Bài giảng Thiết kế mạng: Phần 2 - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Nam Định

Chƣơng CÔNG NGHỆ WIRELESS 5.1 Tổng quan Wireless hay mạng 802.11 hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vơ tuyến, giống điện thoại di động, truyền hình radio Hệ thống triển khai rộng rãi nhiều điểm công cộng hay nhà riêng Hệ thống cho phép truy cập Internet khu vực có sóng hệ thống này, hồn tồn khơng cần đến cáp nối Tên gọi 802.11 bắt nguồn từ viện IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) Viện tạo nhiều chuẩn cho nhiều giao thức khác với hệ thống số nhằm phân loại chúng, chuẩn thông dụng Wireless 802.11a/b/g/n 5.2 Các chuẩn Wireless a) 802.11 Năm 1997, IEEE giới thiệu chuẩn cho WLAN Chuẩn gọi 802.11 Tuy nhiên, 802.11chỉ hỗ trợ cho băng tần mạng cực đại lên đến 2Mbps (Chậm hầu hết ứng dụng) Với lý đó, sản phẩm khơng dây thiết kế theo chuẩn 802.11 ban đầu dần không sản xuất b) 802.11b IEEE mở rộng chuẩn 802.11 gốc vào tháng Bảy năm 1999, chuẩn 802.11b Chuẩn hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương đương với Ethernet truyền thống 802.11b sử dụng tần số vô tuyến (2.4 GHz) giống chuẩn ban đầu 802.11 Các hãng sản xuất thích sử dụng tần số để chi phí sản xuất họ giảm Các thiết bị 802.11b bị xuyên nhiễu từ thiết bị điện thoại khơng dây (kéo dài), lị vi sóng thiết bị khác sử dụng dải tần 2.4 GHz Mặc dù vậy, cách cài đặt thiết bị 802.11b cách xa thiết bị giảm tượng xuyên nhiễu Ưu điểm: Giá thành thấp nhất, phạm vi tín hiệu tốt không dễ bị cản trở Nhược điểm: Tốc độ tối đa thấp nhất, ứng dụng gia đình xuyên nhiễu c) 802.11a Trong 802.11b phát triển, IEEE tạo chuẩn có tên gọi 802.11a Vì 802.11b sử dụng rộng rãi nhanh so với 802.11a, nên số người cho 802.11a tạo sau 802.11b Tuy nhiên thực tế, 802.11a 802.11b tạo cách đồng thời Do giá thành cao nên 802.11a sử dụng mạng doanh nghiệp cịn 802.11b thích hợp với mạng gia đình 133 802.11a hỗ trợ băng thông lên đến 54 Mbps sử dụng tần số vô tuyến 5GHz Tần số 802.11a cao so với 802.11b làm cho phạm vi hệ thống hẹp so với mạng 802.11b Với tần số này, tín hiệu 802.11a khó xuyên qua vách tường vật cản khác Do 802.11a 802.11b sử dụng tần số khác nhau, nên hai công nghệ tương thích với Ưu điểm: Tốc độ cao, tần số 5Ghz tránh xuyên nhiễu từ thiết bị khác Nhược điểm: Giá thành đắt, phạm vi hẹp dễ bị che khuất d) 802.11g Vào năm 2002 2003, sản phẩm WLAN hỗ trợ chuẩn 802.11g, đánh giá cao thị trường 802.11g thực kết hợp tốt 802.11a 802.11b Nó hỗ trợ băng thơng lên đến 54Mbps sử dụng tần số 2.4 Ghz để có phạm vi rộng 802.11g có khả tương thích với chuẩn 802.11b, điều có nghĩa điểm truy cập 802.11g làm việc với Adapter mạng không dây 802.11b ngược lại Ưu điểm: Tốc độ cao, phạm vi tín hiệu tốt bị che khuất Nhược điểm: Giá thành đắt 802.11b, thiết bị bị xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng băng tần e) 802.11n Đây chuẩn thiết kế để cải thiện cho 802.11g cách tận dụng nhiều tín hiệu khơng dây angten (công nghệ MIMO) Khi chuẩn đưa ra, kết nối 802.11n hỗ trợ băng thông lên đến 100 Mbps 802.11n cung cấp phạm vi bao phủ tốt so với chuẩn Wi-Fi trước nhờ cường độ tín hiệu mạnh Thiết bị 802.11n tương thích với thiết bị 802.11g, 802.11a Ưu điểm: Ttốc độ nhanh phạm vi tín hiệu tốt nhất, khả chịu đựng tốt từ việc xuyên nhiễu từ nguồn bên Nhược điểm: Giá thành đắt 802.11g, sử dụng nhiều tín hiệu gây nhiễu với mạng 802.11b/g gần f) 802.11ac Hoạt động tần số 5GHz cho phép phát sóng tối đa theo luồng Tốc độ truyền liệu đạt đến 1,3Gbps 5.3 Thiết lập mạng Wireless LAN 5.3.1 Các thành phần mạng Wireless LAN 1) Card mạng khơng dây Các máy tính nằm vùng phủ sóng WiFi cần có thu khơng dây, 134 Adapter, để kết nối vào mạng Các tích hợp vào máy tính xách tay, để bàn đại thiết kế dạng cắm vào khe PC Card, cổng USB hay khe PCI Khi cài đặt Adapter khơng dây phần mềm điều khiển (driver), máy tính tự động nhận diện hiển thị mạng khơng dây tồn khu vực Hình 5.1 NIC Wireless Hình 5.2 USB Wireless 2) Access Point (AP) AP thiết bị phổ biến WLAN đứng sau Card không dây AP cung cấp cho Client điểm truy cập vào mạng AP thiết bị Half-duplex có mức độ thơng minh tương đương với Switch Ethernet phức tạp Hình 5.3 Access Point AP giao tiếp với Client khơng dây, với mạng có dây với AP khác Có mode hoạt động cấu hình AP: Root mode, Repeater 135 mode, Bridge mode a) Root mode Root mode sử dụng AP kết nối với mạng Backbone có dây thơng qua giao diện có dây (thường Ethernet) Hầu hết AP hỗ trợ mode khác Root mode, nhiên Root mode cấu hình mặc định Khi AP kết nối với phân đoạn có dây thơng qua cổng Ethernet nó, cấu hình để hoạt động Root mode Lúc này, AP kết nối với hệ thống phân phối có dây giao tiếp với thơng qua phân đoạn có dây Các Client khơng dây giao tiếp với Client khơng dây khác nằm vùng phủ sóng khác AP khác nhau, AP giao tiếp với thơng qua phân đoạn có dây ví dụ hình Hình 5.4 Root mode b) Bridge mode Trong Bridge mode, AP hoạt động hoàn toàn giống với Bridge không dây Thật vậy, AP trở thành Bridge khơng dây cấu hình theo cách Chỉ số AP thị trường có hỗ trợ chức Bridge, điều làm cho thiết bị có giá cao Bridge sử dụng để kết nối nhiều đoạn mạng có dây với kết nối không dây Client kết nối với Bridge kết nối có dây Hình 5.5 Bridge mode c) Repeater mode 136 Trong Repeater mode, AP có khả cung cấp đường kết nối khơng dây Upstream vào mạng có dây thay kết nối có dây bình thường Hình 5.6 Repeater mode Trong mơ hình mạng trên, AP hoạt động Root AP AP lại hoạt động Repeater không dây AP Repeater mode kết nối với Client AP kết nối với Upstream AP Client Không nên sử dụng AP Repeater mode trừ cần thiết vùng phủ sóng xung quanh AP Repeater mode phải chồng lên 50% Lúc làm giảm phạm vi Client kết nối đến AP Repeater mode Thêm vào đó, AP Repeater mode giao tiếp với client với Upstream AP thông qua kết nối không dây, điều làm giảm băng thông đoạn mạng không dây Thông thường nên Disable cổng Ethernet hoạt động AP Repeater mode 5.3.2 Thiết lập mạng Wireless LAN 1) Các mô hình mạng Wireless LAN a) Mơ hình mạng độc lập (IBSS) Mơ hình mạng IBSS (Independent Basic Service Set) cịn gọi mơ hình mạng Ad-hoc, mơ hình Client liên lạc trực tiếp với mà không cần AP hoạt động phạm vi hẹp sử dụng khoảng thời gian ngắn Khi kết thúc liên lạc mơ hình IBSS giải phóng Hình 5.7 Mơ hình mạng độc lập 137 b) Mơ hình mạng sở (BSS) Mơ hình mạng BSS (Basic Service Set) mơ hình mạng khơng dây Trong mơ hình có AP với nhiều Client Các Client kết nối với sóng Wireless AP giao tiếp thông qua AP, chúng kết nối trực tiếp với Hình 5.8 Mơ hình mạng sở c) Mơ hình mạng mở rộng (ESS) Trong mơ hình mạng ESS (Extended Service Set) có hai nhiều BSS kết nối với thông qua hệ thống phân phối Mục đích ESS tạo nhiều điểm truy cập cho Client nhằm tạo kết nối liên tục Client chuyển vùng Hầu hết nhà cung cấp dịch vụ khuyến nghị vùng phủ sóng AP chồng lên khoảng 10% - 15% để đảm bảo kết nối liên tục q trình chuyển vùng Hình 5.9 Mơ hình mạng mở rộng 138 2) Thiết lập mạng Wireless LAN sở Thiết kế mơ hình mạng khơng dây cho văn phịng nhỏ hình Thiết lập thơng số AP để mạng hoạt động Hình 5.10 Mơ hình mạng khơng dây Sau hoàn thành việc thiết kế, chọn Access Point (Linksys WRT300N) để bắt đầu thiết lập thông số Trên tab Setup -> Basic Setup, điền địa IP mặt nạ mạng cho Access Point mục IP Address Subnet Mask Tiếp theo, thiết lập để Access Point cung cấp địa IP động cho máy trạm (wireless client) mạng cách chọn Enabled mục DHCP Server, đồng thời điền địa IP bắt đầu vào mục Start IP Address Muốn cung cấp địa IP động cho tối đa máy tính, điền vào mục Maximum number of Users Hình 5.11 Mục Basic Setup 139 Trên tab Wireless -> Basic Wireless Settings, điền tên mạng khơng dây vào mục Network Name (SSID), ví dụ: HoangHac Đây tên máy trạm sử dụng để kết nối vào mạng không dây Tiếp theo, mục Wireless Security, chọn hình thức cấu hình chế độ bảo mật: Nếu với nơi cho phép truy cập khơng dây miễn phí (nơi cơng cộng, nhà hàng, ), mục Security Mode chọn Disabled Nếu với nơi yêu cầu khóa truy cập, mục Security Mode chọn phương pháp bảo mật phù hợp, sau điền khóa (key) Sau thực xong, bấm nút Save Settings để lưu thiết lập thực Hình 5.12 Mục Wireless Security Lưu ý: Nếu khơng điền khóa bước chọn tab Config Trong khung bên trái chọn tab Wireless, khung bên phải tương ứng điền khóa vào mục Key Đến đây, việc cấu hình thiết bị phát sóng hồn thành Tiếp theo sử dụng máy trạm để kết nối vào mạng không dây Để thực điều này, tab Physical máy PC (ở khung bên trái) Click chọn LinksysWMP300N Sau bấm vào biểu tượng Power để tắt máy PC Cuối Click chuột vào biểu tượng Wireless Interface góc phải kéo lên vị trí tương ứng máy PC 140 Hình 5.13 Lắp NIC Wireless cho PC Trên tab Desktop máy PC, Click chọn PC Wireless Trên tab Connect, bấm nút Refresh để hiển thị thông tin Access Point cấu hình, sau bấm nút Connect Nếu có thiết lập bảo mật cần điền khóa thiết lập Access Point bấm nút Connect lần Hình 5.14 Kết nối vào mạng Sau bước trên, máy PC kết nối thành công đến Access Point vừa cấu hình 141 Chƣơng THIẾT KẾ MẠNG 6.1 Các mơ hình thiết kế mạng 6.1.1 Mơ hình phân cấp (Hierarchical model) Hình 6.1 Mơ hình phân cấp Cấu trúc Lớp lõi (Core Layer) trục xương sống mạng (Backbone) thường dùng chuyển mạch có tốc độ cao (High speed switching), thường có đặc tính độ tin cậy cao, có cơng suất dư thừa, có khả tự khắc phục lỗi, có khả thích nghi cao, đáp ứng nhanh, dễ quản lý, có khả lọc gói, hay lọc tiến trình truyền mạng Lớp phân tán (Distribution Layer) gianh giới lớp truy nhập lớp lõi mạng Lớp phân tán thực chức đảm bảo gửi liệu đến phân đoạn mạng, đảm bảo an ninh-an tồn, phân đoạn mạng theo nhóm cơng tác, chia miền Broadcast/multicast, định tuyến LAN ảo, chuyển môi trường truyền dẫn, định tuyến miền, tạo biên giới miền định tuyến tĩnh động, thực lọc gói (theo địa chỉ, theo số hiệu cổng, ), thực chế đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS Lớp truy nhập (Access Layer): Lớp truy nhập cung cấp khả truy nhập cho người dùng cục hay từ xa truy nhập vào mạng Thường thực chuyển mạch 142 ... 170.7. 12. 4 25 5 .25 5 .25 2.0 PC Nguyen A Fe0/0: 170.7. 12. 5 25 5 .25 5 .25 2.0 PC Tran Van Fe0/0: 170.7. 12. 6 25 5 .25 5 .25 2.0 PC Bui Binh Fe0/0: 170.7. 12. 7 25 5 .25 5 .25 2.0 PC Tran Duc Fe0/0: 170.7. 12. 8 25 5 .25 5 .25 2.0... 170.7.8.1 25 5 .25 5 .25 2.0 Router HN S0/0: 170.7.4 .2 Fe0/0: 170.7. 12. 1 25 5 .25 5 .25 2.0 Server HCM Fe0/0: 170.7.8 .2 255 .25 5 .25 2.0 Server HN Fe0/0: 170.7. 12. 2 25 5 .25 5 .25 2.0 PC Tran Thanh Fe0/0: 170.7.8.3 25 5 .25 5 .25 2.0... 25 5 .25 5 .25 2.0 PC Bui Kiên Fe0/0: 170.7.8.4 25 5 .25 5 .25 2.0 PC Tran Tho Fe0/0: 170.7.8.5 25 5 .25 5 .25 2.0 PC Nguyen Thuy Fe0/0: 170.7.8.6 25 5 .25 5 .25 2.0 PC Nguyen Thanh Fe0/0: 170.7. 12. 3 25 5 .25 5 .25 2.0