ động cao
- Trong công ty mà các nhân viên làm việc có tính di động cao
- Các phòng họp của công ty
- Các quán Café Internet
1.3 Các thiết bị cần thiết để xây dựng một mạng LAN không dây
- Máy tính có gắn Adapter Wireless
- Access Point
- Nếu muốn cho hệ thống mạng có thể kết nối được với Internet thì chúng ta cần cóđường dây cáp kết nối từ nhà cung cấp dịch vụ Internet tới Modem Wireless
1.4 Các chuẩn của mạng không dây
Năm 1997, Viện kỹ sư điện và điện tử (IEEE – Institute of Electrical andElectronics Engineers) đưa ra chuẩn mạng nội bộ không dây (WLAN) đầu tiên –được gọi là 802.11 theo tên của nhóm giám sát sự phát triển của chuẩn này Lúcnày, 802.11 sử dụng tần số 2,4GHz và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp (Direct –Sequence Spread Spectrum – DSSS) nhưng chỉ hỗ trợ băng thông tối đa là 2Mbps– tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng Vì lý do đó, các sản phẩm chuẩnkhông dây này không còn được sản xuất nữa
• Chuẩn 802.11a: IEEE đưa ra chuẩn mở rộng thứ hai cũng dựa vào 802.11 đầutiên đó là 802.11a Chuẩn 802.11a sử dụng tần số 5GHz, tốc độ 54Mbps Chuẩn802.11a cũng sử dụng kỹ thuật trải phổ khác với chuẩn 802.11b, đó là kỹ thuật
Trang 8trải phổ theo phương pháp đa phân chia tần số trực giao (Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing – OFDM) Đây đươc coi là kỹ thuật trội hơn so với trảiphổ trực tiếp (DSSS) Do chi phí cao hơn, 802.11a thường chỉ được sử dụngtrong các mạng doanh nghiệp, ngược lại, 802.11b thích hợp hơn cho nhu cầu giađình Tuy nhiên, do tần số cao hơn tần số của chuẩn 802.11b nên tín hiện của802.11a gặp nhiều khó khăn hơn khi xuyên tường và các vật cản khác Vùng phủsóng từ 30 – 70 m.
o Ưu điểm: tốc độ cao, với tần số 5GHz tránh được sự xuyên nhiễu từ cácthiết bị khác
o Nhược điểm: giá thành đắt, tầm phủ sóng ngắn hơn và dễ bị che khuất, hoạtđộng trên tần số 5GHz , tốc độ truyền tải lên đến 54Mbps nhưng khôngxuyên qua được vật cản , Hiện nay dạng chuẩn này rất ít được sử dụng
• Chuẩn 802.11b: Từ tháng 6 năm 1999, IEEE bắt đầu mở rộng chuẩn 802.11 banđầu và tạo ra các đặc tả kỹ thuật cho 802.11b Chuẩn 802.11b hỗ trợ băng thônglên đến 11Mbps, ngang với tốc độ Ethernet thời bấy giờ Đây là chuẩn WLANđầu tiên được chấp nhận trên thị trường, sử dụng tần số 2,4 GHz Chuẩn 802.11b
sử dụng kỹ thuật điều chế khóa mã bù (Complementary Code Keying - CCK) vàdùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp giống như chuẩn 802.11 nguyên bản Với lợi thế
về tần số (băng tần nghiệp dư ISM 2,4GHz), các hãng sản xuất sử dụng tần sốnày để giảm chi phí sản xuất, tốc độ truyền tải với tốc độ thấp hơn 802.11a, vùngphủ sóng từ 100-300m Hai chuẩn 802.11a và 802.11b không tương thích vớinhau Nhưng khi đó, tình trạng "lộn xộn" lại xảy ra, 802.11b có thể bị nhiễu do lò
vi sóng, điện thoại “mẹ bồng con” và các dụng cụ khác cùng sử dụng tần số2,4GHz Tuy nhiên, bằng cách lắp đặt 802.11bở khoảng cách hợp lý sẽ dễ dàngtránh được nhiễu
o Ưu điểm: giá thành thấp nhất, tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che khuất
o Nhược điểm: tốc độ tối đa thấp nhất, có thể bị nhiễu bởi các thiết bị giadụng
• Chuẩn 802.11g: Năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ chuẩn mới hơnđược gọi là 802.11g, được đánh giá cao trên thị trường, chuẩn này cố gắng kếthợp tốt nhất 802.11a và 802.11b 802.11g hỗ trợ băng thông 54Mbps và sử dụngtần số 2,4GHz cho phạm vi phủ sóng lớn hơn 802.11g tương thích ngược với802.11b, nghĩa là các điểm truy cập (access point–AP) 802.11g sẽ làm việc với
Trang 9card mạng Wi-Fi chuẩn 802.11b Tháng 7/2003, IEEE phê chuẩn 802.11g.Chuẩn này cũng sử dụng phương thức điều chế OFDM tương tự 802.11a nhưnglại dùng tần số 2,4GHz giống với chuẩn 802.11b Điều thú vị là chuẩn này vẫnđạt tốc độ 54Mbps và có khả năng tương thích ngược với chuẩn 802.11b nhưngkhông tương thích với chuẩn 802.11a Vùng phủ sóng khoảng 38 –140m.Chuẩn802.11g phổ biến nhất hiện nay vùng phủ sóng khoảng 38 – 140m.
o Ưu điểm: là tốc độ cao, tầm phủ sóng tốt và ít bị che khuất
o Nhược điểm: giá thành đắt hơn 802.11b, có thể bị nhiễu bởi các thiết bịkhác sử dụng cùng băng tần
• Chuẩn 802.11n: Chuẩn Wi-Fi mới nhất trong danh mục Wi-Fi là 802.11n Đây làchuẩn được thiết kế để cải thiện tính năng của 802.11g về tổng băng thông được
hỗ trợ bằng cách tận dụng nhiều tín hiệu không dây và anten (gọi là công nghệMIMO (multiple-input and multiple-output)) Khi chuẩn này hoàn thành, 802.11n
sẽ hỗ trợ tốc độ lên đến 248Mbps (có thể lên tới) 802.11n cũng cho tầm phủ sóngtốt hơn các chuẩn WiFi trước đó nhờ tăng cường độ tín hiệu Các thiết bị 802.11n
sẽ tương thích ngược với 802.11g Hoạt động trên cả hai tần số 2.4GHz và5GHz Vùng phủ sóng rộng khoảng 70 - 250m
o Ưu điểm: tốc độ nhanh nhất, vùng phủ sóng tốt nhất, trở kháng lớn hơn đểchống nhiễu từ các tác động của môi trường
o Nhược điểm: chuẩn vẫn chưa được ban bố, giá cao hơn 802.11g, sử dụngnhiều luồng tín hiệu có thể gây nhiễu với các thiết bị 802.11b/g kế cận
Hình 1.1: Các chuẩn của Wireless
Ngoài 4 chuẩn Wi-Fi chung ở trên, vẫn còn một vài công nghệ mạng không dâykhác vẫn tồn tại
Trang 10o Các chuẩn của nhóm 802.11 giống như 802.11h và 802.11j là các mở rộngcủa công nghệ Wi-Fi, mỗi một chuẩn phục vụ cho một mục đích cụ thể.
o Bluetooth là một công nghệ mạng không dây khác Công nghệ này hỗ trợtrong một phạm vi rất hẹp (xấp xỉ 10m) và băng thông thấp (1-3Mbps)được thiết kế cho các thiết bị mạng năng lượng thấp giống như các máycầm tay Giá thành sản xuất thấp của phần cứng Bluetooth cũng hấp dẫncác hãng sản xuất trong lĩnh vực này Bạn có thể tìm thấy Bluetooth trongkết nối mạng PDA hoặc các điện thoại di động với các máy tính PC, nhưng
nó hiếm khi được sử dụng cho mục đích kết nối mạng WLAN nói chung dophạm vi và tốc độ
o WiMax cũng được phát triển riêng với Wi-Fi WiMax được thiết kế nhằm
có thể kết nối mạng trong phạm vi rộng hơn (trải rộng đến hàng dặm hoặckm)
Trang 11CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÔ HÌNH MẠNG KHÔNG DÂY TẠI KÝ TÚC XÁ TRƯỜNG CĐ CNTT HỮU NGHỊ
VIỆT HÀN2.1 Nhu cầu và mục tiêu.
Thực tế hiện nay tại KTX, sinh viên rất cần mạng Internet để phục vụ trong việcgiải trí và học tập Trong những năm qua đã có những kế hoạch triển khai mạngInternet trong KTX nhưng vẫn chưa được triển khai một cách tích cực
Với thực tế như vậy trong phạm vi đồ án này sẽ giới thiệu và xây dựng mô hìnhmạng Wifi phục vụ nhu cầu sử dụng Internet trong phạm vi ký túc xá Mục tiêu đề ranhư sau :
+ Dễ dàng cho việc triển khai, sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa khi hệthống mạng gặp sự cố
+ Tổ chứa quản lý chặt chẽ việc truy cập Internet trong sinh viên thôngqua việc quản lý từng user
+ Dễ dàng mở rộng hệ thống mạng nếu có nhu cầu trong tương lai
2.2 Khảo sát hiện trạng.
Ký túc xá trường CĐ CNTT Hữu Nghị Việt Hàn gồm có 5 khu, mỗi khu gồm
có 3 tầng lầu; các thông số cụ thể mỗi khu như sau:
+ Số phòng mỗi khu : 48 phòng+ Mỗi khu cách nhau : 11 m
Trang 12A2 B2
B3
Hình 2.1: Sơ đồ ký túc xá
Trên cơ sở khảo sát thực tế, các đặc điểm khu KTX được mô tả như sau:
+ Các khu KTX nằm rải rác trên một diện tích rộng, khu vực cần phủsóng theo tính toán sơ bộ khoảng 5000m2
+ Dễ bị hiện tượng nhiễu sóng do các phòng trong KTX có thiết kếtường gạch dày và hệ thống cửa kính lớn
+ Số người có nhu cầu sử dụng Internet tương đối cao; theo số liệu khảosát số người sử dụng tối đa trong một thời điểm có thể lên tới 1000 người
+ Hiện tại trong khu vực dự định triển khai đã có một mạng Wifi, tuynhiên chất lượng kém, không đảm bảo
+ Với thực tế địa hình như trình bày ở trên, nhóm quyết định sử dụngthiết bị outdoor để triển khai mô hình, và cần phải có 4 AP để có thể phủ sóng toàn bộkhu vực
+ Các ứng dụng được dùng sau khi triển khai mạng cần băng thông caonhư truyền file hay luồng dữ liệu chất lượng cao âm thanh, hình ảnh
+ Mức độ di động của người sử dụng không cao, chủ yếu sử dụngdesktop cố định tại các phòng trong KTX, tuy nhiên vẫn cần triển khai kỹ thuậtRoaming trong hệ thống mạng
+ Do có sử dụng hình thức thu phí nên hệ thống cần phải có chính sáchsách bảo mật đủ độ tin cậy
+ Hệ thống mạng truyền thống có dây hiện tại có thể kết nối dễ dàng đếnđiểm đặt các Access point
Do kinh phí để xây dựng lớn, nên cần phải có giải pháp để thu hồi lại một phầnnguồn đầu tư, với mục đích như vậy nhóm đã đặt ra yêu cầu là người sử dụng cần phảichia sẻ kinh phí đối với chủ đầu tư bằng cách trả phí sử dụng hằng tháng
2.3 Thiết kế hệ thống mạng
Trang 131 2
Hình 2.2: Mô hình thiết kế
2.3.2 Phân tích mô hình.