Giáo trình Công nghệ mạng không dây (Ngành/Nghề: Công nghệ thông tin – Trình độ: Cao đẳng) - Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex TP. HCM (2021)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:173

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Công nghệ mạng không dây (Ngành/Nghề: Công nghệ thông tin – Trình độ: Cao đẳng) có 4 chương như sau: Bài 1 Tổng quan về mạng không dây, Bài 2 Các tầng mạng không dây, Bài 3 Kiến trúc mạng không dây, Bài 4 Bảo mật mạng không dây. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Công nghệ mạng không dây (Ngành/Nghề: Công nghệ thông tin – Trình độ: Cao đẳng) - Trường CĐ Kinh tế - Kỹ thuật Vinatex TP. HCM (2021)

TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  Giáo Trình CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY Nghề: Công nghệ thông tin Trình độ: Cao Đẳng (Ban hành theo Quyết định số: ngày tháng năm của trường Cao đẳng Công nghệ Tp.HCM) TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2021
Tuyên bố bản quyền Giáo trình này sử dụng làm tài liệu giảng dạy lưu hành nội bộ trong trường Cao đẳng Công nghệ Tp.HCM Cao đẳng Công nghệ Tp.HCM không sử dụng và không cho phép bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào sử dụng giáo trình này với mục đích kinh doanh. Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình này với mục đích khác hay ở nơi khác đều phải được sự đồng ý bằng văn bản của Cao đẳng Công nghệ Tp.HCM
LỜI GIỚI THIỆU Có thể nói thập kỷ vừa qua chính là thập kỷ của CNTT, với sự bùng nổ mạnh mẽ của nghành CNTT. Ngày nay khái niệm về mạng không còn là một khái niệm còn xa lạ với bất kỳ đối tượng nào trong xã hội nữa mà nó đã trở thành một công cụ gần như không thể thiếu của tất cả các nghành nghề, công việc. Song song với sự phát triển đó thì hệ thống mạng cũng luôn được nâng cấp và cải tiến và một trong những đột biến chính là việc đưa hệ thống mạng khôngNdây vào sử dụng và ngày càng phôt biến trong các doanh nghiệp và cá nhân. Chính vì sự tiện lợi của nó mà mạng không dây đang dần thay thế một số hệ thống mạng đi dây hiện tại. Mạng không dây nói chung và mạng WLAN nói riêng đều bộc lộ nhiều ưu điểm cũng như sự hạn chế. Ưu điểm lớn nhất của mạng WLAN đó là tính linh hoạt, di động. Nó tạo ra sự thoải mái trong việc truyền tải qua các thiết bị hỗ trợ không có sự ràng buộc chặt chẽ về khoảng cách và không gian như mạng có dây thông thường. Đồng thời giá thiết bị ngày càng rẻ, chất lượng dường truyền ngày càng nâng cao và việc lắp đặt, nâng cấp mạng không dây ngày càng trở nên dễ dàng. Chính những điều này đã làm góp phần làm cho mạng không dây ngày càng trở nên phổ biến. Trong xu thế phát triển môi trường làm việc tương tác, năng động, các tổ chức doanh nghiệp có xu hướng chuyển đổi sang trạng thái di động, việc này vừa làm tăng năng suất, hiệu quả làm việc của nhân viên và còn làm giảm diện tích văn phòng, tiết kiệm được thời gian, công sức lắp đặt các điểm. Với WLAN người dùng có thể truy cập vào cơ sở dữ liệu của công ty, cơ quan của mình tại văn phòng hay bên ngoài và có thể duy trì liên tục các kết nối Internet. Ngoài ra mạng WLAN đã thể hiện rõ tính ưu việt về khả năng mở rộng và quản lý do đặc tính dễ bổ sung các điểm truy cập mà không mất thêm chi phí đi dây so với hệ thống mạng LAN truyền thống. Tuy nhiên mạng WLAN cũng bộc lộ điểm hạn chế đó là việc bảo mật rất khó khăn vì việc truyền tin đó chính là việc truyền tín hiệu sóng radio nên bất kỳ ai nằm trong phạm vi phủ sóng với thiết bị cũng có thể bắt và xử lý các gói tin. Ngoài ra mạng WLAN không có phạm vi ranh giới rõ ràng cho nên rất khó quản lý. Trong khuôn khổ chương trình đào tạo, giáo trình giới thiệu gồm 5 chương: Chương 1: Giới thiệu về Wireless Chương 2: Các tầng của mạng không dây Chương 3: Kiến trúc mạng không dây Chương 4: Bảo mật và quản lý mạng không dây Chương 5: Mạng băng thông rộng
Nội dung cuốn sách được dùng để giảng dạy bậc cao đẳng và trung cấp nghề chuyên ngành công nghệ thông tin. Giúp cho sinh viên có kiến thức cơ bản nhất về mạng không dây. Do thời gian còn hạn chế, tài liệu chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp và xây dựng của bạn đọc. Xin chân thành cảm ơn! Tháng 07 năm 2021 Nhóm biên soạn
MỤC LỤC i MỤC LỤC Tên môn học: Công nghệ mạng không dây ................................................................ a I. Vị trí, tính chất của môn học ................................................................................... a II. Mục tiêu môn học: ................................................................................................. a III. Nội dung môn học: ............................................................................................... a Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY ............................................. 1 I. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH MẠNG KHÔNG DÂY. ................................................ 1 1. Tổng quan về mạng không dây ............................................................................... 1 2. Lịch sử hình thành mạng không dây ....................................................................... 1 II. ĐỊNH NGHĨA MẠNG KHÔNG DÂY ................................................................. 4 1. Định nghĩa mạng không dây ................................................................................... 4 2. Các nguyên tắc hoạt động WLAN .......................................................................... 4 3. Ứng dụng của WLAN. ............................................................................................ 5 III. CÁC THÀNH PHẦN CẤU HÌNH MẠNG WLAN DÂY ................................... 6 1. Access Point ............................................................................................................ 6 2. Wireless LAN PCI Card.......................................................................................... 6 3. Wireless LAN PCMCIA Card/Card Bus ................................................................ 7 4. Wireless USB Card ................................................................................................. 7 5. Wireless Printer Server ........................................................................................... 7 IV. CÁC CHUẨN MẠNG WLAN ............................................................................ 7 1. Chuẩn 802.11: ......................................................................................................... 7 2. Chuẩn 802.11a: ....................................................................................................... 8 3. Chuẩn 802.11b: ....................................................................................................... 9 4. Chuẩn 802.11g: ....................................................................................................... 9 5. Chuẩn IEEE 802.11n ............................................................................................. 10 6. Chuẩn IEEE 802.11ac ........................................................................................... 10 7. Chuẩn IEEE 802.11ah ........................................................................................... 11 V. PHÂN LOẠI MẠNG WLAN .............................................................................. 11 1. Các kỹ thuật phát triển mạng WLAN ................................................................... 11
MỤC LỤC ii 2. Phân loại mạng không dây .................................................................................... 15 3. So sánh các nhóm mạng........................................................................................ 17 Chƣơng 2. CÁC TẦNG CỦA MẠNG KHÔNG DÂY ............................................ 18 2. Nội dung chương: .................................................................................................. 18 I. CÁC TẦNG MẠNG HỮU TUYẾN ..................................................................... 18 1. Tại sao cần phải chuẩn hóa mạng không dây ....................................................... 18 2. Những tổ chức tham gia xây dựng chuẩn ............................................................. 18 3. Mô hình OSI (Liên kết các hệ thống mở ) ............................................................ 20 4. Chức năng của các tầng hữu tuyến........................................................................ 21 II. CÁC TẦNG MẠNG VÔ TUYẾN ....................................................................... 23 1. Wireless Application Environment (WAE). ......................................................... 23 2. Wireless Session Protocol (WSP) ......................................................................... 23 3. Wireless Transaction Session Protocol (WTSP). .................................................. 23 4. Wireless Transport Layer Security (WTLS). ........................................................ 23 5. Wireless Datagram Protocol (WDP). .................................................................... 23 6. Network carriers (CARRIERS). ........................................................................... 23 Chƣơng 3. KIẾN TRÚC MẠNG KHÔNG DÂY ..................................................... 25 2. Nội dung chương: ................................................................................................. 25 I. CÁC THIẾT BỊ MẠNG KHÔNG DÂY ............................................................... 25 1. Card mạng không dây ........................................................................................... 25 2. Access Point (AP) ................................................................................................ 27 II. CÁC CHẾ ĐỘ CỦA AP (Access Point) .............................................................. 29 1. Chế độ gốc (Root Mode) ....................................................................................... 29 2. Chế độ lặp (Repeater Mode) ................................................................................. 33 3. Chế độ cầu nối (Bridge Mode) .............................................................................. 35 III. CÁC MÔ HÌNH MẠNG WLAN ....................................................................... 40 1. Mô hình Ad-hoc .................................................................................................... 40 2. Mô hình cơ sở hạ tầng ........................................................................................... 40 3. Mô hình Point to Point .......................................................................................... 41
MỤC LỤC iii 4. Mô hình Point to MultiPoint ................................................................................. 42 5. Thiết kế mạng WLAN ........................................................................................... 42 6. Quản lý truy cập thông qua MAC ......................................................................... 58 7. Quản lý băng thông ............................................................................................... 60 8. Thay đổi thông tin login AP .................................................................................. 61 IV.ƯU ĐIỂM, NHƯỢC ĐIỂM CỦA MẠNG WLAN ............................................ 61 1. Ưu điểm ................................................................................................................. 61 2. Nhược điểm ........................................................................................................... 63 3. So sánh mạng có dây và mạng không dậy ............................................................ 64 Chƣơng 4. BẢO MẬT VÀ QUẢN LÝ MẠNG KHÔNG DÂY ............................. 67 I. TẠI SAO PHẢI BẢO MẬT MẠNG KHÔNG DÂY (WLAN) ............................ 67 II. WEP (WIRED EQUIVALENT PRIVACY) ...................................................... 68 1. Giải pháp WEP tối ưu. .......................................................................................... 69 2. Sử dụng khóa WEP có độ dài 128 bit. .................................................................. 69 3. Thực thi chính sách thay đổi khóa WEP định kỳ. ................................................. 69 4. Sử dụng các công cụ theo dõi số liệu thống kê dữ liệu trên đường truyền không dây. ............................................................................................................................ 69 5. WiFi Protected Access (WPA).............................................................................. 70 6. WiFi Protected Access 2 (WPA2) ........................................................................ 71 III. CÁC HÌNH THỨC TẤN CÔNG TRÊN MẠNG WLAN .................................. 72 1. Rogue Access Point............................................................................................... 72 2. De-authentication Flood Attack (tấn công yêu cầu xác thực lại ) ......................... 74 IV. CÁC HÌNH THỨC BẢO MẬT MẠNG WLAN ............................................... 77 1. Kích thước ô .......................................................................................................... 79 2. Chứng thực người dùng ....................................................................................... 80 3. Theo dõi WLan ..................................................................................................... 80 4. Gán chính sách( POLICY) .................................................................................... 90 5. WLAN VPN .......................................................................................................... 90 6. 802.1x và EAP ...................................................................................................... 92
MỤC LỤC iv 7. WPA (Wi-Fi Protected Access) ............................................................................ 94 8. WPA 2 (Wi-Fi Protected Access 2) ..................................................................... 94 9. Lọc (Filtering). ...................................................................................................... 95 Chƣơng 5: MẠNG BĂNG THÔNG RỘNG ........................................................... 97 - Trình bày được mô hình tham chiếu và phạm vi của chuẩn ứng dụng cho WiMAX, bao gồm lớp MAC ( lớp con hội tụ MAC, lớp con phần chung MAC, lớp con bảo mật ) và lớp PHY (lớp vật lý ).............................................................................................. 97 I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ WIMAX ........................................................ 97 1. Khái niệm. ............................................................................................................. 97 2. Đặc điểm. .............................................................................................................. 97 3. Các chuẩn của Wimax ........................................................................................... 99 4. Các băng tần của Wimax..................................................................................... 101 5. Truyền sóng. ........................................................................................................ 103 6. Các ứng dụng. ..................................................................................................... 108 II. KIẾN TRÚC MẠNG TRUY CẬP WIMAX .................................................... 110 1. Mô hình tham chiếu. .......................................................................................... 110 2. Lớp MAC. .......................................................................................................... 111 BÀI TẬP CHƢƠNG 1 .............................................................................................. 123 BÀI TẬP CHƢƠNG 2 .............................................................................................. 127 BÀI TẬP CHƢƠNG 3 .............................................................................................. 152
MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt AP Access Point Điểm truy cập Authentication, Authorization, Xác thực, cấp phép và kiểm AAA và Access Control toán AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến BSSs Basic Service Sets Mô hình mạng cơ sở Challenge-handshake Giao thức xác thực yêu cầu bắt CHAP authentication protocol tay DES Data Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu DS Distribution system Hệ thống phân phối Direct sequence spread DSSS Trải phổ trực tiếp spectrum Extensible Authentication EAP Giao thức xác thực mở rộng Protocol ESSs Extended Service Sets Mô hình mạng mở rộng Federal Communications Ủy ban truyền thông Liên bang FCC Commission Hoa Kỳ Frequency-hopping spread FHSS Trải phổ nhảy tần spectrum Mô hình mạng độc lập hay còn IBSSs Independent Basic Service Sets gọi là mạng Ad hoc IDS Intrusion Detection System Hệ thống phát hiện xâm nhập Institute of Electrical and Viện kỹ thuật điện và điện tử IEEE Electronics Engineers của Mỹ Tập hợp các chuẩn chung nhất (industry-defined set) trong việc IPSec Internet Protocol Security kiểm tra, xác thực và mã hóa các dữ liệu dạng packet trên tầng Network (IP Industrial, scientific and Băng tầng dành cho công ISM medical nghiệp, khoa học và y học ISP Internet service provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet LAN Local Area Network Mạng cục bộ MAC Medium Access Control Điều khiển truy cập môi trường
MỤC LỤC vi Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt MAN Metropolitan Area Network Mạng đô thị Phương thức kiểm tra tính toàn MIC Message integrity check vẹn của thông điệp N/A Not Applicable Chưa sử dụng NAS Network access server Máy chủ truy cập mạng Nation Instutute of Standard Viện nghiên cứu tiêu chuẩn và NIST and Technology công nghệ quốc gia Orthogonal frequency division OFDM Trải phổ trực giao multiplexing PC Persional Computer Máy tính cá nhân Máy trợ lý cá nhân dùng kỹ PDA Persional Digital Assistant thuật số Protected Extensible Giao thức xác thực mở rộng PEAP Authentication Protocol được bảo vệ PPP Point-to-Point Protocol Giao thức liên kết điểm điểm PSK Preshared Keys Khóa chia sẻ Remote Authentication Dial In Dịch vụ truy cập bằng điện thoại RADIUS User Service xác nhận từ xa RF Radio frequency Tần số vô tuyến SLIP Serial Line Internet Protocol Giao thức internet đơn tuyến SSID Service set identifier Bộ nhận dạng dịch vụ Temporal Key Integrity Giao thức toàn vẹn khóa thời TKIP Protocol gian UDP User Datagram Protocol Là một giao thức truyền tải VLAN Virtual Local Area Network Mạng LAN ảo VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo Bảo mật tương đương mạng đi WEP Wired Equivalent Privacy dây Hệ thống mạng không dây sử WI-FI Wireless Fidelity dụng sóng vô tuyến WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục bộ không dây WPA/WPA2 Wi-fi Protected Access Bảo vệ truy cập Wi-fi
Chƣơng trình môn học a CHƢƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Công nghệ mạng không dây Mã môn học: MH 27 Thời gian thực hiện môn học: 45 giờ; (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 28 giờ; Kiểm tra: 2 giờ) I. Vị trí, tính chất của môn học  Vị trí: môn học được bố trí sau khi người học học xong các môn học chuyên môn ngành Công nghệ thông tin.  Tính chất: môn học đào tạo thay thế khóa luận tốt nghiệp. II. Mục tiêu môn học:  Về kiến thức:  Nắm được xu hướng sử dụng công nghệ mạng không dây trong thời đại mới.  Thiết kế, xây dựng được các loại mô hình mạng không dây dạng adhoc (là mạng không dây kết nối giữa các thiết bị đầu cuối mà không cần phải dùng các trạm thu phát gốc. Các thiết bị đầu cuối sẽ tự động bắt liên lạc với nhau để hình thành nên một mạng kết nối tạm thời dùng cho mục đích truyền tin giữa các nút mạng với nhau) và Infrastructure (là một mạng có cấu trúc gồm các thiết bị không dây và thiết bị thu phát sóng )  Lắp đặt và cấu hình cho các thiết bị mạng không dây.  Biết được các giải pháp và kỹ thuật sử dụng để bảo mật cho mạng không dây.  Các kỹ thuật mở rộng hệ thống mạng không dây.  Về kỹ năng:  Thiết kế, xây dựng và cấu hình được một hệ thống mạng không dây.  Cài đặt và cấu hình các chế độ bảo mật cho hệ thống mạng không dây.  Chia sẻ dữ liệu trong mạng không dây.  Chia sẻ kết nối Internet trong mạng Adhoc.  Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:  Cẩn thận, thao tác nhanh chuẩn xác, tự giác trong học tập.  Có ý thức kỷ luật trong học tập, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn nhau. III. Nội dung môn học:
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 1. Mục tiêu: - Trình bày được khái niệm mạng không dây; - Phân loại được các kiểu mạng không dây; - Thiết lập được các ứng dụng mạng không dây; - Mô tả được các chuẩn mạng không dây. - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính. 2. Nội dung chƣơng: I. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH MẠNG KHÔNG DÂY. 1. Tổng quan về mạng không dây WLAN là một trong những công nghệ truyền thông không dây được áp dụng cho mạng cục bộ, hệ thống mạng không dây WLAN cho phép người dùng có thể truy xuất tài nguyên mạng ở bất kỳ nơi đâu trong khu vực được triển khai. Sự ra đời của nó đã khắc phục được những hạn chế mà mạng nối dây không thể giải quyết được, nó được xem là giải pháp cho xu thế phát triển của công nghệ truyền thông hiện đại. Ngày nay sự gia tăng số lượng người sử dụng máy tính xách tay, notebook hay các dòng điện thoại hỗ trợ kết nối wifi, sự phát triển của các mạng không dây công cộng giúp người dùng có thể truy cập internet ở bất cứ đâu. Chẳng hạn ở các quán Cafe, nhà hàng, khách sạn... người dùng có thể truy cập internet miễn phí. Việc thiết lập hệ thống mạng không dây ban đầu chỉ cần ít nhất 1 Access piont, với mạng LAN phải tốn thêm chi phí và có thể gặp khó khăn trong triển khai hệ thống ở nhiều nơi trong toà nhà. Mạng WLAN có thể đáp ứng tức thì khi gia tăng số lượng người dùng, trong khi hệ thống mạng LAN cần phải gắn thêm cáp hay gắn thêm thiết bị. Cùng với sự phát triển của công nghệ, một mạng chuẩn IEEE 802.11 ra đời giúp WLAN đi đến sự thống nhất và trở thành mạng công nghiệp, với tốc độ được cải thiện vượt bậc từ khi ra đời 1990 (1Mbps) đến nay (1.3Gbps), mạng WLAN đã đáp ứng được nhu cầu triều tải dữ liệu chất lượng cao, nên ngày càng được áp dụng ở nhiều lĩnh vực như: CNTT, Du lịch, Sản xuất, Lưu kho, Giáo dục... WLAN đang được đón nhận rộng rãi, với kết nối đa năng nên nó mang lại nhiều lợi ích cũng như tính tiện lợi, ngày càng nhiều doanh nghiệp đã bắt đầu sử dụng loại hình mạng này thay thế cho mạng LAN. 2. Lịch sử hình thành mạng không dây Trong khi việc nối mạng Ethernet hữu tuyến đã diễn ra từ 30 năm trở lại đây thì nối mạng không dây vẫn còn là tương đối mới đối với thị trường gia đình. Trên thực
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 2 tế, chuẩn không dây được sử dụng rộng rãi đầu tiên, 802.11b, đã được Viện kỹ thuật điện và điện tử Mỹ (Institue of Electric and Electronic Engineers) IEEE phê chuẩn chỉ 4 năm trước đây (năm 1999). Vào thời điểm đó, phần cứng nối mạng không dây còn rất đắt và chỉ những công ty giàu có và có nhu cầu bức thiết mới có đủ khả năng để nối mạng không dây. Một điểm truy nhập (hay trạm cơ sở - Access Point), hoạt động như một cầu nối giữa mạng hữu tuyến và mạng không dây, có giá khoảng 1000 đô la Mỹ vào thời điểm năm 1999, trong khi các card không dây máy khách giành cho các máy tính sổ tay có giá khoảng 300 đô la. Vậy mà bây giờ bạn chỉ phải trả 55 đô la cho một điểm truy nhập cơ sở và 30 đô la cho một card máy khách 802.11b và đó là lý do tại sao mà việc nối mạng không dây lại đang được mọi người ưa chuộng đến vậy. Rất nhiều máy tính sổ tay-thậm chí cả những máy thuộc loại cấu hình thấp-bây giờ cũng có sẵn card mạng không dây được tích hợp, vì vậy bạn không cần phải mua một card máy khách nữa. Mạng không dây là cả một quá trình phát triển dài, giống như nhiều công nghệ khác, công nghệ mạng không dây là do phía quân đội triển khai đầu tiên. Quân đội cần một phương tiện đơn giản và dễ dàng, và phương pháp bảo mật của sự trao đổi dữ liệu trong hoàn cảnh chiến tranh. Hình 1.1 Mạng không dây Khi giá của công nghệ không dây bị từ chối và chất lượng tăng, nó trở thành nguồn kinh doanh sinh lãi cho nhiều công ty trong việc phát triển các đoạn mạng không dây trong toàn hệ thống mạng. Công nghệ không dây mở ra một hướng đi tương đối rẻ trong việc kết nối giữa các trường đại học với nhau thông qua mạng không dây chứ không cần đi dây như trước đây. Ngày nay, giá của công nghệ không dây đã rẻ hơn rất nhiều, có đủ khả năng để thực thi đoạn mạng không dây trong toàn mạng, nếu chuyển hoàn toàn qua sử dụng mạng không dây, sẽ tránh được sự lan man và sẽ tiết kiệm thời gian và tiền bạc của công ty.
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 3 Trong gia đình có thu nhập thấp, mạng không dây vẫn còn là một công nghệ mới mẻ. Bây giờ nhiều người đã tạo cho mình những mạng không dây mang lại thuận lợi trong công việc, trong văn phòng hoặc giải trí tại nhà. Khi công nghệ mạng không dây được cải thiện, giá của sự sản xuất phần cứng cũng theo đó hạ thấp giá thành và số lượng cài đặt mạng không dây sẽ tiếp tục tăng. Những chuẩn riêng của mạng không dây sẽ tăng về khả năng thao tác giữa các phần và tương thích cũng sẽ cải thiện đáng kể. Khi có nhiều người sử dụng mạng không dây, sự không tương thích sẽ làm cho mạng không dây trở nên vô dụng, và sự thiếu thao tác giữa các phần sẽ gây cản trở trong việc nối kết giữa mạng công ty với các mạng khác. Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà sản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz. Những giải pháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng cáp hiện thời. - Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sử dụng băng tần 2.4Ghz. Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được công bố rộng rãi. Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những dãy tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn mạng không dây chung. Năm 1997, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) đã phê chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI (Wireless Fidelity) cho các mạng WLAN. Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2.4Ghz. - Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là các chuẩn 802.11a và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu). Và những thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không dây vượt trội. Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps. IEEE 802.11b được tạo ra nhằm cung cấp những đặc điểm về tính hiệu dụng, thông lượng (throughput) và bảo mật để so sánh với mạng có dây. - Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thể truyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 54Mbps. Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g cũng có thể tương thích ngược với các thiết. - Năm 2009, IEEE cuối cùng cũng thông qua chuẩn WIFI thế hệ mới 802.11n sau 6 năm thử nghiệm. Chuẩn 802.11n có khả năng truyền dữ liệu ở tốc độ 300Mbps hay thậm chí cao hơn
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 4 II. ĐỊNH NGHĨA MẠNG KHÔNG DÂY 1. Định nghĩa mạng không dây - Mạng LAN không dây viết tắt là WLAN (Wireless Local Area Network) hay WIFI (Wireless Fidelity), là một mạng dùng để kết nối hai hay nhiều máy tính với nhau mà không sử dụng dây dẫn. WLAN dùng công nghệ trải phổ, sử dụng sóng vô tuyến cho phép truyền thông giữa các thiết bị trong một vùng nào đó gọi là Basic Service Set. - Mạng WLAN là một loại mạng máy tính nhưng việc kết nối giữa các thành phần trong mạng không sử dụng các loại cáp như một mạng thông thường, môi trường truyền thông của các thành phần trong mạng là không khí. Các thành phần trong mạng sử dụng sóng điện từ để truyền thông với nhau. - Mạng WLAN là kỹ thuật thay thế cho mạng LAN hữu tuyến, nó cung cấp kết nối giữa một mạng xương sống và mạng trong nhà hoặc người dùng di động trong các cơ quan. Hình 1.2 Mô hình mạng không dây 2. Các nguyên tắc hoạt động WLAN Mạng WLAN sử dụng sóng điện từ để truyền thông tin từ điểm này sang điểm khác mà không dựa trên bất kỳ kết nối vật lý nào cụ thể: - Thiết bị Adapter không dây (hay bộ chuyển tín hiệu không dây) của máy tính chuyển đổi dữ liệu sang tín hiệu vô tuyến và phát những tín hiệu này đi bằng một ăngten sau đó thiết bị router không dây nhận những tín hiệu này và giải mã chúng và gởi thông tin tới Internet thông qua kết nối hữu tuyến Ethernet.
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 5 - Các tín hiệu truyền được chồng lên trong sóng mang vô tuyến để nó nhận lại đúng ở máy thu. Hình 1.3 Nguyên tắc hoạt động WLAN Các người dùng đầu cuối truy cập mạng WLAN thông qua các card giao tiếp mạng WLAN được gắn vào máy tính hay các thiết bị di động có hỗ trợ WLAN. Các máy tính được gắn card giao tiếp không dây có thể thiết lập một mạng độc lập ở bất cứ khi nào mà chúng nằm trong phạm vi của nhau. Trong mạng WLAN một thiết bị thu phát được gọi là điểm truy cập AP (Access point) điểm truy cập này được nối đến mạng nối dây từ một vị trí cố định sử dụng cáp Ethernet chuẩn, điểm truy cập đóng vài trò như một thiết bị chuyển tiếp. Để mở rộng giao tiếp giữa các máy chúng ta phải sử dụng một điểm truy cập, điểm truy cập có thể giúp mở rộng khoảng cách kết nối giữa các thiết bị lên gấp 2 lần so với kết nối trực tiếp giữa 2 máy. Các điểm truy cập có một phạm vi kết nối giữa các thiết bị một cách hữu hạn, trong phạm vi lớn như trường học, cơ quan sẽ cần lắp nhiều điểm truy cập hơn. 3. Ứng dụng của WLAN. Mạng WLAN là kỹ thuật thay thế cho mạng LAN hữu tuyến, nó cung cấp kết nối giữa một mạng xương sống và mạng trong nhà hoặc người dùng di động trong các cơ quan. Sau đây là các ứng dụng phổ biến của WLAN thông qua sức mạnh và tính linh hoạt của mạng WLAN: - Trong các bệnh viện, các bác sỹ các hộ lý trao đổi thông tin về bệnh nhân một cách tức thời, hiệu quả hơn nhờ các máy tính, notebook sử dụng công nghệ mạng WLAN. - Các đội kiểm toán tư vấn hoặc kế toán hoặc các nhóm làm việc nhỏ tăng năng suất với khả năng cài đặt mạng nhanh.
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 6 - Các nhà quản lý mạng làm việc trong các môi trường năng động tối thiểu hóa tổng phí đi lại, bổ sung, và thay đổi với mạng WLAN, do đó giảm bớt giá thành sở hữu mạng LAN. - Các cơ sở đào tạo của các công ty và các sinh viên ở các trường đại học sử dụng kết nối không dây để dễ dàng truy cập thông tin, trao đổi thông tin, và nghiên cứu. - Các nhà quản lý mạng nhận thấy rằng mạng WLAN là giải pháp cơ sở hạ tầng mạng lợi nhất để lắp đặt các máy tính nối mạng trong các tòa nhà cũ. - Nhà quản lý của các cửa hàng bán lẻ sử dụng mạng không dây để đơn giản hóa việc tái định cấu hình mạng thường xuyên. - Các nhân viên văn phòng chi nhánh và triển lãm thương mại tối giản các yêu cầu cài đặt bằng cách thiết đặt mạng WLAN có định cấu hình trước không cần các nhà quản lý mạng địa phương hỗ trợ. - Các công nhân tại kho hàng sử dụng mạng WLAN để trao đổi thông tin đến cơ sở dữ liệu trung tâm và tăng thêm năng suất của họ. - Các nhà quản lý mạng thực hiện mạng WLAN để cung cấp dự phòng cho các ứng dụng trọng yếu đang hoạt động trên các mạng nối dây. - Các đại lý dịch vụ cho thuê xe và các nhân viên nhà hàng cung cấp dịch vụ nhanh hơn tới khách hàng trong thời gian thực. - Các cán bộ cấp cao trong các phòng hội nghị cho các quyết định nhanh hơn vì họ sử dụng thông tin thời gian thực ngay tại bàn hội nghị. III. CÁC THÀNH PHẦN CẤU HÌNH MẠNG WLAN DÂY 1. Access Point Hình 1.4 Access Point 2. Wireless LAN PCI Card Hình 1.5 Wireless LAN PCI Card
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 7 3. Wireless LAN PCMCIA Card/Card Bus Hình 1.6 Wireless LAN PCMCIA Card/Card Bus 4. Wireless USB Card Hình 1.7 Wireless USB Card 5. Wireless Printer Server Hình 1.8 Wireless Printer Server IV. CÁC CHUẨN MẠNG WLAN 1. Chuẩn 802.11: Đây là chuẩn đầu tiên của hệ thống mạng không dây. Chuẩn này chứa tất cả công nghệ truyền hiện hành bao gồm Direct Sequence Spectrum (DSSS), Frequence Hopping Spread Spectrum (FHSS) và tia hồng ngoại. 802.11 là một trong hai chuẩn miêu tả những thao tác của sóng truyền (FHSS) trong hệ thống mạng không dây. Nếu người quản trị mạng không dây sử dụng hệ thống sóng truyền này, phải chọn đúng phần cứng thích hợp cho các chuẩn 802.11.
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 8 Hình 1.9 Chuẩn 802.11 Chuẩn 802.11 cũng như các chuẩn khác trong họ IEEE 802, nó tập trung vào 2 tầng thấp nhất trong mô hình OSI – là tầng vật lý (Physical) và tầng liên kết dữ liệu (Datalink). Do đó, tất cả hệ thống mạng theo chuẩn 802 đều có 2 thành phần chính là MAC (Media Access Control) và PHY (Physical). MAC là một tập hợp các luật định nghĩa việc truy xuất và gửi dữ liệu, còn chi tiết của việc truyền dẫn và thu nhận dữ liệu là nhiệm vụ của PHY. Hình 1.10 mô hình OSI 2. Chuẩn 802.11a: Vào cuối năm 2001, các sản phẩm dựa trên một chuẩn thứ hai, 802.11a, bắt đầu được xuất xưởng. Không giống như 802.11b, 802.11a hoạt động ở phổ vô tuyến 5 GHz (trái với phổ 2,4GHz). Thông lượng lý thuyết tối đa của nó là 54 Mbit/s, với tốc độ tối đa thực tế từ 21 đến 22 Mbit/s. Mặc dù tốc độ tối đa này vẫn cao hơn đáng kể so với thông lượng của chuẩn 802.11b, phạm vi phát huy hiệu lực trong nhà từ 25 đến 75 feet của nó lại ngắn hơn phạm vi của các sản phẩm theo chuẩn 802.11b. Nhưng chuẩn 802.11a hoạt động tốt trong những khu vực đông đúc: Với một số lượng các kênh không gối lên nhau tăng lên trong dải 5 GHz, bạn có thể triển khai nhiều điểm truy nhập hơn để cung cấp thêm năng lực tổng cộng trong cùng diện bao phủ. Một lợi ích khác mà chuẩn 802.11a mang lại là băng thông cao hơn của nó giúp cho việc truyền nhiều luồng hình ảnh và truyền những tập tin lớn trở nên lý tưởng.
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 9 Ƣu điểm: giá thành thấp nhất, phạm vi tín hiệu tốt và không dễ bị cản trở. Nhƣợc điểm: tốc độ tối đa thấp nhất, các ứng dụng gia đình có thể xuyên nhiễu. 3. Chuẩn 802.11b: Hiện là lựa chọn phổ biến nhất cho việc nối mạng không dây; các sản phẩm bắt đầu được xuất xưởng vào cuối năm 1999 và khoảng 40 triệu thiết bị 802.11b đang được sử dụng trên toàn cầu. Các chuẩn 802.11b hoạt động ở phổ vô tuyến 2,4GHz. Phổ này bị chia sẻ bởi các thiết bị không được cấp phép, chẳng hạn như các điện thoại không dây và các lò vi sóng- là những nguồn gây nhiễu đến mạng không dây dùng chuẩn 802.11b. Các thiết bị 802.11b có một phạm vi hoạt động từ 100 đến 150 feet (1 feet = 0,3048m) và hoạt động ở tốc độ dữ liệu lý thuyết tối đa là 11 Mbit/s. Nhưng trên thực tế, chúng chỉ đạt một thông lượng tối đa từ 4 đến 6 Mbit/s. (Thông lượng còn lại thường bị chiếm bởi quá trình xử lý thông tin giao thức mạng và kiểm soát tín hiệu vô tuyến). Trong khi tốc độ này vẫn nhanh hơn một kết nối băng rộng DSL hoặc cáp và đủ cho âm thanh liên tục (streaming audio), 802.11b lại không đủ nhanh để truyền những hình ảnh có độ nét cao. Lợi thế chính của 802.11b là chí phí phần cứng thấp. Hình 1.11 Chuẩn 802.11b Ƣu điểm: giá thành thấp, tầm phủ sóng tốt và không dễ che khuất Nhƣợc điểm: tốc độ thấp, có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng như gương, bức tường, các thiết bị….. 4. Chuẩn 802.11g: Chuẩn 802.11g là chuẩn nối mạng không dây được IEEE phê duyệt gần đây nhất (tháng 6 năm 2003). Các sản phẩm gắn liền với chuẩn này hoạt động trong cùng phổ 2,4GHz như những sản phẩm theo chuẩn 802.11b nhưng với tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều - lên tới cùng tốc độ tối đa lý thuyết của các sản phẩm theo chuẩn 802.11a, 54 Mbit/s, với một thông lượng thực tế từ 15 đến 20 Mbit/s. Và giống như các sản phẩm theo chuẩn 802.11b, các thiết bị theo chuẩn 802.11g có một phạm vi phát huy hiệu lực trong nhà từ 100 đến 150 feet. Tốc độ cao hơn của chuẩn 802.11g cũng giúp cho việc truyền hình ảnh và âm thanh, lưới Web trở nên lý tưởng. 802.11g thiết kế để tương thích ngược với 802.11b và chúng chia sẻ cùng phổ 2,4GHz. Việc này làm cho các sản phẩm của 2 chuẩn 802.11b và 802.11g có thể hoạt động tương thích với nhau. - Chẳng hạn, một máy tính sổ tay với một PC card không dây 802.11b có thể kết nối với một điểm truy nhập 802.11g. Tuy nhiên, các sản phẩm 802.11g khi có sự