Tìm hiểu Wireless Lan LỜI MỞ ĐẦU Sự tiến khoa học công nghệ thông 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 cơng nghệ thơng 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 không đáng kể nên không làm thay đổi cảnh quan, thẩm mĩ nơi nơi làm việc, hội họp Ngồi mạng LAN khơng dây cịn 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 không dây trái tim điều khiển hoạt động kinh doanh Trước ứng dụng to lớn mạng khơng dây, việc nghiên cứu tìm hiểu vấn đề thú vị quan tâm nhiều nhà nghiên cứu trung tâm tin học, viện công nghệ thông tin trường đại học Trong đồ án trình bày sau: Chương I kiến thức mạng WLAN, Chương II hướng dẫn triển khai mạng WLAN nào, Chương III trình bày kiến trúc hệ thống kiến trúc giao thức mạng WLAN -1- Tìm hiểu Wireless Lan CHƯƠNG I: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẠNG LAN KHÔNG DÂY (WIRELESS LAN) 1.1 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 1.2 Sự giống khác LAN WLAN 1.2.1 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 1.2.2 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 đánh địa trạm (STA) STA đích nhận tin khơng có vị trí cố định -2- Tìm hiểu Wireless Lan Môi 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 khơng độc lập khơng có đường biên rõ rệt với trạm khác để tránh nhận khung liệu # Không bảo vệ khỏi tín hiệu phía ngồi # Kết nối qua môi trường tin cậy so với môi trường dùng cáp # Có cấu trúc TOPO mạng động # Thiếu kết nối đầy đủ, thường phải chấp nhận không 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 tồ 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 Cịn 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 ứng độ tin cậy mà lớp LLC đòi hỏi, WLAN cần phải phối hợp với chức hoàn toàn phân lớp MAC -3- Tìm hiểu Wireless Lan 1.3 Phân loại mạng WLAN Hiện tồn hai kiểu mạng không dây là: 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 ngun 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 Không 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 nhanh sở hạ tầng kịch truyền thông xa từ sở hạ tầng 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 không dây truy cập tới tài nguyên mạng có dây Có hai kiểu truy cập điểm: -4- Tìm hiểu Wireless Lan # 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 toàn diện thiết bị không 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 thơng 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 Điển hình, việc thiết kế mạng sở hạ tầng đơn giản hầu hết chức mạng nằm bên điểm truy cập, nút khách khơng dây giữ ngun hồn toàn 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 môi trường truyền thông nút mạng không dây điểm truy cập không kết hợp Tuy nhiên, -5- Tìm hiểu Wireless Lan 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 dị 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 1.4 Ưu điểm mạng WLAN 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 Radio nút mạng thể truyền thông không giới hạn xa hơn) Ví dụ cơng ty nối mạng WLAN cho phép người dùng truy cập theo thời gian thực từ vị trí khuôn viên pham vi công 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) -6- Tìm hiểu Wireless Lan 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 thơng 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 địi 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 không dây hồn tồn thay đổi, chuyển đổi, dễ dàng tuỳ thuộc vào yêu cầu cá nhân, doanh nghiệp đơn vị sử dụng Tính quy mơ: Dễ cấu hình tái xếp để phù hợp với quy mơ văn phịng số lượng người dùng Cho phép thiết kế mạng nhỏ không 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 hoàn 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 -7- Tìm hiểu Wireless Lan WLAN có quy mơ lớn (trên 192 người) việc triển khai từ đến 10 tuần 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 tồn khơng dây Những mạng địi hỏi mơ hình cáp truyền hoàn toàn sụp đổ 1.5 Nhược điểm mạng WLAN 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 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 Các giải pháp sở hữu riêng (Độc quyền): Do thủ tục tiêu chuẩn hoá chậm chạp, nhiều công ty đặt vấn đề thảo luận với giải pháp sở hữu riêng đề nghị tiêu chuẩn hố chức cộng thêm nhiều tính tăng cường (điển hình tốc độ bit cao dùng cơng nghệ mã hoá độc quyền) Những hạn chế quy định: Tất sản phẩm không dây phải tuân theo quy định quốc gia An toàn bảo mật: Sử dụng sóng radio cho truyền tải liệu gây nhiễu với thiết bị cơng nghệ cao khác, ví dụ: bệnh viện lị vi sóng Những phịng ngừa -8- Tìm hiểu Wireless Lan đặc biệt phải đưa Thêm vào nữa, giao diện sóng radio làm cho việc nghe trộm WLAN dễ nhiều mạng khác 1.6 Lý sử dụng mạng WLAN Nếu thông 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 khơng cơng việc hàng ngày mà cịn tác động tới cán cân doanh thu Đối với việc chia sẻ thơng tin tìm kiếm nguồn liệu vô phong phú INTERNET thông 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 cơng cables th chỗ để đặt văn phịng… Thì mạng không 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 nhà khu tập thể khu trường học… Một mạng WLAN tích hợp mạng vô tuyến diện rộng 1.7 Đối tượng sử dụng mạng WLAN Mạng WLAN dần trở nên phổ biến mơi trường, ví dụ như: Hệ thống thơng tin doanh nghiệp: Các nhà quản lý mạng di chuyển nhân viên lập văn phòng tạm thời cài đặt máy in nhiều thiết bị khác mà khơng ảnh hưởng chi phí tính phức tạp mạng có dây -9- Tìm hiểu Wireless Lan Du lịch: Khách sạn điểm du lịch xử lý thơng tin đặt phịng yêu cầu dịch vụ thông tin hành lý khách hàng Giáo dục: Sinh viên giảng viên liên lạc với từ vị trí khuôn viên đại học để trao đổi tải giang có sẵn mạng Mạng WLAN gỉam thiểu nhu cầu sử dụng phòng thực hành máy tính sinh viên Thơng tin sản phẩm: Các nhân viên chịu trách nhiệm xuất kho cập nhật trao đổi thông tin sản phẩm Y tế: Y tá trao đổi thông tin liệu pháp chữa bệnh bệnh nhân 1.8 Chuẩn IEEE 802.11 Chuẩn 802.11 Viện kỹ thuật điện điện tử (IEEE,1997) đặc tả hầu hết họ tiếng WLANs nhiều sản phẩm sẵn có (một chuẩn truyền thơng cho mạng WLAN) Chuẩn đưa quy định hoạt động hai lớp lớp DataLink (MAC): Thực cho phép chia sẻ kênh truyền Lớp vật lý (physical) cung cấp việc truyền liệu theo phương thức khác Khi số chuẩn cho biết chuẩn thuộc nhóm chuẩn LAN 802.x, ví dụ: 802.3 Ethernet (Kỹ thuật truy cập đường truyền cảm nhận sóng mang có dị xung đột) 802.5 Token Ring (Thẻ vịng) Điều có nghĩa chuẩn đặc tả vật lý tầng truy cập môi trường truyền thích ứng với yêu cầu đặc biệt LAN không dây, cung cấp giao diện giống chuẩn khác tới tầng cao theo hướng trì khả làm Mục tiêu chuẩn đặc tả WLAN đơn giản tính mạnh mẽ, cung cấp dịch vụ giới hạn thời gian dịch vụ khơng đồng Hơn nũa, tầng MAC hoạt động với nhiều tầng vật lý, tầng chúng phơ 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 tồn giới, chọn để làm chuẩn - 10 - .. .Tìm hiểu Wireless Lan CHƯƠNG I: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ MẠNG LAN KHÔNG DÂY (WIRELESS LAN) 1.1 Khái niệm mạng WLAN Mạng WLAN (WIRELESS LOCAL AREA NETWORK–WLAN ) hệ thống truyền... giống khác LAN WLAN 1.2.1 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... vật lý Trong WLAN đơn vị đánh địa trạm (STA) STA đích nhận tin khơng có vị trí cố định -2- Tìm hiểu Wireless Lan Môi trường ảnh hưởng tới việc thiết kế: Các lớp vật lý sử dụng WLAN khác với