(NB) Mục tiêu của giáo trình Công nghệ mạng không dây giúp các bạn sinh viên biết được xu hướng sử dụng công nghệ mạng không dây trong thời đại mới; hiểu được các chuẩn của mạng không dây; biết được các giải pháp và kỹ thuật sử dụng để bảo mật cho mạng không dây.
TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY
Lịch sử hình thành mạng không dây
Mục tiêu:Giúp các học viên hiểu được lịch sử hình thành mạng không dây (Wireless) cũng như các tính năng của các chuẩn mạng không dây
Trong khi mạng Ethernet có dây đã tồn tại trong suốt 30 năm, mạng không dây vẫn còn tương đối mới mẻ đối với người tiêu dùng gia đình Chuẩn không dây đầu tiên được sử dụng phổ biến, 802.11b, đã được Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử Hoa Kỳ (IEEE) phê chuẩn.
Vào năm 1999, phần cứng nối mạng không dây rất đắt đỏ, chỉ những công ty giàu có mới có khả năng đầu tư, với giá khoảng 1000 đô la cho một điểm truy cập và 300 đô la cho card không dây Hiện nay, giá điểm truy cập chỉ còn 55 đô la và card khách 802.11b là 30 đô la, dẫn đến sự phổ biến của mạng không dây Nhiều máy tính xách tay, kể cả những loại cấu hình thấp, hiện đã tích hợp card mạng không dây, giúp người dùng không cần mua thêm card khách.
Mạng không dây đã trải qua một quá trình phát triển dài và phức tạp, bắt đầu từ việc được triển khai bởi quân đội Để đáp ứng nhu cầu trao đổi dữ liệu trong bối cảnh chiến tranh, quân đội cần một phương tiện đơn giản, dễ sử dụng và đảm bảo an toàn trong việc bảo mật thông tin.
Khi giá công nghệ không dây giảm và chất lượng được cải thiện, nó đã trở thành nguồn lợi nhuận cho nhiều công ty trong việc phát triển mạng không dây toàn hệ thống Công nghệ này cung cấp một giải pháp tiết kiệm chi phí để kết nối các trường đại học mà không cần dây dẫn như trước Hiện nay, chi phí cho công nghệ không dây đã giảm đáng kể, cho phép triển khai mạng không dây trên diện rộng Việc chuyển hoàn toàn sang mạng không dây giúp tiết kiệm thời gian và chi phí cho doanh nghiệp, đồng thời tránh được sự phức tạp trong việc lắp đặt.
Hình 1.1 Mạng không dây trong trường học
Trong các gia đình có thu nhập thấp, mạng không dây vẫn được coi là một công nghệ mới Hiện nay, nhiều người đã thiết lập mạng không dây, mang lại lợi ích cho công việc, văn phòng và giải trí tại nhà.
Với sự cải thiện của công nghệ mạng không dây, giá thành sản xuất phần cứng đã giảm, dẫn đến sự gia tăng số lượng cài đặt mạng không dây Các chuẩn mạng không dây ngày càng cải thiện khả năng tương tác và tương thích giữa các thiết bị Tuy nhiên, sự không tương thích có thể khiến mạng không dây trở nên vô dụng, gây cản trở trong việc kết nối giữa mạng công ty và các mạng khác Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối những năm 1990, khi các nhà sản xuất giới thiệu sản phẩm hoạt động ở băng tần 900Mhz, với tốc độ truyền dữ liệu chỉ 1Mbps, thấp hơn nhiều so với 10Mbps của các mạng cáp hiện tại.
Vào năm 1992, các nhà sản xuất đã bắt đầu giới thiệu sản phẩm WLAN sử dụng băng tần 2.4GHz, mặc dù tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhưng vẫn là giải pháp riêng lẻ chưa được công nhận rộng rãi Sự cần thiết cho sự đồng bộ hóa giữa các thiết bị trên các dãy tần số khác nhau đã thúc đẩy một số tổ chức phát triển các chuẩn mạng không dây chung.
Năm 1997, Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) đã phê chuẩn chuẩn 802.11, hay còn gọi là WIFI (Wireless Fidelity), cho các mạng WLAN Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, bao gồm cả việc sử dụng tần số 2.4GHz để truyền tín hiệu vô tuyến.
Năm 1999, IEEE đã thông qua hai chuẩn 802.11a và 802.11b, định nghĩa các phương pháp truyền tín hiệu cho mạng không dây Trong đó, thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b nhanh chóng trở thành công nghệ không dây ưu việt, hoạt động ở tần số 2.4GHz và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu lên tới 11Mbps Chuẩn IEEE 802.11b được phát triển nhằm cung cấp hiệu suất, thông lượng và bảo mật tương đương với mạng có dây.
Năm 2003, IEEE đã giới thiệu chuẩn 802.11g, cho phép truyền nhận dữ liệu ở cả hai dãy tần 2.4GHz và 5GHz, với tốc độ tối đa lên đến 54Mbps Ngoài ra, các thiết bị sử dụng chuẩn 802.11g còn có khả năng tương thích ngược với các thiết bị khác.
Định nghĩa mạng không dây
Mục tiêu: Hiểu được khái niệm mạng không dây, môi trường hoạt động của mạng không dây
WLAN, hay mạng không dây, là một loại mạng máy tính đặc biệt, trong đó các thiết bị kết nối với nhau mà không cần sử dụng cáp như mạng truyền thống Thay vào đó, các thành phần trong mạng WLAN giao tiếp thông qua sóng điện từ trong không khí, tạo ra một môi trường truyền thông linh hoạt và tiện lợi.
Các chuẩn mạng WLAN
Mục tiêu: Giúp người học phân biệt được các chuẩn của mạng không dây Các tính năng của từng loại
Các chuẩn của mạng không dây được tạo và cấp bởi IEEE.
Chuẩn 802.11 là tiêu chuẩn đầu tiên cho hệ thống mạng không dây, bao gồm các công nghệ truyền hiện hành như Direct Sequence Spectrum (DSSS) và Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS), cùng với tia hồng ngoại Đây là một trong hai chuẩn mô tả các thao tác của sóng truyền FHSS trong mạng không dây Để sử dụng hiệu quả hệ thống sóng truyền này, người quản trị mạng cần chọn phần cứng phù hợp với các chuẩn 802.11.
Chuẩn 802.11b hiện là lựa chọn phổ biến nhất cho mạng không dây, với khoảng 40 triệu thiết bị đang được sử dụng toàn cầu Ra mắt vào cuối năm 1999, 802.11b hoạt động ở tần số 2,4GHz, nơi có nhiều thiết bị không dây khác như điện thoại và lò vi sóng, gây nhiễu cho mạng Phạm vi hoạt động của thiết bị 802.11b từ 100 đến 150 feet và tốc độ lý thuyết tối đa là 11 Mbit/s, nhưng thực tế chỉ đạt từ 4 đến 6 Mbit/s do quá trình xử lý và kiểm soát tín hiệu Mặc dù tốc độ này vẫn nhanh hơn kết nối băng rộng DSL hoặc cáp và đủ cho streaming audio, 802.11b không đủ nhanh để truyền hình ảnh độ nét cao Lợi thế lớn nhất của chuẩn này là chi phí phần cứng thấp.
+ 802.11a : Vào cuối năm 2001, các sản phẩm dựa trên một chuẩn thứ hai,
Chuẩn 802.11a, ra mắt đầu tiên, hoạt động trên dải tần 5 GHz, khác với 802.11b ở dải 2,4 GHz Với thông lượng lý thuyết tối đa 54 Mbit/s và tốc độ thực tế từ 21 đến 22 Mbit/s, 802.11a cung cấp tốc độ cao hơn đáng kể so với 802.11b Tuy nhiên, phạm vi hoạt động trong nhà của nó chỉ từ 25 đến 75 feet, ngắn hơn so với 802.11b 802.11a có ưu điểm vượt trội trong môi trường đông đúc nhờ vào số lượng kênh không gối lên nhau nhiều hơn trong dải 5 GHz, cho phép triển khai nhiều điểm truy cập hơn, từ đó tăng cường khả năng phục vụ Băng thông cao của chuẩn này cũng lý tưởng cho việc truyền tải nhiều luồng hình ảnh và các tập tin lớn.
Chuẩn 802.11g, được IEEE phê duyệt vào tháng 6 năm 2003, là một tiêu chuẩn mạng không dây hoạt động trong băng tần 2,4GHz So với chuẩn 802.11b, 802.11g cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn, đạt đến tốc độ tối đa lý thuyết tương đương với chuẩn 802.11a.
Chuẩn 802.11g cung cấp tốc độ tối đa lên đến 54 Mbit/s, với băng thông thực tế dao động từ 15 đến 20 Mbit/s Các thiết bị theo chuẩn này có phạm vi hoạt động trong nhà từ 100 đến 150 feet, cho phép truyền tải hình ảnh và âm thanh một cách lý tưởng Đặc biệt, 802.11g được thiết kế để tương thích ngược với 802.11b, cả hai chuẩn đều sử dụng dải tần 2,4GHz, giúp các sản phẩm của chúng hoạt động tương thích với nhau.
Một máy tính xách tay trang bị thẻ PC không dây 802.11b có khả năng kết nối với điểm truy cập 802.11g Tuy nhiên, khi có sự hiện diện của thiết bị 802.11b, tốc độ của các sản phẩm 802.11g sẽ bị giảm xuống tương đương với 802.11b.
Chuẩn 802.11a không tương thích với 802.11b và 802.11g, nhưng việc kết hợp các sản phẩm sử dụng cả 802.11a và 802.11g sẽ mang lại hiệu suất tốt nhất Điều này đặc biệt có lợi trong môi trường gia đình, nơi tín hiệu cần vượt qua nhiều bức tường và vật cản, vì 802.11g có phạm vi hoạt động ngắn hơn, có thể không đủ cho nhu cầu sử dụng.
Phân loại mạng không dây
Mục tiêu: Phân biệt được các loại mạng không dây Đặc điểm của từng loại mạng, từ đó giúp xây dựng một hệ thông mạng Wireless cho phù hợp
4.1 Mạng WPAN ( Công nghệ Blutooth)
Mạng vô tuyến cá nhân (WPAN) bao gồm các công nghệ vô tuyến có vùng phủ nhỏ, từ vài mét đến hàng chục mét, nhằm kết nối các thiết bị ngoại vi như máy in, bàn phím, chuột, đĩa cứng và khóa USB với điện thoại di động và máy tính Các công nghệ trong nhóm này bao gồm Bluetooth, Wibree, ZigBee, UWB, Wireless USB, và EnOcean, hầu hết đều được chuẩn hóa bởi IEEE thông qua nhóm làm việc 802.15, với các tiêu chuẩn như IEEE 802.15.4 và IEEE 802.15.3.
Mạng vô tuyến cục bộ, hay còn gọi là WLAN, bao gồm các công nghệ có vùng phủ tầm vài trăm mét, nổi bật nhất là công nghệ Wifi với nhiều chuẩn mở rộng thuộc gia đình 802.11 như a, b, g, h, i, v.v Wifi đã đạt được thành công lớn trong những năm qua Ngoài Wifi, HiperLAN và HiperLAN2 cũng là những công nghệ đáng chú ý, được chuẩn hóa bởi ETSI và cạnh tranh trực tiếp với Wifi.
4.3 Mạng WMAN Đây là mạng vô tuyến đô thị Đại diện tiêu biểu của nhóm này chính là WiMAX. Ngoài ra còn có công nghệ băng rộng BWMA 802.20 Vùng phủ sóng của nó sẽ tằm vài km (tầm 4-5km tối đa)
Mạng vô tuyến diện rộng bao gồm các công nghệ thông tin di động như UMTS, GSM và CDMA2000, với vùng phủ sóng từ vài km đến hàng chục km.
Mạng vô tuyến khu vực, được phát triển dựa trên công nghệ 802.22 của IEEE, có khả năng phủ sóng lên tới 40-100 km Công nghệ này nhằm mục đích cung cấp truyền thông đến những vùng xa xôi, hẻo lánh, nơi khó khăn trong việc triển khai các công nghệ khác Đặc biệt, nó sẽ tận dụng băng tần mà TV analog không còn sử dụng để mở rộng vùng phủ sóng.
Câu hỏi và bài tập bài 1 của học sinh, sinh viên
Câu 1: Trình bày lịch sử hình thành mạng không dây
Câu2: Trình bày các chuẩn mạng không dây
Câu 3: Phân loại mạng WLAN
CÁC TẦNG CỦA MẠNG KHÔNG DÂY
Các tâng mạng không dây
Mục tiêu của bài viết là giúp người đọc hiểu rõ các tầng chức năng của mạng không dây, cơ chế truyền dữ liệu qua từng tầng mạng và phân biệt sự khác nhau giữa mạng vô tuyến và mạng hữu tuyến.
1.1 Tại sao cần phải chuẩn hóa mạng không dây
Ngày nay, công nghệ sản xuất ngày càng đa dạng với sự phát triển của các dịch vụ và ứng dụng phần mềm Các chuẩn mạng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính tương thích giữa phần cứng và phần mềm, cho phép các hãng máy tính kết nối và chia sẻ tài nguyên, thông tin một cách hiệu quả Ngoài ra, các chuẩn mạng cũng góp phần nâng cao khả năng bảo mật thông tin cho các hệ thống máy tính.
1.2 Những tổ chức tham gia xây dựng chuẩn
CCITT (Ủy Ban Tư Vấn Quốc Tế về Điện Thoại và Điện Báo) là một bộ phận của ITU (Tổ Chức Truyền Thông Quốc Tế), được thành lập từ năm 1865 với mục tiêu chuẩn hóa mạng điện tín ITU được hình thành trong bối cảnh 20 quốc gia đồng thuận về việc này và đã tập trung vào việc xây dựng các quy định liên quan đến điện thoại, liên lạc vô tuyến và phát thanh Vào năm 1927, ITU bắt đầu cấp phát tần số cho các dịch vụ radio, bao gồm radio cố định, di động, phát thanh và radio nghiệp dư Năm 1934, tổ chức này đổi tên từ ITU (Hội Điện Báo Quốc Tế) thành International Telecommunication Union (Hiệp Hội Truyền Thông Quốc Tế) để phản ánh rõ hơn vai trò của mình trong các vấn đề truyền thông, bao gồm hữu tuyến, vô tuyến, cáp quang và các hệ điện từ.
Sau chiến tranh thế giới lần hai, ITU trở thành cơ quan đặc biệt của Liên hiệp Quốc và chuyển tổng hành dinh đến Geneva Trong giai đoạn này, ITU đã thiết lập bảng cấp phát tần số, phân bổ các dải tần số cho từng dịch vụ radio nhằm ngăn chặn sự giao thoa giữa các phương thức liên lạc trên không và dưới đất, bao gồm điện thoại trong xe, viễn thông đường biển, trạm radio và viễn thông vũ trụ.
In 1956, two separate committees of the ITU, the Consultative Committee For International Telephony (CCIF) and the Consultative Committee For International Telegraph (CCIT), merged to form the Consultative Committee For International Telephony And Telegraph (CCITT) This consolidation aimed to enhance the effective management of telecommunications, specifically focusing on telephone and telegraph services.
In 1993, the International Telecommunication Union (ITU) underwent reorganization, leading to the establishment of the ITU-T, which stands for ITU's Telecommunications Standardization Sector During this period, two additional sectors were created: ITU-R, focusing on Radiocommunications, and ITU-D, dedicated to Development.
Mặc dù ngày nay ITU-T đang xây dựng các đề nghị và các chuẩn, các đề nghị của CCITT vẫn thường xuyên được đề cập hơn.
Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử (IEEE) là một tổ chức của Mỹ chuyên phát triển các tiêu chuẩn, bao gồm tiêu chuẩn truyền dữ liệu IEEE bao gồm nhiều ủy ban có trách nhiệm xây dựng các dự thảo về mạng LAN, sau đó chuyển giao cho Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) để được công nhận và tiêu chuẩn hóa trên toàn quốc.
Mỹ IEEE cũng chuyển các dự thảo cho ISO (International Organization for Standardization).
IEEE Computer Society là một tổ chức quy tụ các chuyên gia trong lĩnh vực công nghệ thông tin, với sứ mệnh thúc đẩy các công nghệ truyền thông Tổ chức này hỗ trợ xuất bản sách, tổ chức hội nghị, triển khai các chương trình giáo dục, và phát động các hoạt động địa phương cùng các ủy ban kỹ thuật.
+ AmericanNationalStandardsInstitute –ANSI :Viện tiêu chuẩn quốc gia Hoa
ANSI là tổ chức định nghĩa các chuẩn mã và chiến lược truyền tín hiệu tại Hoa Kỳ, đồng thời đại diện cho quốc gia tại ISO và ITU Là một thành viên sáng lập của ISO, ANSI đóng vai trò quan trọng trong quản trị tổ chức này và giữ một trong năm ghế thường trực tại Hội đồng Quản trị OSI Tổ chức này thúc đẩy việc áp dụng các tiêu chuẩn Liên bang trên toàn cầu, bảo vệ chính sách và quan điểm kỹ thuật của Hoa Kỳ tại các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế, đồng thời khuyến khích công nhận các tiêu chuẩn quốc tế như tiêu chuẩn quốc gia khi phù hợp với yêu cầu của cộng đồng người dùng.
Theo ANSI, tổ chức này không tự phát triển các Chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ mà tạo điều kiện cho sự phát triển thông qua việc thiết lập sự nhất trí giữa các nhóm được công nhận ANSI đảm bảo rằng các nguyên tắc chủ đạo như sự nhất trí, quy trình và sự cởi mở được tuân thủ bởi hơn 175 tổ chức riêng biệt được chỉ định bởi Liên bang Các tiêu chuẩn Liên bang được phát triển tại các tổ chức tiêu chuẩn quốc tế bởi ANSI, nơi chúng có thể được công nhận toàn bộ hoặc một phần như các tiêu chuẩn quốc tế Sự thành công của ANSI chủ yếu phụ thuộc vào mức độ tham gia của các tình nguyện viên từ ngành công nghiệp và chính quyền.
Tổ chức Quốc tế về Tiêu chuẩn (ISO) là một liên đoàn quốc tế gồm các tổ chức tiêu chuẩn quốc gia từ hơn 100 quốc gia ISO hoạt động như một tổ chức phi chính phủ, được thành lập nhằm mục đích phát triển và công nhận các tiêu chuẩn quốc tế.
Năm 1947, nhiệm vụ của tổ chức là thúc đẩy sự phát triển các tiêu chuẩn quốc tế nhằm tăng cường trao đổi sản phẩm và dịch vụ giữa các quốc gia Điều này cũng nhằm phát triển hợp tác toàn cầu trong các hoạt động tri thức, khoa học, công nghệ và kinh tế Tổ chức này khuyến khích một môi trường mạng mở, cho phép các hệ thống máy tính khác nhau giao tiếp với nhau thông qua các giao thức được công nhận toàn cầu bởi các thành viên ISO.
1.3 Mô hình OSI ( Liên kết các hệ thống mở )
Tổ chức ISO là một liên đoàn toàn cầu chuyên đề ra các tiêu chuẩn quốc tế Vào đầu thập niên 80, tổ chức này bắt đầu phát triển các giao thức cho môi trường mạng mở, giúp các nhà kinh doanh hệ thống truyền thông máy tính có thể giao tiếp qua các giao thức đã được công nhận trên toàn cầu Kết quả là, tổ chức đã phát triển mô hình tham khảo OSI.
Mô hình OSI định nghĩa kiến trúc nhiều lớp Các giao thức được định nghĩa trong mỗi tầng có trách nhiệm về các vấn đề sau:
Truyền thông diễn ra qua các tầng giao thức ngang hàng trên máy đối tác, cung cấp dịch vụ cho các tầng phía trên, trừ tầng ứng dụng cao nhất.
Truyền thông giữa các tầng ngang hàng (peer-layer communication) cho phép các tầng trao đổi thông điệp và dữ liệu, ví dụ như giao thức chuyển tải (transport protocol) có thể gửi thông báo “ngưng truyền tải” đến giao thức ngang cấp tại máy gửi Mỗi tầng không có dây dẫn vật lý trực tiếp với tầng cùng cấp trong hệ thống đối diện, do đó, để gửi thông điệp, giao thức chuyển tải phải đóng gói thông điệp và chuyển qua tầng bên dưới Các tầng thấp hỗ trợ tầng cao hơn bằng cách nhận và chuyển tiếp thông điệp xuống tầng thấp nhất, nơi chúng được truyền tải qua các kết nối vật lý Mô hình OSI chỉ là một tham chiếu, mô tả các dịch vụ cần thiết tại mỗi tầng mà không định nghĩa tiêu chuẩn giao thức cụ thể nào Dù ISO đã phát triển một tập hợp giao thức theo mô hình, chúng vẫn không phải là định nghĩa chính thức OSI thường được sử dụng để mô tả các giao thức khác như TCP/IP, trong đó IP (Internet Protocol) được xem là tầng giao thức mạng vì thực hiện các nhiệm vụ trong tầng mạng của mô hình OSI.
Các tầng mạng vô tuyến
Mục tiêu: Phân biệt được chức năng của các tầng mạng vô tuyến
Hình 39.2 Mô hình mạng mô tuyến
Tầng ứng dụng môi trường (WAE) định nghĩa các chương trình và tập lệnh cho ứng dụng không dây, trong đó WMLScript là một trong những ngôn ngữ phổ biến nhất.
2.2.Wireless Session Protocol (WSP) : Tầng phiên giao thức
Tầng này chịu trách nhiệm về các kiểu thông tin đã thiết lập với các thiết bị Nó định nghĩa rằng phiên kết nối đó thành công hay không.
2.3.Wireless Transaction Session Protocol (WTSP) : Tầng phiên xử lý thao tác
: Tầng này dùng để phân loại dữ liệu chảy tràn như một con đường đánh tin cậy hoặc một con đường không đáng tin cậy.
2.4.Wireless Transport Layer Security (WTLS) : Tầng truyền tải
Tầng này là tầng bảo mật Nó cung cấp mã hóa, chứng thực, kiểm tra tính nguyên vẹn của dữ liệu, và hơn thế nữa.
2.5.Wireless Datagram Protocol (WDP) : Tầng giao thức gói dữ liệu
Tầng này lưu trữ dữ liệu bị hỏng trong quá trình truyền tải Do có nhiều phương pháp truyền khác nhau và WDP không có tiêu chuẩn hóa rõ ràng, bất kỳ hãng truyền thông nào cũng có thể chuyển giao dữ liệu vô tuyến miễn là tương thích với WAP.
2.6.Network carriers : Tầng vận chuyển Đây là phương pháp vận chuyển chịu trách nhiệm phân phát dữ liệu đến các thiết bị khác Có rất nhiều phương pháp vận chuyển, bất cứ ai sẽ mang vác miễn là nó liên kết đuợc với tầng WDP.
Ưu, nhược điểm của mạng không dây
Mục tiêu:Hiểu được các ưu điểm, nhược điểm của mạng không dây
Mạng không dây mang lại sự tiện lợi tương tự như hệ thống mạng truyền thống, cho phép người dùng truy cập tài nguyên mạng từ bất kỳ vị trí nào trong khu vực được triển khai, như nhà hoặc văn phòng Sự gia tăng người sử dụng máy tính xách tay đã làm cho việc sử dụng mạng không dây trở nên thuận lợi hơn bao giờ hết.
Khả năng di động ngày càng được nâng cao nhờ sự phát triển của các mạng không dây công cộng, cho phép người dùng truy cập Internet mọi lúc, mọi nơi Ví dụ, tại các quán cà phê, người dùng có thể thoải mái sử dụng Internet không dây miễn phí.
Hiệu quả: Người dùng có thể duy trì kết nối mạng khi họ đi từ nơi này đến nơi khác.
Để thiết lập hệ thống mạng không dây, chỉ cần tối thiểu một access point, giúp tiết kiệm chi phí và dễ dàng triển khai Trong khi đó, mạng sử dụng cáp đòi hỏi chi phí cao hơn và có thể gặp khó khăn khi lắp đặt hệ thống cáp ở nhiều vị trí trong tòa nhà.
Mạng không dây có khả năng mở rộng linh hoạt, cho phép đáp ứng ngay lập tức khi số lượng người dùng tăng lên, trong khi mạng có dây yêu cầu lắp đặt thêm cáp để mở rộng.
Bảo mật: Môi trường kết nối không dây là không khí nên khả năng bị tấn công của người dùng là rất cao.
Mạng chuẩn 802.11g có phạm vi hoạt động giới hạn chỉ vài chục mét, phù hợp cho các căn hộ nhỏ nhưng không đủ cho các tòa nhà lớn Để mở rộng phạm vi tín hiệu, người dùng cần đầu tư thêm Repeater hoặc access point, điều này sẽ làm tăng chi phí.
Độ tin cậy của hệ thống truyền thông sử dụng sóng vô tuyến có thể bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ các thiết bị khác như lò vi sóng, dẫn đến giảm chất lượng tín hiệu Điều này làm giảm hiệu quả hoạt động của hệ thống một cách đáng kể.
Tốc độ: Tốc độ của mạng không dây (1- 125 Mbps) rất chậm so với mạng sử dụng cáp(100Mbps đến hàng Gbps)
Câu hỏi và bài tập bài 2 của học sinh, sinh viên
Câu 1: Nêu các tổ chức tham gia định chuẩn
Câu2: Trình bày các lớp của mô hình OSI
Câu 3: Trình bày các tầng của mạng WLAN
Câu 4 Nêu ưu, nhược điểm của mạng không dây
KIẾN TRÚC MẠNG KHÔNG DÂY
Card mạng không dây
Thẻ Wi-Fi là thành phần chính trong mạng WLAN, giúp kết nối các máy khách với hệ thống mạng không dây Nó được lắp vào khe PCI trên máy tính và thường được sử dụng cho các máy tính để bàn để truy cập mạng không dây một cách dễ dàng.
Trước đây, PCMCIA wireless thường được sử dụng trong máy tính xách tay và các thiết bị hỗ trợ cá nhân như PDA Tuy nhiên, với sự phát triển của công nghệ, hiện nay hầu hết các laptop và PDA đã được tích hợp sẵn card wireless bên trong, dẫn đến việc PCMCIA wireless ít được sử dụng hơn.
Loại thiết bị được ưa chuộng hiện nay cho kết nối mạng không dây là USB Wireless Adapter, nhờ vào tính di động và kích thước nhỏ gọn Thiết bị này có chức năng tương tự như Card PCI Wireless nhưng sử dụng chuẩn cắm USB, cho phép tháo lắp nhanh chóng mà không cần cắm cố định như Card PCI Wireless Ngoài ra, USB Wireless Adapter còn hỗ trợ cắm khi máy tính đang hoạt động, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.
Access Point ( AP)
Access Points (APs) được phát triển để phục vụ các khu vực rộng lớn, cho phép quản trị viên cấu hình dễ dàng Mỗi AP có thể hỗ trợ một hoặc hai sóng vô tuyến, lý thuyết cho phép hàng trăm người dùng kết nối đồng thời Cấu hình của AP được thực hiện thông qua ESSID (Extended Service Set ID).
Nó là một chuỗi các nhận dạng mạng không dây, với nhiều người sử dụng chương trình máy khách để cấu hình và bảo vệ các thiết lập mạng bằng một mật khẩu đơn giản Hầu hết các AP đều cung cấp các tính năng nâng cao để cải thiện hiệu suất và bảo mật mạng.
Tính năng lọc địa chỉ MAC cho phép Access Point (AP) kiểm soát các kết nối của máy khách bằng cách yêu cầu địa chỉ MAC của thiết bị phải có trong bảng địa chỉ của AP Điều này đảm bảo rằng chỉ những thiết bị được phép mới có thể kết nối với mạng, tăng cường tính bảo mật cho hệ thống mạng.
Tính năng đóng mạng cho phép máy khách chỉ định ESSID cho bất kỳ sự kết hợp nào với mạng hiện có, giúp tăng cường khả năng kết nối linh hoạt và hiệu quả.
20 năng đóng mạng, máy khách phải chỉ định ESSID rõ ràng, hoặc nó không thể kết hợp với AP.
• Tính năng kết nối liên miền.
• Bản ghi mở rộng, thống kê, và thực hiện báo cáo.
Một tính năng nâng cao khác là quản lý khóa WEP động, sử dụng khóa mã hóa trao đổi công cộng, kết ghép kênh và nhiều tính năng hỗ trợ khác.
Đáng tiếc, các kiểu mở rộng của các hãng sản xuất không được bảo hộ bởi bất kỳ chuẩn nào và không tương thích với các sản phẩm khác Điều này có nghĩa là máy khách phải kết hợp với một AP, và sẽ bị giới hạn bởi các dịch vụ mà AP cho phép truy cập.
AP là lựa chọn hoàn hảo cho mạng cá nhân với nhiều máy khách trong cùng một không gian vật lý, đặc biệt là ở những khu vực có cùng Subnet như doanh nghiệp hoặc trường học AP cung cấp khả năng kiểm soát cao cho kết nối có dây, tuy nhiên, chi phí cho một AP thường không thấp, với giá trung bình dao động từ 800 trở lên.
Hình 39.6 Mô hình cài đặt Access Point
Một lớp khác của AP thỉng thoảng được xem như là cổng nhà riêng The Apple
AirPort, Orinoco RG- 1000 và Linksys
WAP11 là ví dụ điển hình của các điểm truy cập (AP) cấp thấp với giá thành thấp hơn so với các sản phẩm thương mại khác Nhiều modem hiện có cho phép truy cập mạng không dây qua phương thức quay số Các dịch vụ như Network Address Translation (NAT), DHCP và cầu nối cho máy khách cung cấp sự cân bằng tốt nhất, mặc dù không hỗ trợ nhiều máy khách đồng thời như AP cao cấp Tuy nhiên, chúng mang lại khả năng truy cập đơn giản và chi phí thấp cho nhiều ứng dụng Việc cấu hình một AP không đắt tiền cho kiểu bắt cầu mạng cục bộ giúp người dùng có khả năng kiểm soát tốt hơn so với từng máy khách riêng lẻ khi truy cập mạng không dây.
Các điểm truy cập (AP) là giải pháp lý tưởng để xây dựng hệ thống thông tin mạng không dây, nhờ vào khả năng cấu hình dễ dàng, tiêu thụ năng lượng thấp và không có bộ phận di chuyển Chúng cung cấp cho máy khách một điểm truy cập vào mạng, cho phép các máy tính sử dụng công nghệ không dây kết nối với mạng nội bộ của công ty AP hoạt động như một thiết bị song công (Full duplex) và có mức độ thông minh tương đương với một chuyển mạch Ethernet phức tạp.
Các chế độ của AP
Mục tiêu của bài viết là giúp học viên phân biệt các mô hình mạng khác nhau, hiểu rõ cơ chế hoạt động và phạm vi ứng dụng của từng mô hình Qua đó, học viên sẽ có nền tảng vững chắc để thiết kế mạng một cách phù hợp và hiệu quả.
2.1 Chế độ gốc ( Root Mode)
Chế độ gốc được sử dụng khi AP kết nối với mạng xương sống qua giao diện mạng cục bộ Những AP mới nhất hỗ trợ các chế độ cao hơn cũng được cấu hình từ chế độ gốc mặc định Khi AP kết nối với mạng hữu tuyến qua cổng cục bộ, nó sẽ tự động cấu hình ở chế độ gốc Trong chế độ gốc, AP kết nối với các đoạn mạng phân bổ giống nhau để giao tiếp hiệu quả với các đoạn mạng khác.
AP giao tiếp với các chức năng khác nhau một cách linh hoạt, cho phép các máy khách trao đổi thông tin với nhau ở các ô khác nhau Thông qua AP tương ứng, các máy khách có thể kết nối và truyền dữ liệu qua mạng hữu tuyến một cách hiệu quả.
Hình 39.7 Access Point trong chế độ gốc
Chế độ gốc (Root mode) là cấu hình mặc định của các điểm truy cập (AP) khi kết nối với mạng backbone có dây qua giao diện Ethernet Trong chế độ này, các AP có thể giao tiếp với nhau qua phân đoạn có dây, cho phép các client không dây trong các ô tế bào khác nhau tương tác thông qua AP tương ứng Các AP này sẽ kết nối và trao đổi dữ liệu với nhau thông qua mạng có dây, đảm bảo sự liên lạc hiệu quả giữa các thiết bị.
2.2.Chế độ lặp (Repeater Mode)
Trong chế độ lặp, các điểm truy cập (AP) cung cấp liên kết ngược tốt hơn so với một liên kết hữu tuyến thông thường Một AP được xác định là AP gốc, trong khi các AP khác hoạt động như bộ lặp AP ở chế độ lặp kết nối với máy khách như một AP và kết nối ngược với AP gốc như một máy khách Tuy nhiên, không nên sử dụng AP ở chế độ lặp trừ khi cần sự an toàn tuyệt đối, vì các ô xung quanh mỗi AP phải chồng lấp ít nhất 50%.
AP ở chế độ lặp có khả năng giảm bớt kết nối của các máy khách, tương tự như cách mà AP ngược hoạt động với liên kết không dây Điều này giúp giảm số lượng máy khách trên một đoạn mạng không dây, tạo ra một môi trường truyền đạt hiệu quả hơn cho người dùng.
AP ở chế độ lặp có khả năng hạn chế số lượng và tiềm ẩn rủi ro cao trong bối cảnh này Điều này thể hiện rõ nét trong việc vô hiệu hóa mạng cục bộ hữu tuyến khi hoạt động ở chế độ lặp.
Chế độ lặp (repeater mode) cho phép AP cung cấp kết nối không dây upstream vào mạng có dây, thay vì sử dụng kết nối có dây thông thường Trong chế độ này, một AP hoạt động như root AP, trong khi AP khác hoạt động như Repeater không dây AP trong chế độ lặp kết nối với các client như một AP và kết nối với upstream AP như một client.
2.3.Chế độ cầu nối ( Bridge Mode)
Trong chế độ cầu nối, các AP hoạt động như những chiếc cầu không dây, kết nối mạng hữu tuyến với mạng không dây Chỉ một số ít AP có khả năng này, vì vậy việc trang bị chúng cần được cân nhắc kỹ lưỡng với chi phí Các máy khách không kết nối trực tiếp với cầu nối, mà cầu nối thực hiện việc liên kết hai hoặc nhiều đoạn mạng với nhau.
Hình 39.8 Access Point trong chế độ cầu nối
AP được xem như một cổng kết nối, cho phép máy khách từ mạng 802.11 giao tiếp với các mạng 802.3 hoặc 802.5 Hiện nay, AP có nhiều lựa chọn về phần cứng và phần mềm để đáp ứng nhu cầu sử dụng khác nhau.
Chế độ cầu nối (Bridge Mode) cho phép AP hoạt động như một cầu nối không dây, giúp kết nối các thiết bị trong mạng mà không cần dây cáp Khi được cấu hình ở chế độ này, AP biến thành một cầu nối không dây, tuy nhiên chỉ một số ít AP trên thị trường hỗ trợ tính năng này, dẫn đến giá thành cao hơn Bài viết này sẽ giải thích ngắn gọn về cách thức hoạt động của cầu nối không dây.
Hình 39.9 Mô hình Bridge Mode
Các Mô hình mạng không dây
Mục tiêu: Phân biệt được các mô hình mạng không dây trong thực tế
3.1 Mô hình mạng AD HOC (Independent Basic Service sets (BSSs) :
Các nút di động với card mạng không dây tạo ra kết nối ngang cấp (peer-to-peer) trong một không gian nhỏ, cho phép chúng trao đổi thông tin trực tiếp mà không cần quản trị mạng Mạng ad-hoc này được thiết lập nhanh chóng và dễ dàng, không yêu cầu công cụ hay kỹ năng đặc biệt, rất phù hợp cho các hội nghị thương mại hoặc nhóm làm việc tạm thời Tuy nhiên, mạng này có nhược điểm về vùng phủ sóng hạn chế, yêu cầu người dùng phải có khả năng nghe thấy nhau.
3.2 Mô hình mạng cơ sở (Basic service sets (BSSs)
Bài viết đề cập đến các điểm truy nhập AP (Access Point) kết nối với mạng đường trục hữu tuyến, chịu trách nhiệm giao tiếp với các thiết bị di động trong vùng phủ sóng của một cell AP không chỉ điều khiển cell mà còn quản lý lưu lượng truy cập tới mạng Các thiết bị di động không giao tiếp trực tiếp mà thông qua các AP Để đảm bảo kết nối liên tục khi di chuyển, các cell có thể chồng lấn lên nhau từ 10-15%, giúp cung cấp vùng phủ sóng hiệu quả với chi phí thấp nhất.
Điểm truy cập (AP) tốt nhất để kết nối là một điểm nằm ở trung tâm, có khả năng điều khiển và phân phối truy cập cho các nút trong mạng Nó cung cấp truy cập phù hợp với mạng đường trục, ấn định địa chỉ và mức ưu tiên, giám sát lưu lượng mạng, quản lý chuyển tiếp gói và duy trì theo dõi cấu hình mạng Tuy nhiên, giao thức đa truy cập tập trung không cho phép các nút di động truyền trực tiếp tới nhau trong cùng vùng với điểm truy cập, như trong cấu hình mạng WLAN độc lập Điều này dẫn đến việc mỗi gói tin phải được phát đi hai lần, làm giảm hiệu quả truyền dẫn và tăng độ trễ.
3.3 Mô hình mạng mở rộng ( Extended Service Set (ESSs))
Mạng 802.11 mở rộng khả năng di động thông qua ESS, là tập hợp các BSSs, trong đó các Access Point tương tác với nhau để mở rộng vùng phủ sóng.
Hệ thống phân phối trong mỗi Access Point đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển lưu lượng giữa các BSS, giúp di chuyển trạm dễ dàng hơn Khi một Access Point nhận lưu lượng từ một BSS, hệ thống phân phối xác định đích đến cho lưu lượng đó, có thể là tiếp sóng trở lại cùng một BSS, chuyển tiếp đến Access Point khác, hoặc gửi tới mạng có dây ngoài ESS Thông tin nhận từ hệ thống phân phối sẽ được truyền tới BSS và sau đó đến trạm đích.
Câu hỏi và bài tập bài 3 của học sinh, sinh viên
Câu 1: Trình bày các thiết bị của mạng WLAN
Câu2: Trình bày các chế độ của AP
Câu 3: Trình bày các mô hình của mạng WLAN
Bài tập 1: Cài đặt cấu hình mạng và quản trị mạng ADHOC với mô hình như sau:
Bài viết này hướng dẫn cách thiết lập mạng WiFi chia sẻ LAN giữa hai máy tính xách tay mà không cần sử dụng thiết bị access point Thí nghiệm được thực hiện trên hai laptop cài đặt hệ điều hành Windows XP SP2, nhằm tạo ra một mạng LAN không dây để chia sẻ tệp tin một cách dễ dàng và tiết kiệm chi phí.
Truớc tiên ta phải chuẩn bị truớc các thiết bị sau:
- Ta cần 02 máy tính xách tay có hỗ trợ WIFI, kiểm tra chuẩn của card WIFI trên các máy.
Để đảm bảo tín hiệu truyền tốt nhất giữa hai máy tính, hãy đặt chúng trong phạm vi khoảng 50 mét, tùy thuộc vào loại card và chuẩn sử dụng Nên tránh đặt máy gần các vật chắn kim loại hoặc nguồn gây nhiễu như lò vi sóng, thiết bị Bluetooth đang hoạt động và điện thoại di động.
Để thiết lập mạng ad-hoc, bạn cần đảm bảo rằng cả hai card WIFI đều hỗ trợ chế độ ad hoc và dịch vụ Windows XP Wireless Zero Configuration (WZC) Nếu card của bạn không hỗ trợ WZC, hãy sử dụng phần mềm đi kèm với card để tạo mạng ad-hoc.
To enable file sharing, you must assign a unique name to each computer and ensure they are in the same workgroup Right-click on the My Computer icon, select Properties, and navigate to System Properties In the Computer Name tab, click Change, and then restart your computer.
Mô hình của bài Lab như sau:
I TRƯỜNG HỢP KHÔNG CÓ CẤU HÌNH BẢO MẬT WEP KEY
Bước 1: vào Network Connection/ kích phải chuột lên card Wireless/ chọn properties
Bước 2: vào tab Wireless Networks/ kích chuột vào nút Add
Bước 3: hộp thoại Wireless network properties xuất hiện Nhập tên mạng (SSID) Adhoc_LeNho và chọn các thông số như hình vẽ bên dưới Sau đó nhấn OK.
Step 4: Go back to the Wireless Networks tab, click on the Adhoc_LeNho network you just created, then click on Properties An Advanced dialog box will appear where you can select the parameters as shown in the image below Once finished, click Close.
Step 5: Return to the "Wireless Network Connection Properties" dialog box, click on "Internet Protocol (TCP/IP)", and then click on "Properties" to set the IP address for the Wireless Card.
Hộp thoại Internet Protocol Properties xuất hiện, ta tiến hành đặt địa chỉ IP cho Card Wireless trên PC1 IP = 169.254.100.1 và Subnet mask = 255.255.0.0
Bước 1: trên PC2 ta kích phải chuột lên biểu tượng của card wireless ở góc dưới bên phải màn hình, chọn View Available Wireless Networks -> hộp thoại Wireless
Network Connection xuất hiện, ta chọn tên mạng Adhoc_LeNho và nhấn nút Connection để thực hiện việc kết nối bằng Wireless đến PC1.
Bước 2: trên PC 2 ta màn hình Command Prompt và gõ lệnh ipconfig /all, để xem địa chỉ IP của PC2 xin địa chỉ IP của PC1 trên card Wireless.
Bước 3: thực hiện lệnh ping 169.254.100.1 để xem kết nối giữa PC2 và PC1 có thành công hay không Nếu thành công thì sẽ xuất hiện màn hình bên dưới.
Bước 4: trên PC2 thực hiện việc truy cập đến dữ liệu được share trên PC1, thư mục share trên PC1 có tên là “test adhoc”.
II TRƯỜNG HỢP CÓ CẤU HÌNH BẢO MẬT WEP KEY
To proceed, follow steps 1 to 5, and when you reach step 3, the Wireless Network Properties dialog will appear Enter the network name (SSID) as Adhoc_LeNho, set the data encryption to WEP, input the WEP key in the Network Key field, and select the specified settings as shown in the accompanying image Finally, click OK to complete the setup.
Để thực hiện quá trình kết nối, bạn cần làm theo các bước từ 1 đến 4 Trong bước 1, khi xuất hiện hộp thoại yêu cầu nhập WEP KEY, hãy nhập WEP KEY của bạn và tiếp tục thực hiện các bước tiếp theo như đã hướng dẫn.
Chúng ta đã thiết lập kết nối giữa PC1 và PC2 mà không cần dây cáp mạng, sử dụng sóng Wireless Trong bài Lab này, PC1 hoạt động như một Access Point phát sóng WiFi, trong khi PC2 là máy tính nhận sóng WiFi và thiết lập kết nối Mô hình này có thể được mở rộng để nhiều máy tính kết nối với nhau, tạo thành mạng LAN không dây trong văn phòng hoặc công ty, như hình minh họa bên dưới.
Bài thực hành số 2: THIẾT LẬP MẠNG WIFI CHIA SẺ LAN VÀ INTERNET
Bài Lab này hướng dẫn cách kết nối hai máy laptop qua wifi mà không cần sử dụng access point, giúp tiết kiệm chi phí Thực hiện trên hai máy tính xách tay cài Windows XP SP2, chúng ta sẽ tạo ra một mạng LAN không dây để chia sẻ file và kết nối Internet giữa hai thiết bị mà không cần bất kỳ thiết bị hỗ trợ nào.
Truớc tiên ta phải chuẩn bị truớc các thiết bị sau:
- Ta cần 02 máy tính xách tay có hỗ trợ WIFI, kiểm tra chuẩn của card WIFI trên các máy.
