đồ án MẠNG LAN KHÔNG dây (WIRELESS LAN)

Tìm hiểu Wireless Lan MỤC LỤC Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp -1- Tìm hiểu Wireless Lan LỜI MỞ ĐẦU Sự tiến khoa học cơng nghệ thơng tin góp phần làm cho đời sống xã hội ngày phong phú Nó mang lại siêu lợi nhuận cho kinh tế quốc gia toàn cầu, đồng thời mang lại văn minh cho nhân loại chưa có từ trước đến Việt Nam nước đà phát triển hội nhập, ảnh hưởng tích cực hệ ưu việt công nghệ thông tin mang lại cho kinh tế đời sống xã hội khoảng vài chục năm gần chứng minh điều Hệ thống mạng không dây WLAN phát triển vượt bậc ngành công nghệ thông tin Hiện lựa chọn tối ưu lúc kết nối máy in, Internet thiết bị máy tính khác mà khơng cần dây cáp truyền dẫn Nhờ mà ta giảm thiểu số lượng dây chạy phòng, từ phòng sang phòng khác Số lượng dây khơng đáng kể nên không làm thay đổi cảnh quan, thẩm mĩ nơi nơi làm việc, hội họp Ngoài mạng LAN khơng dây nhiều tiện lợi khác mềm dẻo, dễ thay bảo trì, dễ dàng mở rộng… thích ứng chống lại tượng khắc nghiệt thời tiết động đất tác động không mong muốn khác… WIRELESS LAN công nghệ lựa chọn để ứng dụng nhiều lĩnh vực kinh doanh Nó giúp cơng ty có khả truy cập theo thời gian thực vào dịch vụ, mang lại phản ứng nhanh nhạy thay đổi thị trường Nâng cao xuất lao động Nếu thơng tin ví mạch máu mơi trường kinh doanh ngày mạng khơng dây trái tim điều khiển hoạt động kinh doanh Trước ứng dụng to lớn mạng khơng dây, nhóm chúng em định chọn đề tài tìm hiểu công nghệ Wirelesss Lan Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp -2- Tìm hiểu Wireless Lan CHƯƠNG I: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẠNG LAN KHÔNG DÂY (WIRELESS LAN) Khái niệm mạng WLAN Mạng WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK–WLAN ) hệ thống truyền thông số liệu linh hoạt thực mở rộng LAN hữu tuyến Mạng WLAN gồm thiết bị nối lại với có khả giao tiếp thơng qua sóng RADIO hay tia hồng ngoại sở sử dụng giao thức chuẩn riêng mạng khơng dây thay đường truyền dẫn dây Mạng WLAN thực thay cho mạng máy tính có dây, cung cấp khả xử lý linh động tự cho hoạt động kinh doanh Người dùng truy cập vào mạng INTRANET nội công ty mạng INTERNET từ địa điểm khuôn viên công ty mà không bị ràng buộc kết nối vật lý Sự giống khác LAN WLAN 2.1.1 Sự giống LAN WLAN Thời kỳ ban đầu WLAN thiết kế cho giống với mạng cục LAN IEEE 802 WLAN phải hỗ trợ tất giao thức công cụ quản lý mạng LAN chạy tốt mạng LAN truyền thống Để thực nhiệm vụ giống với mạng LAN, WLAN thiết kế cho loại giao diện IEEE 802.3 WLAN hoạt động phân lớp điều khiển liên kết logic IEEE 802.1 (LLC), cung cấp tất dịch vụ đòi hỏi để hỗ trợ phân lớp LLC Trong trường hợp WLAN phân biệt với IEEE 802.3 giao thức chạy 802.2 Sử dụng loại giao diện 802.2 đảm bảo giao thức LLC không cần phải biết mạng truyền liệu thực 2.1.2 Sự khác LAN WLAN Những đặc tính mạng vơ tuyến khiến trở lên khác biệt với mạng LAN truyền thống:  Địa đích khơng đồng nghĩa với vị trí đích: Trong mạng LAN truyền thống địa tương đương với địa vật lý Trong WLAN đơn vị Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp -3- Tìm hiểu Wireless Lan đánh địa trạm (STA) STA đích nhận tin khơng có vị trí cố định  Mơi trường ảnh hưởng tới việc thiết kế: Các lớp vật lý sử dụng WLAN khác với môi trường truyền hữu tuyến Do lớp vật lý WLAN:  Sử dụng môi trường truyền dẫn không độc lập khơng có đường biên rõ rệt với trạm khác để tránh nhận khung liệu  Khơng bảo vệ khỏi tín hiệu phía ngồi  Kết nối qua môi trường tin cậy so với mơi trường dùng cáp  Có cấu trúc TOPO mạng động  Thiếu kết nối đầy đủ, thường phải chấp nhận khơng hợp lệ khả mà tất trạm STA nghe trạm STA khác (ví dụ trạm STA gọi ẩn so với trạm STA khác)  Có tính chất truyền lan khơng đối xứng biến đổi theo thời gian Do có giới hạn phạm vi lớp vật lý vơ tuyến, WLAN có su hướng phục vụ khoảng cách địa lý hẹp phục vụ khối nhà lớn  Ảnh hưởng việc giám sát trạm di động: Một yêu cầu mạng WLAN giám sát trạm di động trạm dễ mang (máy tính xách tay) Trạm dễ mang trạm di chuyển từ vị trí sang vị trí khác hoạt động cố định vị trí Còn trạm di động trạm hoạt động trạng thái di chuyển  WLAN không thực đầy đủ giám sát trạm máy tínhxách tay Những ảnh hưởng q trình truyền sóng làm mờ khác biệt trạm di động trạm dễ mang  Các trạm di động thường cấp nguồn ắc qui Do quản lý nguồn yếu tố cần phải xem xét Không thể coi thiết bị nhận trạm chế độ bật nguồn  Tương tác với lớp IEEE 802 khác: WLAN phải làm việc với lớp cao (Lớp điều khiển liên kết logic LLC) giống LAN truyền thống Điều đòi hỏi WLAN phải xử lý khả di động trạm phân lớp MAC Để đáp Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp -4- Tìm hiểu Wireless Lan ứng độ tin cậy mà lớp LLC đòi hỏi, WLAN cần phải phối hợp với chức hoàn toàn phân lớp MAC Phân loại mạng WLAN Hiện tồn hai kiểu mạng khơng dây là: 3.1 Mạng Ad-hoc (hay gọi mạng Peer to Peer mạng phi thể thức): Mạng gồm mạng máy tính lắp card mạng khơng dây liên kết với Các máy tính mạng chia sẻ t ngun khơng thể truy cập tài nguyên mạng có dây khơng cấu hình máy tính hoạt động cầu nối tới mạng có dây Các mạng khơng dây đặc biệt (ad hoc), nhiên, không cần sở hạ tầng để làm việc Hình 1.1 Mơ hình mạng Ahoc Khơng dùng đến thiết bị định tuyến (Wireless Router), hay thu phát không dây (Wireless Access Point ) Mỗi nút mạng truyền thơng với nút mạng khác, không cần thiết điểm truy cập điều khiển truy cập môi trường truyền thông Trong mạng đặc biệt (ad hoc), phức tạp nút mạng cao nút phải thực thi chế truy cập môi trường truyền thông, chế điều khiển ẩn bộc lộ vấn đề thiết bị đầu cuối có lẽ chế ưu tiên để cung cấp dịch vụ đảm bảo chất lượng Mạng không dây kiểu tỏ mềm dẻo hết, ví dụ: cần thiết cho hội nghị đột xuất, thay Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp -5- Tìm hiểu Wireless Lan nhanh sở hạ tầng kịch truyền thông xa từ sở hạ tầng 3.2 Mạng sở hạ tầng (Infrastructure) hay gọi mạng đấu dây phần: Mạng cung cấp kết nối tới mạng có dây cho phép máy tính kết nối khơng dây truy cập tới tài ngun mạng có dây Có hai kiểu truy cập điểm:  Thơng qua sử dụng phần cứng chuyên dụng truy cập điểm (HAP): Như Welan Lucent, Base Station Apple AviatorPro WebGear Phần cứng truy cập điểm thường hỗ trợ tồn diện thiết bị khơng dây  Thông qua sử dụng phần mềm truy cập điểm: Phần mềm truy cập điểm chạy máy tính với card giao diện mạng không dây thường sử dụng mạng Ad hoc hay Peer to Peer với phần mềm hỗ trợ mạng Hình 1.2 Mơ hình mạng sở hạ tầng Nhiều mạng WLAN ngày cần mạng sở hạ tầng Các mạng sở hạ tầng cung cấp truy cập tới mạng khác mà bao gồm chức chuyển tiếp, kiểm sốt truy cập mơi trường truyền thông v.v.v Bên mạng không dây sở hạ tầng này, truyền thơng điển hình diễn nút mạng không dây điểm truy cập không trực tiếp nút mạng không dây Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp -6- Tìm hiểu Wireless Lan Điển hình, việc thiết kế mạng sở hạ tầng đơn giản hầu hết chức mạng nằm bên điểm truy cập, nút khách không dây giữ ngun hồn tồn đơn giản Cấu trúc gợi nhớ lại chuyển đổi Ethernet mạng hình khác, nơi phần tử trung tâm (ví dụ: chuyển mạch) điều khiển luồng mạng Kiểu mạng sử dụng lược đồ truy cập khác có khơng có xung đột Các xung đột xảy truy cập mơi trường truyền thông nút mạng không dây điểm truy cập không kết hợp Tuy nhiên, có điểm truy cập điều khiển truy cập mơi trường truyền thơng, khơng có xung đột thực Sự đặt hữu ích để đảm bảo chất lượng dịch vụ độ rộng băng thông nhỏ cho nút Tiếp theo, điểm truy cập thăm dò nút mạng không dây đơn để đảm bảo tốc độ liệu Các mạng sở hạ tầng vài tính mềm dẻo mà mạng khơng dây cung cấp, ví dụ: chúng khơng có khả sử dụng cho giảm nhẹ thảm hoạ trường hợp nơi mà không sở hạ tầng bỏ Rõ ràng, hai biến thể WLAN, mạng sở hạ tầng mạng đặc biệt, không luôn vào khn mẫu t chúng Có nhiều mạng mà dựa vào điểm truy cập sở hạ tầng cho dịch vụ (ví dụ: xác thực quyền truy cập, điều khiển truy cập môi trường truyền thông để lấy liệu kết hợp với chất lượng dịch vụ, quản lý chức năng), cho phép truyền thông trực tiếp nút mạng không dây Tuy nhiên, mạng đặc biệt lựa chọn nút mạng với khả chuyển tiếp liệu Hầu hết nút mạng phải kết nối nút mạng đặc biệt, với mục đích truyển liệu máy nhận(receiver) phạm vi chúng Ưu điểm mạng WLAN 4.1 Tính linh động nâng cấp cao: Mạng khơng dây có khả di động tự do, cho phép kết nối đâu mà không bị hạn chế không gian vị trí kết nối (bên vùng phủ sóng Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp -7- Tìm hiểu Wireless Lan Radio nút mạng thể truyền thơng khơng giới hạn xa hơn) Ví dụ cơng ty nối mạng WLAN cho phép người dùng truy cập theo thời gian thực từ vị trí khn viên pham vi cơng ty, mà khơng phải tìm kiếm vị trí kết nối mạng qua Ethernet tăng xuất lao động, hay việc lựa chọn mạng WLAN tối ưu văn phòng mới, hội nghị hay nơi tụ họp như: sân bay, nhà ga, trung tâm giao dịch, quán cà phê, quán ăn, Và thể mềm dẻo đặc biệt sóng Radio xuyên qua tường mỏng, đồ đạc nhà, cối,… Các thiết bị giao tiếp với mà khơng nhìn thấy Tức khơng cần LOS (line of sight: nhìn đường thẳng) Dễ lắp đặt, triển khai mở rộng (khi thêm máy không ảnh hưởng đến hệ thống), sử dụng kết nối có dây loại bỏ rườm rà việc cáp, đặc biệt thuận tiện với điểm khó dây, tiết kiệm thời gian lắp đặt dây cáp không làm thay đổi thẩm mỹ kiến trúc tồ nhà Đồng nghĩa với việc phát sinh nhiều vấn đề cho người dùng quản trị hệ thống Do làm giảm chi phí bảo trì bảo dưỡng hệ thống nhờ khả dễ thay xảy cố Chỉ có mạng đặc biệt không dây (Wireless Adhoc Networks) cho phép truyền thông khơng có dự kiến trước Trong mạng có dây cần có kế hoạch dây Chỉ cần thiết bị tuân theo chuẩn chúng giao tiếp với Với thiết bị có dây phức tạp nhiều việc thêm dây dẫn, đơn vị liên quan làm việc chuyển mạch Switch phải cung cấp Khả tuỳ biến: giá thành lắp đặt theo tuổi đời sản phẩm, mơi trường đòi hỏi khả di chuyển sửa đổi thường xuyên Phụ thuộc vào quy mô lắp đặt sản phẩm chọn, dịch vụ hỗ trợ Xác định rõ chi tiết liên quan, chi phí lắp đặt thực tế WLAN Cơ sở hạ tầng hệ thống mạng khơng dây hồn tồn thay đổi, chuyển đổi, dễ dàng tuỳ thuộc vào yêu cầu cá nhân, doanh nghiệp đơn vị sử dụng Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp -8- Tìm hiểu Wireless Lan 4.2 Tính quy mơ: Dễ cấu hình tái xếp để phù hợp với quy mơ văn phòng số lượng người dùng Cho phép thiết kế mạng nhỏ khơng phụ thuộc vào thiết bị ví dụ thiết bị bỏ túi điện thoại di động máy tính sách tay, PDA, IP phone, IP camera vali… Trong cáp truyền dẫn tín hiệu khơng hạn chế người dùng mà hạn chế nhà thiết kế máy trợ giúp cá nhân dùng kỹ thuật số Ngoài thiết bị ngoại vi: mouse khơng dây, keybord… có thêm thiết bị phát sóng Những thiết bị việc tiếp sóng từ thiết bị phát sóng khơng cần cài đặt Để triển khai WLAN cho nhóm cụ thể thời gian từ tiến hành khảo sát hồn tất khác Các WLAN có quy mơ vừa (32 đến 192 người sử dụng) triển khai từ tuần đến tuần bao gồm mua sắm thiết bị Các WLAN có quy mơ lớn (trên 192 người) việc triển khai từ đến 10 tuần 4.3 Tính mạnh mẽ: Mạng WLAN tránh thảm hoạ động đất, người dùng lôi kéo Sự phát triển mạnh mẽ phổ biến rộng rãi mạng không dây động lực lớn thúc đẩy sóng đổi Internet Cơng nghệ khơng dây có mặt khắp nơi Với ứng dụng hay dịch vụ liên quan đến vận chuyển liệu có giải pháp khơng dây Những công nghệ chuẩn bị đời vốn hy vọng hứa hẹn giới hoàn toàn khơng dây Những mạng đòi hỏi mơ hình cáp truyền hoàn toàn sụp đổ Nhược điểm mạng WLAN 5.1 Chất lượng chưa cao: Tốc độ truyền liệu mạng không dây chậm (9.6 Mbps đến 54 Mbps) Độ rộng băng thông thấp hạn chế truyền dẫn sóng Radio, tỉ lệ lỗi cao giao thoa 10-4, cáp quang 10-10 5.2 Khá tốn kém: Giá thành thiết lập mạng không dây cao nhiều so với mạng có dây Ví dụ thích ứng Adapter mạng Ethernet thấp so với mạng không dây 5.3 Các giải pháp sở hữu riêng (Độc quyền): Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp -9- Tìm hiểu Wireless Lan Do thủ tục tiêu chuẩn hố chậm chạp, nhiều cơng ty đặt vấn đề thảo luận với giải pháp sở hữu riêng đề nghị tiêu chuẩn hoá chức cộng thêm nhiều tính tăng cường (điển hình tốc độ bit cao dùng cơng nghệ mã hố độc quyền) 5.4 Những hạn chế quy định: Tất sản phẩm không dây phải tuân theo quy định quốc gia 5.5 An toàn bảo mật: Sử dụng sóng radio cho truyền tải liệu gây nhiễu với thiết bị công nghệ cao khác, ví dụ: bệnh viện lò vi sóng Những phòng ngừa đặc biệt phải đưa Thêm vào nữa, giao diện sóng radio làm cho việc nghe trộm WLAN dễ nhiều mạng khác Lý sử dụng mạng WLAN Nếu thơng tin ví mạch máu mơi trường kinh doanh ngày mạng khơng dây trái tim điều khiển hoạt động kinh doanh Mạng WLAN truyền liệu tới cấp lãnh đạo nhân viên công ty mà không quan tâm tới vị trí ngồi làm việc Có nhiều ngành công nghiệp phát lợi mạng WLAN không công việc hàng ngày mà tác động tới cán cân doanh thu Đối với việc chia sẻ thông tin tìm kiếm nguồn liệu vơ phong phú INTERNET thơng qua card mạng hệ thống mạng có dây điều bình thường Tuy nhiên cơng ty mà vị trí khơng tốt cho việc thi cơng cables tồ nhà cũ, khơng có khoảng khơng gian thi công cables thuê chỗ để đặt văn phòng… Thì mạng khơng dây wireless lan giải pháp hữu dụng Mục đích WLAN nhằm cung cấp thêm phương án lựa chọn cho khách hàng bên cạnh giải pháp xDSL, ETHERNET, GPRS, 3G… WLAN phần giải pháp văn phòng di động Cho phép người sử dụng kết nối mạng LAN từ khu công cộng khách sạn, sân bay, chí phương tiện vận tải WLAN hệ thống truyền thông liệu mở để truy cập vô tuyến đến mạng Internet va Intetranet Nó cho phép kết nối LAN tới LAN Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 10 - Tìm hiểu Wireless Lan tầng MAC hoạt động với nhiều tầng vật lý, tầng chúng phô diễn khả phán đốn mơi trường khác đặc tính truyền thơng Những ứng cử viên coi thích hợp cho tầng vật lý kỹ thuật truyền tia hồng ngoại kỹ thuật phát sóng radio trải phổ rộng Các tính WLAN nên bao gồm hỗ trợ việc quản lý nguồn điện để lưu giữ lượng pin, xử lý việc có nút ẩn khả hoạt động tồn cầu Vì vậy, băng tần ISM có tần số 2.4GHz có hiệu lực hầu toàn giới, chọn để làm chuẩn Thiết bị thuộc chuẩn 802.11a làm việc với thiết bị chuẩn Các thiết bị thuộc chuẩn 802.11b 802.11g làm việc với hoạt động tần số Nếu bạn đơn giản muốn lướt Web, check email mua thiết bị khơng dây chuẩn B Nếu bạn muốn chơi trò Game trực tuyến làm việc với files đa phương tiện có dung lượng lớn nên dùng chuẩn G, GS GX Dưới tiêu kỹ thuật chuẩn IEEE 802.11: Throughput Data Rate Range Range (Type) (Max) (Indoor) (Outdoor) ~Depends on Legacy 1997 2.4-2.5 GHz 0.7 Mbit/s Mbit/s ~75 meters walls 5.155.25/5.25~100 802.11a 07/1999 23 Mbit/s 54 Mbit/s ~30 meters 5.35/5.745meters 5.825 GHz ~110 802.11b 07/1999 2.4-2.5 GHz Mbit/s 11 Mbit/s ~35 meters meters ~110 802.11g 06/2003 2.4-2.5 GHz 19 Mbit/s 54 Mbit/s ~35 meters meters H ình 1.3 Chỉ tiêu kỹ thuật chuẩn IEEE 802.11 Protocol Release Op Date Frequency CCK: 1, 2, 5.5, 11 Mbps OFDM: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps IEEE 802.11b: Kỹ thuật mã hoá cho chuẩn 802.11 cung cấp tốc độ từ 1-2Mbps, thấp tốc độ chuẩn 802.3 Kỹ thuật có khả cung cấp tốc độ cao DSSS(Direct sequence spread spectrum - Trải phổ chuỗi trực tiếp), lựa chọn Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 12 - Tìm hiểu Wireless Lan chuẩn vật lý hỗ trợ tốc độ 1-2 Mbps hai tốc độ 5.5 11Mbps Để tăng tốc độ truyền lên cho chuẩn 802.11b, vào năm 1998, Lucent Harris đề xuất cho IEEE chuẩn gọi Complementary Code Keying(CCK) CCK sử dụng tập 64 word mã bit, bit đại diện code word Vì tập hợp code word có đặc tính tốn học cho phép chúng bên nhận nhận cách xác với kỹ thuật khác, có diện nhiễu Với tốc độ 5.5 Mbps sử dụng CCK để mã hoá bit sóng mang, với tốc độ 11 Mbps mã hố bit sóng mang Cả hai tốc độ sử dụng QPSK (Quadrature Phase-shift keying) làm kỹ thuật điều chế tín hiệu 1.375 Mbps Vì FCC điều chỉnh lượng đầu thành watt Effective Isotropic Radiated Power(EIRP) Do với thiết bị 802.11, bạn di chuyển khỏi sóng radio, radio thích nghi sử dụng kỹ thuật mã hố phức tạp để gửi liệu kết tốc độ chậm Chuẩn có tốc độ truyền thấp lại dùng phổ biến môi trường kinh doanh, sản xuất dịch vụ chi phí mua linh kiện thấp, tốc độ truyền dẫn đủ đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin internet như: duyệt web, chat, email, nhắn tin IEEE 802.11a: Không giống 802.11b, 802.11a thiết kế để hoạt động băng tần GHz Unlicensed National Information Infrastructure (UNII) Không giống băng tần ISM (khoảng 83 MHz phổ 2.4 GHz), 802.11a sử dụng gấp lần băng tần ISM UNII sử dụng phổ khơng nhiễu 300MHz, 802.11a sử dụng kỹ thuật điều chế FDM (frequency-division multiplexing) Ích lợi 802.11a so với 802.11b chuẩn hoạt động phổ 5.4 GHz, cho phép có hiệu suất tốt có tần số cao Nhưng chuyển từ phổ 2.4GHz lên 5GHz nên khoảng cách truyền ngắn yêu cầu nhiều lượng hơn.Đó lý chuẩn 802.11a tăng EIRP (Effective Isotropic Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 13 - Tìm hiểu Wireless Lan Radiated Power) đến tối đa 50 mW Phổ 5.4 GHz chia thành vùng hoạt động vùng có giới hạn cho lượng tối đa Ích lợi thứ hai dựa kỹ thụât mã hoá sử dụng 802.11a 802.11a sử dụng phương thức mã hoá gọi FDM(COFDM hay OFDM) Mỗi kênh phụ thực thi COFDM có độ rộng khoảng 300 kHz COFDM hoạt động cách chia nhỏ kênh truyền liệu tốc độ cao thành nhiều kênh truyền phụ có tốc độ thấp hơn, sau truyền song song Mỗi kênh truyền tốc độ cao có độ rộng 20MHz chia nhỏ thành 52 kênh phụ, có độ rộng khỏang 300 kHz COFDM sử dụng 48 kênh phụ cho việc truyền liệu, kênh lại sử dụng cho sửa lỗi COFDM có tốc độ truyền cao có khả phục hồi lỗi tốt hơn, nhờ vào kỹ thuật mã hố sửa lỗi Mỗi kênh phụ có độ rộng khoảng 300 kHz Để mã hố 125 kbps BPSK sử dụng cho tốc độ khoảng 6000 kbps Sử dụng QPSK có khả mã hoá l6n tới 250 kbps kênh, cho tốc độ khoảng 12Mbps Bằng cách sử dụng QAM (Quadrature Amplitude Modulation kỹ thuật line-code) 16 mức mã hoá 4bit/Hertz, đạt tốc độ 24 Mbps Tốc độ 54 Mbps đạt cách sử dụng 64 QAM, cho phép từ 8-10 bit cho vòng, tổng cộng lên đến 1.125 Mbps cho kênh 300 kHz Với 48 kênh cho tốc độ 54 Mbps, nhiên, tốc độ tối đa theo lý thuyết COFDM 108 Mbps Do tần số hoạt động cao nhất, băng thông lớn nên chứa nhiều kênh thông tin so với chuẩn 802.11b 802.11g Và tần số hoạt động cao tần số hoạt động thiết bị viễn thông thông dụng điện thoại mẹ bồng con, Bluetooth,…nên hệ thống mạng không dây sử dụng chuẩn 802.11a bị ảnh hưởng nhiễu sóng Nhưng ngun nhân làm cho hệ thống dùng chuẩn khơng tương thích với hệ thống sử dụng chuẩn lại IEEE 802.11g: 802.11g mở rộng 802.11b, mở rộng tốc độ lên 54 Mbps cách sử dụng kỹ thuật OFDM 802.11a giải tần 2.4 GHz 802.11g hoạt động giải tần 2.4 GHz, giải băng tần S cho công nghiệp, khoa học y học cho tín hiệu truyền sử dụng khoảng 30 MHz (1/3 băng tần) Chuẩn Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 14 - Tìm hiểu Wireless Lan có tốc độ truyền dẫn cao thích hợp cho hệ thống mạng có lưu lượng trao đổi liệu cao Dữ liệu luân chuyển hệ thống tập tin đồ hoạ, âm thanh, phim ảnh có dung lượng lớn Chi phí trang bị cho hệ thống sử dụng kết nối không dây chuẩn 802.11g cao 30% so với chuẩn 802.11b Vào năm 2000, nhóm phận G IEEE 802.11 đưa nhiệm vụ phải phát triển tốc độ cao nữa, mở rộng lớp vật lý (PHY) tương thích với phiên cũ Xuất phát từ thành công chuẩn IEEE 802.11b, thúc đẩy cho ý tưởng Phần bổ sung này, định rõ IEEE 802.11g, tương thích với lớp điều khiển truy nhập mơi trường truyền thông 802.11 (MAC) Thực thi tất phần bắt buộc của chuẩn IEEE 802.11b bảo đảm tính tương thích thao tác phần, gồm tốc độ liệu lớn nhất phải 20 Mbps Gần năm sau, nhóm 802.11g đưa vài đề xuất, nhóm cho phép thơng qua phác thảo chuẩn IEEE 802.11g vào cuối tháng 10 Nhóm phận bổ sung thêm kỹ thuật tiến phiên làm việc vào đầu tháng giêng năm 2001 hoàn thành chuẩn IEEE 802.11g vào năm 2003 Bản phác thảo chuẩn IEEE 802.11g đạt tốc độ mở rộng tốc độ liệu băng tần 2.4 GHz lên đến 54 Mbps Tốc độ bắt buộc thấp chuẩn 802.11b Mbps mã Baker (code), 5.5 đến 11 Mbps điều chế khoá mã bù (CCK - Complementary Code Keying), Long Preamble (192 microseconds) quy định bên chuẩn IEEE 802.11g Trong phần thêm vào, IEEE 802.11g cho Short Preamble (96 microseconds), tuỳ chọn IEEE 802.11b, cho phép thông lượng gia tăng cho Short Packet Các tuỳ chọn 5.5 đến 11 Mbps cho mã xoắn gói nhị phân (packet binary convolutional coding (PBCC)) IEEE 802.11b mở rộng chuẩn IEEE 802.11g từ 22 đến 33 Mbps Định dạng gói cho chế độ Short Preamble va Long Preamble tốt Barker, CCK, PBCC hình 1.4 đây: Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 15 - Tìm hiểu Wireless Lan Hình 1.4 CCK OFDM 802.11g; CCK – OFDM PBCC Đạt tốc độ lên tới 54 Mbps, chuẩn IEEE 802.11g kế thừa từ chuẩn IEEE 802.11a Chuẩn sử dụng tần số trực giao orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) dải tần GHz đạt tốc độ liệu 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps IEEE 802.11g sử dụng định dạng mã hoá giống giải tần 2.5 GHz đạt tốc độ giống vậy, chế độ OFDM cho tốc độ 6, 12, 24 Mbps Chế độ khn dạng gói OFDM hình 1.4b Chế độ tuỳ chọn thêm vào, CCK- OFDM chuẩn IEEE 802.11g sử dụng mã hoá Barker Preamble 802.11b với trường tải OFDM CCKOFDM phối hợp hỗ trợ tốc độ trường tải 6, 9, 18, 14, 36, 48 54 Mbps Khn dạng gói CCK- OFDM hình 1.4c Một khía cạnh quan trọng chuẩn IEEE 802.11g tương thích với chuẩn IEEE 802.11b Bằng cách trì tính tương thích, nhà thiết kế bổ sung chuẩn IEEE 802.11g để trở nên phổ biến khắp nơi, thơng qua chuẩn quốc tế IEEE 802.11b sản xuất từ Laptops đến PDAs Tương thích ngăn ngừa phức tạp thị trường thiết bị cho phép giải dễ dàng nhà cung cấp dịch vụ IT chuyên nghiệp Họ lưu ý nâng cấp hoàn thiện để việc xử lý thực nhanh Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 16 - Tìm hiểu Wireless Lan Tốc độ liệu tăng lên đáng kể mở rộng phân lớp MAC chuẩn IEEE 802.11g Trong chế độ 11 Mbps IEEE 802.11b đạt thông lượng truyền đồng đẳng lớp MAC vào khoảng 7.1 Mbps cho 1,500 – Byte packets, chế độ OFDM 54 Mbps cho phép thông lượng vượt giới hạn 24.3 Mbps Trong nhiều nghiên cứu để mang lại thống chuẩn WLAN dải băng tần GHz, ví dụ IEEE 802.11a ETSI’s HiperLAN 2, IEEE 802.11g tỏ hồ hợp dải băng tần 2.4 – GHz Khi lược đồ mã hoá OFDM IEEE 802.11g IEEE 802.11a y hệt nhau, thiết bị chuẩn 802.11g có nhiều quy định mặt chức cho chuẩn 802.11a xây dựng Thực tế có xuất nhiều tranh luận mở nhiều nhà sản xuất kết hợp mà bao gồm IEEE 802.11g IEEE 802.11a Ví dụ IEEE 802.11g thiết bị kết hợp thiết bị “IEEE 802.11abg” Dự thảo chuẩn IEEE 802.11g “b+a=g” Vào năm 2001, FCC thông báo thành công mong đợi cho phép phát triển xa điều biến tín hiệu số giải băng tần 2.4 GHz đưa kỹ thuật trải phổ, trì thủ tục hợp lệ cho ký tự truyền FCC cho phép rõ ràng sử dụng điều biến IEEE 802.11g dải tần 2.4 GHz Hình 1.5 Lược đồ điều biến 802.11g tương ứng với tốc độ liệu Phương thức truy xuất WLAN Carrier Siene Multilple Access With Collission Avoidance (CSMA/CA): Đa truy xuất cảm biến mang tránh xung đột: Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 17 - Tìm hiểu Wireless Lan Một trạm muốn truyền thông trước hết kiểm tra mơi trường truyền, mơi trường truyền dỗi kiểm tra gói liệu Tại trạm nhận tín hiệu trả lời (ACK) cho trạm gửi khơng có xung đột xảy Nếu trạm gửi khơng nhận tín hiệu trả lời (ACK) từ trạm nhận gửi lại gói liệu nhận gói ACK từ trạm nhận Khung RTS-CTS (CSMA/CA) Hình 1.6 Khung RTS/CTS Máy tính hai nhà chúng nghe xảy trường hợp chúng gửi liệu lúc gây va chạm gây lỗi Nếu cố gắng truyền lại va chạm lại xảy Khắc phục cách bật tính RTS/CTS (Request to send/ Clear to send) Điều trình bày rõ chương sau 10.Tốc độ mạng WLAN Phụ thuộc vào kiểu cấu hình thiết kế mạng, số lượng người dùng khoảng cách thành phần mạng, loại hệ thống mạng WLAN sử dụng hiệu mạng có dây…đều yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ tổng thể mạng WLAN Những nhân tố tác động tới tốc độ mạng có dây Nhưng hầu hết mạng LAN thương mại chạy khoảng từ 10 Megabit/giây (Mbps) (10 BaseT) tới 100 Mbps (100 BaseT) Các thành phần mạng WLAN sử dụng chuẩn tốc độ cao 802.11g đạt tốc độ tối đa 54 Mbps gấp lần so với chuẩn 802.11b Hầu hết ứng dụng di động thiết kế cho cấu trúc WLAN 802.11, chuẩn sử dụng rộng rãi chuẩn 802.11 a 802.11g Chúng ta thay đổi tốc độ vận hành mạng cách: Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 18 - Tìm hiểu Wireless Lan  Thay đổi tốc độ liệu (Data Rate) Auto định tuyến tự động nhận tốc độ liệu tốt Thay đổi tốc độ liệu theo giá trị thấp Mbps để tín hiệu khơng dây truyền xa  Chọn tốc độ liệu cao 54Mbps để giới hạn tầm hoạt động mạng an toàn trước bọn tội phạm kỹ thuật cao Mức xác  lập cao khiến máy tính khó dùng mạng bạn đặt xa điểm truy cập 11.Các vấn đề liên quan sử dụng WLAN Nút ẩn Một khó khǎn dao động lớn cơng suất tín hiệu WLAN tồn nút ẩn (khơng có vị trí) mà số nút nằm vùng thu không phát.Các nút A C nằm khoảng thu nút B Nhưng nút A C không nằm khoảng làm việc Nếu nút A C đồng thời phát đến nút B nút B chịu xung đột nhận truyền dẫn Cả hai A C va chạm Cảm ứng sóng mang đáp lại khơng hiệu tình nút ẩn nút nguồn ngǎn chặn nút khác vùng lân cận nhiều vùng nút đích Do làm giảm chất lượng giao thức cảm ứng sóng mang khoảng thời gian va chạm không bảo vệ kéo dài tồn độ dài gói liệu Với cảm ứng sóng mang thơng thường giai đoạn khơng bảo vệ ngắn nhiều, thông thường khoảng vài bit gói liệu Các nút ẩn vấn đề trở ngại vùng phủ sóng vơ tuyến cách ly tốt Bởi va chạm thường xảy hệ thống trải phổ hệ thống bǎng hẹp nên tồn nút ẩn gây nhiều trở ngại cho WLAN DSSS FHSS Ngược lại nút ẩn có lợi cho hai hệ thống khơng sử dụng cảm ứng sóng mang truyền dẫn đa gói phiên dịch thời gian khác mã giả nhiễu nhảy tần sử dụng Các va chạm nút ẩn xảy WLAN sở Trong trường hợp điểm truy nhập chịu va chạm chồng lấn truyền dẫn từ nút D Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 19 - Tìm hiểu Wireless Lan E Một vấn đề lớn nút D E trao đổi thông tin điểm truy nhập không định cấu lặp để chuyển tiếp truyền dẫn gói thơng tin nút vùng phủ sóng Một giao thức đa truy nhập tập trung (do điểm truy nhập điều phối) giải vấn đề nút ẩn cho LAN sở Các nút phát điểm truy nhập không đưa lệnh cho phép rõ ràng Tuy nhiên va chạm giao thức xảy điểm truy nhập lân cận phát đồng thời tới nút vùng chồng lấn Tình giảm xuống điểm truy nhập lân cận điều phối truyền dẫn thông qua mạng hữu tuyến hay hoạt động thông qua kênh tần số không chống lấn Theo dõi công suất Do thay đổi lớn suy giảm tín hiệu nên cần có khả nǎng theo dõi công suất Khả nǎng cho phép thu vơ tuyến tách thành cơng tín hiệu có cường độ lớn có nhiều nút phát thời gian Đó thu dò bám theo tín hiệu mạnh cơng suất tín hiệu mạnh giảm xuống 1,5 đến dB Khoảng cách yếu tố định cơng suất tín hiệu nhận Giả thuyết hai nút A C thử trao đổi thông tin với nút B Cả hai nút nằm khoảng phủ sóng nút B Tuy nhiên nút A gần nút B nên tín hiệu thu từ nút A lớn nhiều so với cơng suất tín hiệu thu từ nút C nút phát chồng lấn Do làm tǎng thêm vấn đề cân nút xa ln ln bị đối xử phân biệt có khả nǎng nút C khơng trao đổi thơng tin với nút B Nói cách khác hiệu theo dõi giúp cho giảm xác suất xung đột (bao gồm va chạm nút ẩn) nhờ tǎng chất lượng mạng WLAN Trong hệ thống trải phổ, trình theo dõi giúp cho thu giải mã thành cơng gói với mã giả ngẫu nhiên mẫu nhảy tần cho dù có nhiều tín hiệu chồng lấn đồng thời với mã mẫu nhảy tần Nói chung theo dõi công suất không xảy hệ thống FHSS có nhiều nút phát khơng sử dụng chung mã nhảy tần kênh tần số không đồng đồng thời Tuy nhiên hầu hết WLAN hoạt động với mã nhảy tần chung kênh tần số đồng Đối với hệ thống DSSS CDMA điều khiển công suất trở nên cấp thiết truyền Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 20 - Tìm hiểu Wireless Lan dẫn nhiều người dùng thường chống lấn Tiêu chuẩn IEEE 802.11 bắt buộc sử dụng điều khiển công suất hai truyền dẫn DSSS FHSS với mức công suất nhỏ 100 mW Mặc dù điều khiển cho phép sử dụng nguồn hiệu khó trì mơi trường fading di động cao Thay đổi công xuất phát: Việc thay đổi công xuất phát cho phép admin điều khiển công xuất mà AP sử dụng để truyền liệu Việc chuyển cơng xuất cần thiết số trường hợp node xa không xác định AP Nó cho phép điều khiển vùng phủ sóng AP Khi cơng xuất phát AP tăng lên, client di chuyển xa mà không kết nối với AP Tính hữu ích việc bảo mật cách cho phép thay đổi kích thước cell RF làm cho kẻ xâm nhập kết nối mạng từ bên ngồi tồ nhà Có thể sử dụng khếch đại AP cố định Các nguồn nhiễu vô tuyến Đối với WLAN hoạt động bǎng tần vơ tuyến 2,4 GHz lò vi sóng nguồn nhiễu quan trọng Các lò vi sóng cơng suất lên tới 750W với 150 xung giây có bán kính xạ hoạt động khoảng 10 m Như tốc độ liệu Mbit/s độ dài gói lớn phải nhỏ 20.000 bit 2.500 octet Bức xạ phát quét từ 2,4 GHz đến 2,45 GHz giữ ổn định theo chu kỳ ngắn tần số 2,45 GHz Cho dù khối bị chắn phần lớn nǎng lượng gây nhiễu tới truyền dẫn WLAN Các nguồn nhiễu khác bǎng tần 2,4 GHz gồm máy photocopy, thiết bị chống trộm, mô tơ thang máy thiết bị y tế Các vật cản lan truyền tín hiệu Đối với tín hiệu vơ tuyến, tín hiệu truyền bao xa phụ thuộc nhiều vào vật liệu xây dựng tường, vách ngǎn vật thể khác Bảo mật Tại bảo mật lại quan trọng, lại phải quan tâm đến vấn đề bảo mật mạng wireless LAN? Điều bắt nguồn từ tính cố hữu mơi trường không dây Để kết nối tới mạng LAN hữu tuyến bạn cần phải truy cập theo đường truyền dây cáp, phải kết nối PC vào cổng mạng Với mạng khơng dây bạn cần có máy bạn vùng sóng bao phủ mạng khơng dây Điều khiển Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 21 - Tìm hiểu Wireless Lan cho mạng hữu tuyến đơn giản: đường truyền cáp thơng thường tòa nhà cao tầng port khơng sử dụng làm cho disable ứng dụng quản lý Các mạng khơng dây (hay vơ tuyến) sử dụng sóng vơ tuyến xuyên qua vật liệu tòa nhà bao phủ không giới hạn bên tòa nhà Sóng vơ tuyến xuất đường phố, từ trạm phát từ mạng LAN này, truy cập nhờ thiết bị thích hợp Do mạng khơng dây cơng ty bị truy cập từ bên ngồi tòa nhà cơng ty họ Hình 1.7 thể người lạ truy cập đến LAN khơng dây từ bên ngồi Giải pháp phải để có bảo mật cho mạng chống việc truy cập theo kiểu Hình 1.7 Ví dụ người lạ truy cập vào mạng Các điểm yếu bảo mật 802.11: Chuẩn IEEE 802.11 đưa WEP (Wired Equivalent Privacy) để bảo vệ truyền phát không dây WEP sử dụng chuỗi số đối xứng để mã hóa người dùng mạng khơng dây 802.11 đưa khóa WEP 64 bit cung câp thêm lên khóa WEP 128 bit 802.11 khơng đưa khóa xắp xếp Một WEP bao gồm phần: vector khởi tạo (IV) 24 bit key mật IV phát plain text phần header gói 802.11 Tuy nhiên dễ bị “crack” Vì giải pháp phải sử dụng khóa WEP động mà thay đổi cách thường xuyên Chuẩn 802.11 xác nhận máy khách sử dụng khóa WEP Tiếp sau chuẩn cơng nghiệp đưa thông qua xác nhận 802.1x (bạn xem Phần xác nhận khơng dây) để bổ sung cho thiếu xót chuẩn 802.11 trước Tuy nhiên Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 22 - Tìm hiểu Wireless Lan gần đây, trường đại học Maryland minh chứng tài liệu cố vấn đề bảo mật tiềm ẩn với giao thức 802.1x Giải pháp ngày sử dụng xác nhận lẫn để ngăn cản “ai giữa” cơng khóa WEP động, khóa xắp xếp cách cẩn thận kênh mã hóa Cả hai kỹ thuật hỗ trợ giao thức (TLS: Transport Layer Security) Nổi bật việc khóa per-packet kiểm tra tính tồn vẹn message Đây chuẩn bảo mật 802.11i Mơ hình bảo mật không dây: Kiến trúc LAN không dây hỗ trợ mơ hình bảo mật mở tồn diện dựa chuẩn cơng nghiệp thể hình 1.8 Mỗi phần tử bên mơ hình cấu hình theo người quản lý mạng để thỏa mãn phù hợp với họ cần Hình 1.8 Mơ hình bảo mật khơng cho mạng khơng dây Device Authorisation: Client khơng dây bị ngăn chặn theo địa phần cứng họ (ví dụ địa MAC) EAS trì sở liệu Client không dây cho phép AP riêng biệt khóa hay thơng lưu lượng phù hợp Encryption: WLAN hổ trợ WEP, 3DES chuẩn TLS sử dụng mã hóa để tránh người truy cập trộm Các khóa WEP đươck tạo per-user, per session basic Authentication: WLAN hỗ trợ ủy quyền lẫn (bằng việc sử dụng 802.1x EAPTLS) để bảo đảm có Client khơng dây ủy quyền truy cập vào Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 23 - Tìm hiểu Wireless Lan mạng EAS sử dụng RADIUS server bên cho ủy quyền việc sử dụng chứng số Các chứng số đạt từ quyền chứng nhận bên (CA) hay nhập từ CA bên Điều tăng tối đa bảo mật giảm tối thiểu thủ tục hành Firewall: EAS hợp customable packet filtering port blocking firewall dựa chuỗi Linux IP Việc cấu hình từ trước cho phép loại lưu lượng chung enable hay disable VPN: EAS bao gồm IPSec VPN server cho phép Client không dây thiết lập session VPN vững mạng Mã hóa biến đổi liệu để có thành phần xác nhận giải mã Q trình mã hóa kết hợp vài plaintext với khóa để tạo thành văn mật (Ciphertext) Sự giải mã cách kết hợp Ciphertext với khóa để tái tạo lại plaintext gốc hình 1.9 Quá trình xắp xếp phân bố khóa gọi quản lý khóa Hình 1.9 Q trình mã hóa giải mã Nếu khóa sử dụng cho hai q trình mã hóa giải mã khóa hiểu “symmetric” (đối xứng) Còn khóa khác sử dụng trình hiểu “asymmetrric” Các khóa Asymmetric Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 24 - Tìm hiểu Wireless Lan sử dụng nhiều PKIs (Public Key Infrastructures), nơi mà khóa “public” lại “private” Có hai phương pháp mã hóa: Cipher khối Cipher chuỗi Các Cipher khối hoạt động plaintext nhóm bit gọi block, điển hình dài 64 128 bit Các ví dụ điển hình Cipher khối là: DES, triple DES (3DES), AES Blowfish Các Cipher chuỗi biến đổi khóa thành “keystream” ngẫu nhiên (điển hình bit), sau kết hợp với plaintext để mã hóa Các Cipher chuỗi dùng nhiều so với Cipher khối Các ví dụ Cipher chuỗi là: RC4 (được sử dụng LANs không dây 802.11) Xác nhận không dây Sự xác nhận việc cung cấp hay hủy cung cấp hay xác nhận Sự xác nhận thơng thường q trình chiều (one-way), ví dụ người log on máy tính cung cấp nhận dạng họ với username password Trong mạng không dây, xác nhận lẫn nên sử dụng nơi mà mạng xác nhận Client Client xác nhận mạng Điều ngăn cản thiết bị giả giả trang thiết bị mạng để truy cập đến liệu quan trọng Client không dây Chuẩn LAN khơng dây 802.11 khơng có xác nhận thơng minh, chuẩn cơng nghiệp thơng qua giao thức 802.1x cho xác nhận 802.1x đưa cách thức điều khiển truy cập mạng port-based, cách thức sử dụng EAP (Extensible Authentication Protocol) RADIUS server 802.1x không đưa giao thức xác nhận cách cụ thể rõ EAP việc hỗ trợ số lượng giao thức xác nhận CHAP-MD5, TLS Kerberos EAP mở rộng giao thức xác nhận hỗ trợ phiên sau EAP đưa để hoạt động giao thức Point-to-Point (PPP); để tương thích với giao thức lớp liên kết liệu khác (như Token Ring 802.5 hay Wireless LANs 802.11) EAP Over LANs (EAPOL) phát triển Mơ hình xác nhận cuối thể hình đây: Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 25 - Tìm hiểu Wireless Lan Hình 1.10 Mơ hình xác nhận Giáo viên hướng dẫn: ThS Phạm Văn Hiệp - 26 - ... Wireless Lan CHƯƠNG I: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẠNG LAN KHÔNG DÂY (WIRELESS LAN) Khái niệm mạng WLAN Mạng WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK–WLAN ) hệ thống truyền thông số liệu linh hoạt thực mở rộng LAN. .. giống khác LAN WLAN 2.1.1 Sự giống LAN WLAN Thời kỳ ban đầu WLAN thiết kế cho giống với mạng cục LAN IEEE 802 WLAN phải hỗ trợ tất giao thức công cụ quản lý mạng LAN chạy tốt mạng LAN truyền... Wireless Lan ứng độ tin cậy mà lớp LLC đòi hỏi, WLAN cần phải phối hợp với chức hoàn toàn phân lớp MAC Phân loại mạng WLAN Hiện tồn hai kiểu mạng không dây là: 3.1 Mạng Ad-hoc (hay gọi mạng Peer