Khóa luận tốt nghiệp Công nghệ thông tin: Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống wifi cho một trường đại học

Chia sẻ: Tiêu Sở Hà | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:93

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khóa luận tốt nghiệp Công nghệ thông tin: Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống wifi cho một trường đại học được thực hiện với mục tiêu nhằm nghiên cứu các giải pháp bảo mật hệ thống Wifi, từ đó xây dựng hệ thống chứng thực thông qua giao thức RADIUS khi sinh viên truy cập Wifi. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp Công nghệ thông tin: Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống wifi cho một trường đại học

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC VOÕ TRÖÔØNG TOAÛN KHOA COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP BẢO MẬT HỆ THỐNG WIFI CHO MỘT TRƢỜNG ĐẠI HỌC Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU LỘC NGUYỄN VĂN ĐÔNG MSSV: 11C1190004 Lớp: CĐ LT ĐH CNTT Khóa: 1 Hậu Giang – Năm 2013 Trang 1
TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC VOÕ TRÖÔØNG TOAÛN KHOA COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề tài: XÂY DỰNG GIẢI PHÁP BẢO MẬT HỆ THỐNG WIFI CHO MỘT TRƢỜNG ĐẠI HỌC Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HỮU LỘC NGUYỄN VĂN ĐÔNG MSSV: 11C1190004 Lớp: CĐ LT ĐH CNTT Khóa: 1 Hậu Giang – Năm 2013 Trang 2
LỜI CAM ĐOAN  Tôi cam đoan rằng đề tài này là do chính tôi thực hiện, các thông tin, hình ảnh trong đề tài là trung thực, đề tài không trùng với bất kỳ đề tài nghiên cứu khoa học nào. Sinh viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) Trang i
LỜI CẢM TẠ  Em xin đƣợc gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến thầy Nguyễn Hữu Lộc - Khoa Công nghệ thông tin, ngƣời đã dành nhiều thời gian để hƣớng dẫn em hoàn thành khóa luận này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Khoa Công nghệ thông tin trƣờng Đại học Võ Trƣờng Toản lời cảm ơn sâu sắc vì những kiến thức mà các thầy cô đã giảng dạy cho chúng em trong suốt quá trình học tập tại trƣờng. Em cũng xin cảm ơn đến các bạn cùng học tập, đã gián tiếp giúp em hoàn thành khóa luận này. Sinh viên thực hiện (Ký và ghi rõ họ tên) Trang ii
BẢN NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP  ____________________________________________  Họ và tên ngƣời hƣớng dẫn: Nguyễn Hữu Lộc  Học vị: Thạc sỹ  Chuyên ngành: Công nghệ thông tin  Cơ quan công tác: Khoa Công nghệ Thông tin – Trƣờng ĐH Võ Trƣờng Toản  Họ và tên : Nguyễn Văn Đông  Mã số sinh viên : 11C1190004  Chuyên ngành : Công nghệ thông tin  Tên đề tài : Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống wifi cho một trƣờng đại học NỘI DUNG NHẬN XÉT 1. Tính phù hợp của đề tài với chuyên ngành đào tạo: ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. 2. Về hình thức: ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. 3. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài: ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. 4. Độ tin cậy của số liệu và tính hiện đại của luận văn: ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. 5. Nội dung và các kết quả đạt đƣợc: ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. 6. Các nhận xét khác: ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. 7. Kết luận: ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ................................................................................................................................. ………., ngày…… tháng …… năm… Ngƣời nhận xét (Ký và ghi rõ họ tên) Trang iii
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN  ______________________________________________ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ ............................................................................................................................ Hậu Giang, ngày …. tháng …. năm … Giáo viên phản biện (Ký và ghi rõ họ tên) Trang iv
Mục lục Trang DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................................ vii DANH MỤC BIỂU BẢNG .....................................................................................................viii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ CÁC THUẬT NGỮ ............................................................ ix TÓM TẮT ................................................................................................................................. xi ABSTRACT .............................................................................................................................. xi CHƢƠNG 1 ................................................................................................................................ 1 TỔNG QUAN ............................................................................................................................ 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................ 1 1.2 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................ 1 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................................................. 1 1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP, Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.................................... 2 1.5 PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN ..................................................................................... 2 1.6 KẾT CẤU KHÓA LUẬN .............................................................................................. 2 CHƢƠNG 2 ............................................................................................................................... 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................................. 3 2.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY .................................................................... 3 2.1.1 Giới thiệu .................................................................................................................... 3 2.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển mạng không dây ..................................................... 3 2.1.3 Tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802 ........................................................................ 4 2.2 CÁC CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY PHỔ BIẾN ........................................................... 6 2.2.1 IEEE 802.11 công nghệ Wifi – mạng WLAN ............................................................ 7 2.2.2 IEEE 802.15 công nghệ Bluetooth, ZigBee – mạng WPAN ...................................... 7 2.2.3 IEEE 802.16 công nghệ WiMAX – mạng WMAN .................................................... 9 2.3 ƢU KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠNG KHÔNG DÂY .................................................... 15 2.4 MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG KHÔNG DÂY ............................................ 17 2.4.1 Mô hình mạng Adhoc WLAN (IBSS) ...................................................................... 17 2.4.2 Mô hình mạng INFRASTRUCTURE (BSSs) .......................................................... 18 2.4.3 Mô hình mạng mạng diện rộng (WiMax)................................................................. 19 2.5 TỔNG QUAN VỀ WIFI MẠNG LAN KHÔNG DÂY CHUẨN IEEE 802.11 .......... 20 2.5.1 Giới thiệu .................................................................................................................. 20 2.5.2 Lịch sử hình thành và phát triển WLAN .................................................................. 21 2.5.3 Vị trí của WLAN trong hệ thống mạng không dây .................................................. 22 2.5.4 Các kiến trúc cơ bản của chuẩn IEEE 802.11 .......................................................... 22 Trang v
2.5.5 Mô hình thực tế......................................................................................................... 25 2.5.6 Các chuẩn mở rộng của WLAN chuẩn 802.11 ......................................................... 26 2.6 CÁC HÌNH THỨC TẤN CÔNG PHỔ BIẾN TRONG WLAN .................................. 36 2.6.1 THỰC TRẠNG VỀ BẢO MẬT WLAN HIỆN NAY ............................................. 36 2.6.2 CÁC HÌNH THỨC TẤN CÔNG PHỔ BIẾN TRONG WLAN .............................. 37 CHƢƠNG 3 .............................................................................................................................. 44 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ........................................................................... 44 3.1 YÊU CẦU PHẢI BẢO MẬT WIFI ............................................................................. 44 3.2 CÁC GIẢI PHÁP, PHƢƠNG THỨC, KỸ THUẬT BẢO MẬT MẠNG WIFI .......... 45 3.2.1 CÁC KỸ THUẬT BẢO MẬT SỬ DỤNG CƠ CHẾ ĐIỀU KHIỂN TRUY CẬP (DEVICE AUTHORIZATION) ........................................................................................... 46 3.2.2 CÁC KỸ THUẬT BẢO MẬT SỬ DỤNG CƠ CHẾ MÃ HÓA ENCRYPTION ... 48 3.2.3 GIAO THỨC TOÀN VẸN DỮ LIỆU VỚI KHÓA THEO THỜI GIAN TKIP ...... 52 3.2.4 PHƢƠNG THỨC BẢO MẬT SỬ DỤNG TƢỜNG LỬA (FIREWALL) .............. 52 3.2.5 PHƢƠNG THỨC BẢO MẬT SỬ DỤNG VPN (Virtural Private Network) .......... 54 3.2.6 HỆ THỐNG PHÁT HIỆN XÂM NHẬP KHÔNG DÂY (WIRELESS IDS) CHO MẠNG WLAN ..................................................................................................................... 55 3.2.7 BẢO MẬT WLAN BẰNG XÁC THỰC RADIUS SERVER ................................. 56 3.3 GIẢI PHÁP BẢO MẬT MẠNG WIFI TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC VÕ TRƢỜNG TOẢN ...................................................................................................................................... 69 3.3.1 MÔ HÌNH ỨNG DỤNG MẠNG WIFI TẠI TRƢỜNG .......................................... 69 3.3.2 CÁC BƢỚC BẢO MẬT MẠNG WIFI TẠI NHÀ TRƢỜNG ................................ 72 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ............................................................................................................ 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 80 Trang vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH Số hiệu Tên hình vẽ Trang Hình 2.1 Các lĩnh vực ứng dụng ZigBee 10 Hình 2.2 Wimax Relay 12 Hình 2.3 Minh họa 1 số ứng dụng last-mile của WiMax 14 Hình 2.4 Minh họa ứng dụng của WiMAXMobile 15 Hình 2.5 Mô hình mạng Adhoc 17 Hình 2.6 Mô hình kết nối tập dịch vụ cơ bản BSS 18 Hình 2.7 Mô hình mạng diện rộng Wimax 19 Hình 2.8 Vai trò và vị trí của WLAN 22 Hình 2.9 Mô hình một BSS 23 Hình 3.0 Mô hình một ESS 24 Hình 3.1 Mạng không dây kết nối mạng có dây 25 Hình 3.2 Hai mạng có dây kết nối với nhau bằng kết nối không dây 25 Hình 3.3 Phạm vi của WLAN trong mô hình OSI 26 Hình 3.4 Logo chứng nhận sản phâm đạt chuân 802.11n 29 Hình 3.5 Tốc độ truyền tải so với các chuẩn khác 30 Hình 3.6 Tấn công Man-In-The-Middle 40 Hình 3.7 Mô hình tấn công “yêu cầu xác thực lại” 40 Hình 3.8 Mô hình tấn công Fake Access Point 41 Hình 3.9 Mô hình tấn công ngắt kết nối 42 Hình 4.0 Truy cập trái phép mạng không dây 44 Hình 4.1 Mô hình bảo mật trong WLAN 45 Hình 4.2 Tiến trình xác thực MAC 47 Hình 4.3 Lọc giao thức 48 Hình 4.4 Mô hình Firewall 53 Hình 4.5 Mô hình Firewall cứng 53 Hình 4.6 Mô hình Firewall mềm 54 Hình 4.7 Mô hình WLAN VPN 55 Hình 4.8 Mô hình chứng thực sử dung Radius Server 57 Hình 4.9 Quá trình xác thực Radius Radius Server 58 Hình 5.0 Sơ đồ mạng Wifi tổng thể tại khuôn viên nhà trƣờng. 71 Trang vii
DANH MỤC BIỂU BẢNG Số hiệu Tên hình vẽ Trang Bảng 1 BẢNG CÁC BỘ TIÊU CHUẨN CỦA HỌ IEEE 802 6 Bảng 2 SO SÁNH ZIGBEE-WIFI-BLUETOOTH 9 Bảng 3 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11b 27 Bảng 4 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11a 28 Bảng 5 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11g 28 Bảng 6 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CHUẨN IEEE 802.11n 30 Bảng 7 SO SÁNH CÁC CHUẨN IEEE 802.11 31 Trang viii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT VÀ CÁC THUẬT NGỮ AP Access Point Điểm truy cập Authentication, Authorization, và AAA Xác thực, cấp phép và kiểm toán Access Control AES Advanced Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến BSSs Basic Service Sets Mô hình mạng cơ sở Challenge-handshake CHAP Giao thức xác thực yêu cầu bắt tay authentication protocol DES Data Encryption Standard Tiêu chuẩn mã hóa dữ liệu DS Distribution system Hệ thống phân phối DSSS Direct sequence spread spectrum Trải phổ trực tiếp 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 gọi IBSSs Independent Basic Service Sets 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 của IEEE Electronics Engineers 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 Băng tầng dành cho công nghiệp, ISM Industrial, scientific and medical 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 trƣờng MAN Metropolitan Area Network Mạng đô thị MIC Message integrity check Phƣơng thức kiểm tra tính toàn vẹn Trang ix
của thông điệp N/A Not Applicable Chƣa sử dụng NAS Network access server Máy chủ truy cập mạng Nation Instutute of Standard and Viện nghiên cứu tiêu chuẩn và NIST Technology công nghệ quốc gia Orthogonal frequency division Trải phổ trực giao OFDM multiplexing PC Persional Computer Máy tính cá nhân Máy trợ lý cá nhân dùng kỹ thuật PDA Persional Digital Assistant số Protected Extensible Giao thức xác thực mở rộng đƣợc PEAP Authentication Protocol 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 câ ̣p bằ ng điê ̣n thoa ̣i 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 TKIP Temporal Key Integrity Protocol Giao thức toàn vẹn khóa thời 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 WEP Wired Equivalent Privacy Bảo mật tƣơng đƣơng mạng đi dây Hệ thống mạng không dây sử dụng WIFI Wireless Fidelity sóng vô tuyến WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục bộ không dây WPA/WPA2 WiFi Protected Access Bảo vệ truy cập Wifi Trang x
TÓM TẮT Với sự phát triển của mạng Internet ngày nay đặc biệt là sự phát triển của công nghệ không dây thì việc ứng dụng mạng Wifi vào trƣờng Đại học là một yêu cầu tất yếu cho nhà trƣờng. Trƣờng Đại học Võ Trƣờng Toản trong những giai đoạn đầu phát triển hệ thống mạng Wifi của nhà trƣờng cũng từng bƣớc triển khai, với yêu cầu sử dụng của cán bộ, giáo viên sinh viên nhà trƣờng cần xây dựng một hệ thống bảo mật Wifi bằng việc chứng thực ngƣời dùng thông qua giao thức RADIUS Server là rất cần thiết. Hiện các công nghệ bảo mật ngày càng phát triển việc ứng hệ thống bảo mật mạng Wifi là vấn đề lớn đặt ra đối với nhà quản trị mạng. Tuy nhiên bảo mật nhƣ thế nào và đáp ứng yêu cầu ngƣời dùng ra sau thì đề tài “Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống mạng Wifi của một trƣờng Đại học” sẽ giải thích đƣợc những vấn đề trên. Từ khóa: Chứng thực ngƣời dùng, bảo mật Wifi, Radius Server. ABSTRACT With the development of the internet today, especially the development of wireless technology, the wireless network application in the University is a major requirement for all schools. Vo Truong Toan University in the early stages of system development and the school's wireless network deployed gradually, to require the use of officers, school teachers required students to build a wireless security system by user authentication via RADIUS Server protocol is needed. Currently the security technology growing system for the wireless network security poses a big problem for the network administrator. But how secure and meet user requirements after the project "Building security solutions of a Wifi network university" will explain the problem. Keyword: Authentication user, secure Wifi, Radius Server. Trang xi
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Sự phát triển không ngừng của mạng Wifi trong vài năm gần đây gần giống nhƣ sự bùng nổ của Internet trong những thập kỷ qua. Việc đòi hỏi của một hệ thống Wifi chuyên nghiệp cho mảng giáo dục, cần xây dựng một giải pháp tổng thể với các thiết bị chuyên dụng để cung cấp các giải pháp tối ƣu trong việc quản lý ngƣời dùng truy cập. Với sự phát triển mạnh mẽ của các dịch vụ internet thì nhu cầu làm việc, học tập giải trí trên mạng internet đối với sinh viên là rất lớn, hệ thống Wifi trong môi trƣờng trƣờng học thì cần đòi hỏi rất cao, phải đáp ứng nhu cầu kết nối liên tục và cùng lúc của rất nhiều sinh viên, giáo viên, khả năng hoạt động liên tục 24/7. Tuy nhiên mạng Wifi vẫn là một mạng rất dễ bị tấn công. Từ năm 1997 đến nay, rất nhiều nghiên cứu nhằm tăng cƣờng tính bảo mật của mạng Wifi đã đƣợc thực hiện. Môi trƣờng không dây là một môi trƣờng chia sẻ trong đó thông tin truyền đi có thể dể dàng bị thu lại. Do đó, bảo vệ thông tin truyền trên kênh không dây là một yêu cầu cấp thiết. Từ các vấn đề nêu trên cho thấy cần xây dựng một giải pháp tổng thể nhằm bảo mật tài nguyên hệ thống, tránh những nguy cơ tấn công, mất an toàn thông tin,… Đề tài “Xây dựng giải pháp bảo mật hệ thống Wifi cho một trƣờng Đại học” đƣợc thực hiện nhằm nghiên cứu các giải pháp bảo mật hệ thống Wifi và xây dựng một hệ thống chứng thực thông qua giao thức RADIUS khi sinh viên truy cập Wifi. 1.2 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nghiên cứu các giải pháp bảo mật hệ thống Wifi, từ đó xây dựng hệ thống chứng thực thông qua giao thức RADIUS khi sinh viên truy cập Wifi. 1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Lấy bối cảnh là trƣờng Đại học Võ Trƣờng Toản đề tài nghiên cứu các giải pháp bảo mật hệ thống Wifi của trƣờng, nhằm đáp ứng yêu cầu bảo mật và sử dụng tài nguyên nội bộ khi sinh viên truy cập Wifi nhà trƣờng cung cấp. Trang 1
1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP, Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI. Đề tài nêu lên thực trạng an ninh bảo mật mạng Wifi hiện nay đặc biệt là những tiềm ẩn, nguy cơ an toàn thông tin cho hệ thống, qua đó đƣa ra giải pháp ngăn chặn, bảo mật và xây dựng, đề xuất giải pháp bảo mật phù hợp với đều kiện thực tế của nhà trƣờng. 1.5 PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN - Tìm hiểu lý thuyết - Phân tích yêu cầu và thiết kế mô hình - Cài đặt chƣơng trình 1.6 KẾT CẤU KHÓA LUẬN Ngoài phần mở đầu tổng quan về khóa luận, nội dung của khóa luận này đƣợc bố cục nhƣ sau: Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết. Chƣơng 3: Nội dung và kết quả nghiên cứu Đánh giá kết quả. Kết luận và kiến nghị. Trang 2
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 2.1.1 Giới thiệu Mạng không dây là một hệ thống các thiết bị đƣợc nhóm lại với nhau, có khả năng giao tiếp thông qua sóng vô tuyến thay vì các đƣờng truyền dẫn bằng dây. 2.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển mạng không dây Do Guglielmo Marconi sáng lập ra. Năm 1894, Marconi bắt đầu các cuộc thử nghiệm và năm 1899 đã gửi một bức điện báo đăng qua kênh đào Anh mà không sử dụng bắt kỳ loại dây nào. Thành tựu “chuyển tin bằng tín hiệu” này đánh dấu một tiến bộ lớn và là một dấu hiệu cho sử ra đời một hệ thống các giá trị mang tính thực tiễn cao. Ba năm sau đó, thiết bị vô tuyến của Marconi đã có thể chuyển và nhận điện báo qua Đại Tây Dƣơng. Công nghệ không dây mà Marconi phát triển là một sự pha tạp giữa điện báo có dây truyền thống và sóng Hert (đƣợc đặt tên sau khi Heinrich phát minh ra chúng). Trong chiến tranh thế giới thứ I, lần đầu tiên nó đƣợc sử dụng ở cuộc chiến Boer năm 1899 và năm 1912, một thiết bị vô tuyến đã đƣợc sử dụng trong các tàu Titanic. Trƣớc thập niên 1920, điện báo vô tuyến đã trở thành một phƣơng tiện truyền thông hữu hiệu bởi nó cho phép gửi các tin nhắn cá nhân băng qua các lục địa. Cùng với sự ra đời của radio (máy phát thanh), công nghệ không dây đã có thể tồn tại một cách thƣơng mại hóa. Thập niên 1980, công nghệ vô tuyến là những tín hiệu analogue. Thập niên 1990, chuyển sang tín hiệu kĩ thuật số ngày cáng có chất lƣợng tốt hơn, nhanh chóng hơn và ngày nay công nghệ phát triển đột phá với tín hiệu 4G. Trang 3
Năm 1994, công ty viễn thông Ericsson đã bắt đầu sáng chế và phát triển một công nghệ kết nối các thiết bị di động thay thế dây cáp và đƣợc đặt tên là “Bluetooth”. 2.1.3 Tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802 Chƣơng này sẽ giới thiệu sơ lƣợt về tổ chức IEEE, cách tiếp cận cũng nhƣ hiện trạng của các tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802.  Giới thiệu về tổ chức IEEE “IEEE (từ tiếng Anh Institute of Electrical and Electronics Engineers nghĩa là "Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử"). Một tổ chức phi lợi nhuận, chuyên nghiệp nhằm nâng cao sự thịnh vượng qua sự phát huy các đổi mới công nghệ tạo cơ hội nghề nghiệp cho các thành viên và cổ vũ cộng đồng thế giới mở rộng. IEEE đề xướng quá trình kỹ nghệ của sáng tạo, phát triển, tích hợp, chia sẻ và ứng dụng hiểu biết về công nghệ điện tử và tin học, cũng như là các khoa học nhằm đem lại lợi ích cho con người và nghề nghiệp. Tổ chức này chính thức hoạt động đầu năm 1963. Thành viên hiện hơn 350 ngàn người khắp nơi trên thế giới bao gồm kỹ sư, khoa học gia và sinh viên. Một ảnh hưởng lớn của IEEE là việc phát triển tiêu chuẩn 802 cho LAN và được phổ dụng mọi nơi”. [4, tr.13] Trong họ chuẩn IEEE 802, IEEE đã đƣa ra các chuẩn về công nghệ Ethernet đầu tiên, các công nghệ về mạng LAN không dây (WLAN, WPAN, WMAN),…  Các tiêu chuẩn IEEE IEEE 802 là các họ chuẩn IEEE dành cho các mạng LAN và MAN. Cụ thể hơn, các chuẩn IEEE dành cho các mạng mang gói tin có kích thƣớc đa dạng. (Khác với các mạng này, dữ liệu trong các mạng cell-based đƣợc truyền theo các đơn vị nhỏ có cùng kích thƣớc đƣợc gọi là cell. Các mạng Isochorounonus, nơi dữ liệu đƣợc truyền theo một dòng liên tục các octet hoặc các nhóm octet tại các khoản thời gian đều đặn, cũng nằm ngoài phạm vi của chuẩn này). Các dịch vụ và giao thức đặc tả trong IEEE 802 ánh xạ tới hai tầng thấp (tầng liên kết dữ liệu và tầng vật lý của mô hình OSI). Thực tế IEEE 082 chia tầng liên kết dữ liệu thành 2 tần con LLC (điều kiển logic liên kết) và MAC (điều khiển truy cập môi trƣờng truyền). Cụ thể, ta có thể liệt kê nhƣ sau:  Tầng liên kết dữ liệu Trang 4
 Tầng con LLC  Tần con MAC  Tầng vật lý Họ chuẩn IEEE 802 đƣợc bảo trì bởi LMSC (Ban tiêu chuẩn LAN/MAN IEEE 802) đƣợc thành lập năm 1980. LMSC đã phát triển rất nhiều tiêu chuẩn cho mạng LAN/MAN trong đó phổ biến nhất là các tiêu chuẩn dành cho họ Ethernet, Token Ring, mạng LAN không dây. Mỗi lĩnh vực có một Working Group độc lập tập trung nghiên cứu. Họ chuẩn IEEE 802 hiện có 3 tiêu chuẩn đƣợc chuẩn hóa: - Tiêu chuẩn 802-2001 IEEE cho các mạng LAN và MAN: tổng quan và kiến trúc chung, tiêu chuẩn này là một phần của họ tiêu chuẩn 802 LAN/MAN và nêu tổng quan về họ giao thức này. Đồng thời định nghĩa sự tuân thủ với họ tiêu chuẩn IEEE 802, mô tả mối quan hệ của các tiêu chuẩn IEEE 802 với mô hình tham chiếu OSI và mối quan hệ của những tiêu chuẩn này với các giao thức lớp cao hơn. Tiêu chuẩn này cũng đƣa ra một kiến trúc chuẩn về địa chỉ LAN MAC và sự nhận dạng các giao thức chung, riêng và chuẩn. - Tiêu chuẩn IEEE 802a-2003 cho mạng LAN và MAN nói về các loại Ethernet cho các loại giao thức khác nhau và triển khai đặc thù của từng nhà cung cấp thiết bị. - Tiêu chuẩn IEEE 802b-2004 cho mạng LAN và MAN nói về quá trình đăng ký và nhận dạng các mục tiêu. - P802/D29 (C/LM) nói về tổng quan và kiến trúc của mạng LAN và MAN. Trong dự án này nhằm điểm lại các chuẩn có liên quan đã xuất bản trƣớc đó cũng nhƣ thảo luận về các chuẩn này.  Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802 IEEE là tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hóa mạng cục bộ với dự án IEEE 802, bất đầu đƣợc triển khai và kết quả là hàng loạt chuẩn họ IEEE 802 ra đời, tạo nền tảng quan trọng cho việc thiết kế và cài đặt mạng cục bộ trong thời gian qua. Vị trí của họ chuẩn này càng cao hơn khi ISO đã xem xét và tiếp nhận chúng Trang 5
thành chuẩn quốc tế mang tên ISO 8802.x. Đến nay họ IEEE 802 bao gồm các bộ tiêu chuẩn sau: Bảng 1: BẢNG CÁC BỘ TIÊU CHUẨN CỦA HỌ IEEE 802 Tiêu chuẩn Lĩnh vực nghiên cứu Trạng thái hoạt IEEE 802.1 Các giao thức LAN tầng cao động IEEE 802.2 Điều khiển liên kết logic Đã ngừng phát triên IEEE 802.3 Ethernet IEEE 802.4 Token Bus Đã giải tán IEEE 802.5 Token Ring IEEE 802.6 Metropolitan Area Network Đã giải tán IEEE 802.7 Broadband LAN using Coaxial Cable Đã giải tán IEEE 802.8 Fiber Optic TAG Đã giải tán IEEE 802.9 Integrated Services LAN Đã giải tán IEEE 802.10 Interoperable LAN Security Đã giải tán IEEE 802.11 Wireless LAN (WiFi certification) IEEE 802.12 Công nghệ 100 Mbits/s plus IEEE 802.13 Không sử dụng IEEE 802.14 Modem cáp Đã giải tán IEEE 802.15 Wireless PAN IEEE 802.15.1 Bluetoothcertification IEEE 802.15.4 ZigBee certification IEEE 802.16 Broadband Wireless Access (WiMAX certification) IEEE 802.16e (Mobile) Broadband Wireless Access IEEE 802.17 Resilient packet ring IEEE 802.18 Radio Regulatory TAG IEEE 802.19 Coexistence TAG IEEE 802.20 Mobile Broadband Wireless Access IEEE 802.21 Media Independent Handoff IEEE 802.22 Wireless Regional Area Network 2.2 CÁC CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY PHỔ BIẾN Dựa trên các công nghệ mạng, mạng không dây đƣợc chia thành 3 loại: Trang 6
- Kết nối bằng chuẩn Wifi - Sử dụng công nghệ Bluetooth - Kết nối sử dụng tia hồng ngoại 2.2.1 IEEE 802.11 công nghệ Wifi – mạng WLAN IEEE 802.11 là một tập các chuẩn bao gồm các đặc điểm kỹ thuật liên quan đến hệ thống mạng không dây. Chuẩn IEEE 802.11 mô tả một giao tiếp “truyền qua không khí” (over-the- air), sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa một thiết bị không dây và tổng đài hoặc điểm truy cập (Access Point - AP), hoặc giữa hai hay nhiều thiết bị không dây với nhau (mô hìnhad-hoc). Bộ chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn con như IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n. [4, tr.26] 2.2.2 IEEE 802.15 công nghệ Bluetooth, ZigBee – mạng WPAN IEEE 802.15 là bộ tiêu chuẩn thứ 15 thuộc họ IEEE 802. Bộ tiêu chuẩn này chuyên về Wireless PAN (Personal Area Network). Nhóm làm việc IEEE 802.15 bao gồm 7 nhóm làm việc con nhƣ sau: Mạng WPAN (Wireless Personal Area Network) - hay còn gọi là mạng cá nhân không dây đƣợc sử dụng đế phục vụ truyền thông tin trong những khoảng cách tƣơng đối ngắn. Không giống nhƣ mạng WLAN, mạng WPAN có thế liên lạc hiệu quả mà không đòi hỏi nhiều về cơ sở hạ tầng. Tính năng này cho phép có thêm các hƣớng giải quyết rẻ tiền, nhỏ gọn mà vẫn đem lại hiệu suất cao trong liên lạc nhất là trong một băng tần eo hẹp.Trong thời gian khoảng giữa những năm thập kỉ 80 thế kỷ XX, chuẩn IEEE 802.15 ra đời để phục vụ cho nhóm chuẩn WPAN. Nhóm chuẩn này tập trung giải quyết các vấn đề về điều khiển dữ liệu trong những khoảng không gian nhỏ (bán kính 30m). Tính năng của chuẩn mạng WPAN là suy hao năng lƣợng nhỏ, tiêu tốn ít năng lƣợng, vận hành trong vùng không gian nhỏ, kích thƣớc bé. Chính vì thế mà nó tận dụng đƣợc tốt nhất ƣu điểm của kỹ thuật sử dụng lại kênh tần số, đó là giải quyết đƣợc các vấn đề hạn chế về băng tần nhƣ hiện nay. IEEE 802.15 có thể phân ra làm 3 loại mạng WPAN, chúng đƣợc phân biệt thông qua tốc độ truyền, mức độ tiêu hao năng lƣợng và chất lƣợng dịch vụ (QoS). Trang 7