Luận văn Thạc sĩ: Một số vấn đề an ninh trong mạng máy tính không dây - Phạm Hồng Việt

Chia sẻ: Vo Danh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

400
lượt xem 133
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn cùng tham khảo Luận văn Thạc sĩ: Một số vấn đề an ninh trong mạng máy tính không dây trình bày nội dung về công nghệ mạng không dây, an ninh trong mạng không dây, ứng dụng thực tế mạng không dây tại trường ĐHKTCN, mô hình chuẩn mạng không dây.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ: Một số vấn đề an ninh trong mạng máy tính không dây - Phạm Hồng Việt

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN PHẠM HỒNG VIỆT MỘT SỐ VẤN ĐỀ AN NINH TRONG MẠNG MÁY TÍNH KHÔNG DÂY LUẬN VĂN THẠC SĨ THÁI NGUYÊN - 2009 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN PHẠM HỒNG VIỆT MỘT SỐ VẤN ĐỀ AN NINH TRONG MẠNG MÁY TÍNH KHÔNG DÂY Chuyên Ngành: Khoa Học Máy Tính Mã số: 604801 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. NGUYỄN GIA HIỂU Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
THÁI NGUYÊN - 2009 MỤC LỤC Trang DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC HÌNH VẼ ii LỜI CẢM ƠN iii MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I . TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY 2 I. GIỚI THIỆU CHUNG 2 1. Giới thiệu 2 2. Quá trình phát triển 4 II. CÔNG NGHỆ CHO MẠNG KHÔNG DÂY 5 1. Công nghệ trải phổ 5 1.1 Công nghệ trải phổ trực tiếp 6 1.2 Công nghệ trải phổ nhẩy tần 8 1.3 OFDM- Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao 10 2. Một số thành phần kỹ thuật khác 11 2.1 Đa truy cập cảm ứng sóng mang – Tránh xung đột CSMA/CA 11 2.2 Yêu cầu và sẵn sàng gửi RTS/CTS 12 III. MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG KHÔNG DÂY 13 1. Phương thức Adhoc WLAN (IBSS) 13 2. Phương thức InFraStructure (BSS) 14 3. Mô hình mạng diện rộng (WiMax) 16 IV. CÁC CHUẨN CỦA MẠNG KHÔNG DÂY 16 1. Chuân 802.11.WLAN ̉ 16 1.1 IEEE 802.11 17 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.2 IEEE 802.11b 17 1.3 IEEE 802.11a 19 1.4 IEEE 802.11g 20 1.5 IEEE 802.11e 21 2. Chuân 802.16.Broadband wireless ̉ 22 3. Chuân 802.15.Bluetooth ̉ 22 V. BẢO MẬT TRONG MẠNG KHÔNG DÂY 22 1. Bảo mật với WEP 22 2. Bảo mật với TKIP 23 CHƯƠNG II . AN NINH TRONG MẠNG KHÔNG DÂY 24 I. VẤN ĐỀ AN NINH TRONG M ẠNG KHÔNG DÂY 24 II. CÁC LOẠI HÌNH TẤN CÔNG MẠNG KHÔNG DÂY 25 1. Tấn công bị động - Passive attacks 25 1.1 Định nghĩa 25 1.2 Phương thức bắt gói tin (Sniffing) 25 2. Tấn công chủ động - Active attacks 27 2.1 Định nghĩa 27 2.2 Mạo danh, truy cập trái phép 27 2.3 Sửa đổi thông tin 28 2.4 Tấn công từ chối dịch vụ (DOS) 28 3. Tấn công kiểu chèn ép - Jamming attacks 30 4. Tấn công theo kiểu thu hút - Man in the middle attacks 30 31 III. GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC 1. Quy trì nh xây dưng hê thông thông tin an toan ̣ ̣́ ̀ 31 1.1 Đánh giá và lập kế hoạch 31 1.2 Phân tích hệ thống và thiết kế 31 1.3 Áp dụng vào thực tế 31 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1.4 Duy trì và bảo dưỡng 32 2. Các biện pháp và công cụ bảo mật hệ thống 32 2.1. Các biện pháp 32 2.1.1 Kiểm soát truy nhập 32 2.1.2 Kiểm soát sự xác thực người dùng (Authentic ation) 32 2.1.3 Tăng cường nhận thức người dùng 33 2.2. Các công cụ bảo mật hệ thống 33 2.2.1. Chưng thưc băng đị a chỉ MAC ́ ̣ ̀ 33 2.2.2. Chưng thưc băng SSID ́ ̣ ̀ 35 2.2.3. Chư ky điên tư ̣̃́̉ 36 2.3. Mã hóa dữ liêu ̣ 37 2.3.1. Sử dụng hệ mật mã DES 37 2.3.2. Sử dụng hệ mật mã RSA 38 2.4. Phương thưc chưng thưc va ma hoa WEP ́ ́ ̣ ̀̃́ 39 2.4.1. Phương thức chứng thực 40 2.4.2. Cách mã hoá WEP 42 2.4.3. Cách giải mã WEP 44 2.4.4. Quản lý mã khoá 45 2.4.5. Các ưu nhược điểm của WEP 46 2.5. Giao thức bảo toàn dữ liệu với khoá theo thời gian TKIP 47 2.5.1. Bảo mật với TKIP 47 IV. CHUẨN XÁC THỰC 50 1. Nguyên lý RADIUS Server 50 2. Phương thức chứng thực mở rộng EAP 52 2.1. Bản tin EAP 53 53 2.2. Các bản tin yêu cầu và trả lời EAP 54 2.2.1. Loại code 1: Identity 2.2.2. Loại code 2: Notification (Thông báo) 54 2.2.3. Loại code 3: NAK 55 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.2.4. Loại code 4: Chuỗi MD5 (MD5 Challenge) 55 2.2.5. Loại code 5: One - time password (OPT) 55 2.2.6. Loại code 6: Đặc điểm thẻ Token 55 2.2.7. Loại code 13: TLS 56 2.2.8. Các loại mã khác 56 2.3. Các khung trong EAP 56 2.4. Chứng thực cổng 57 2.5. Kiến trúc và thuật ngữ trong chứng thực EAP 57 2.6. Dạng khung và cách đánh địa chỉ của EAPOL 58 2.6.1. Dạng khung 58 2.6.2. Đánh địa chỉ 59 2.7. Một ví dụ về trao đổi thông tin trong chứng thực EAP 60 CHƯƠNG III . ỨNG DỤNG THỰC TẾ MẠNG KHÔNG 62 DÂY TẠI TRƯỜNG ĐHKTCN. I. MÔ HÌNH MẠNG KHÔNG DÂY TRONG TRƯỜNG ĐHKTCN 62 1. Mô hì nh logic và sơ đô phủ sóng vât ly tông thê tại trường ̀ ̣́̉ ̉ 63 1.1. Mô hình thiết kế logic 63 1.2. Sơ đô phủ sóng vât ly tông thê tại trường ̀ ̣́̉ ̉ 64 2. Thiêt kê chi tiêt cua hê thông ́́ ́̉ ̣́ 65 2.1. Mô hình thiết kế chi tiết hệ thống mạng không dây 65 2.2. Thiết bị sử dụng trong hệ thống mạng không dây 66 2.3. Phân bổ thiết bị sử dụng trong hệ thống 72 II. GIẢI PHÁP BẢO MẬT TRONG MẠNG KHÔNG DÂY TẠI 72 ĐHKTCN 1. Yêu câu bao vê thông tin ̀ ̉ ̣ 73 2. Các bước thực thi an toàn bảo mật cho hệ thống 75 III. CHƯƠNG TRÌNH THỰC TẾ ĐÃ XÂY DỰNG 77 1. Điều khiển các AP thông qua Wireless controler 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2. Chính sách và công cụ bảo mật áp dụng cho hệ thống 79 IV. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 84 KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 88 DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT AIS Automated Information System AP Access Point ASCII American Standard Code for Information Interchange BSS Basic Service Set CRC-32 Cyclic Redundancy Check-32 CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance DoS Denial-of-Service DSSS Direct Sequence Spread Stpectrum EAP Extensible Authentication Protocol EAPOL EAP over LAN FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum FMS Fluhrer, Mantin và Shamir I&A Identification & Authentication ICV Integrity Check Value IDS Intrusion-Detection System IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IR Infrared IV Initalization vector LAN Local Area Network LEAP Lightweight Extensible Authentication Protocol MAC Media Access Control MIC Message Integrity Check MSDU MAC Service Data Unit PEAP Prtected Extensible Authentication Protocol Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
PED Personal Electronic Device PMK Pairwise Master Key PRNG Pseudo-Random Number Generator RADIUS Remote Authentication Dial In Service RC4 Rivest Code 4 SKA Shared Key Authentication SSID Service Set Identifier SSL Secure Sockets Layer TK Temporal Key TKIP Temporal Key Integrity Protocol TLS Transport Layer Security TTLS Tunneled TLS VPN Virtual Private Network WEP Wired Equivalent Privacy WLAN Wireless Local Area Network WPA WiFi Protected Access OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex ACK Acknowledgement RTS/CTS Request To Send/C lear To Sen IBSS Independent Basic Service Sets BSS Basic service sets ISM Industrial, Scientific, Medical PSK Phase Shift Keying CCK Complementary Code Keying FCC Federal Communications Commission LOS Light of Sight SNMP Simple Network Management Protocol TACACS Terminal Access Controller Access Control System DES Data Encryption Standard Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
IDEA International Data Encryption Algorithm AES Advanced Encryption Standard RSA Rivest, Shamir, Adleman TLS Transport Layer Security EAPOW EAP Over Wireless DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Độ nhiễu của tần số Hình 2: Sự mã hoá thông tin của trải phổ chuỗi trực tiếp Hình 3: Chuyển đổi tần số trên các kênh Hình 4: Quá trình gửi RTS/CTS Hình 5: Mô hình mạng Adhoc Hình 6: Mô hình kết nối tập dịch vụ cơ bản BSS Hình 7: Mô hình mạng diện rộng Wimax Hình 8: Phân bố băng tần ISM Hình 9: Mô tả quá trình chứng thực bằng địa chỉ MAC Hình 10: Mô tả quá trình chứng thực bằng SSID Hình 11: Quá trình ký trong message Hình 12: Quá trình mã hoá sử dụng hệ mật mã DES Hình 13: Quá trình mã hoá sử dụng hệ mật mã RSA Hình 14: Mô tả quá trình chứng thực giữa Client và AP Hình 15: Thuật toán mã hóa WEP Hình 16: Quá trình giải mã WEP Hình 17: Quá trình bảo mật dùng TKIP Hình 18: Mô hình chứng thực sử dụng RADIUS Server Hình 19: Quá trình chứng thực RADIUS Server Hình 20: Kiến trúc EAP cơ bản Hình 21: Cấu trúc khung của bản tin yêu cầu và trả lời Hình 22: Cấu trúc các khung EAP thành công và không thành công Hình 23: Cấu trúc cổng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 24: Cấu trúc cơ bản của khung EAPOL Hình 25: Quá trình chứng thực EAP Hình 26: Mô hình logic mạng không dây tại trường Hình 27: Mô hình phủ sóng tại trường Hình 28: Sơ đồ phân bố các Access point Hình 29: Giao diện quản trị của WLAN Controler 4420 Hình 30: Hệ thống 10 AP được quản lý Hình 31: Các mức truy cập của hệ thống Hình 32: Các chính sách truy cập của USERS_GV_ACL Hình 33: Các chính sách truy cập của GUEST_ACL Hình 34: Bảo mật lớp 2 của WLAN SSID: Quan tri mang dhktcn Hình 35: Bảo mật lớp 3 của WLAN SSID: Quan tri mang dhktcn Hình 36: Bảo mật của WLAN SSID: Sinh vien dhktcn va Khach Hình 37: Bảo mật của WLAN SSID: Can bo va Giang vien dhktcn Hình 38: Tạo ra các users chứng thực Web Authentication Hình 39: Cấu hình chức năng bảo mật Web Authentication Hình 40: Đăng nhập trong chính sách Web Authent ication Hình 41: Bảng MAC Adress Table để chứng thực và quản lý Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN Em xin được gửi lời cảm ơn trân trọng nhất đến thầy giáo PGS.TS. Nguyễn Gia Hiểu, người đã dành nhiều thời gian để hướng dẫn em hoàn thành luận văn này. Em cũng xin được được gửi đến các thầy cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, Đại học Thái Nguyên lời cảm ơn sâu sắc vì những kiến thức mà các thầy cô đã giảng dạy cho chúng em trong suốt những năm học tại trường. Được trang bị những kiến thức này đã giúp cho em trưởng thành hơn và có khả năng cống hiến, phục vụ nhiều hơn cho xã hội. Em cũng xin cảm ơn các bạn đồng nghiệp, các bạn cùng học tập, đã trực tiếp hoặc gián tiếp giúp em hoàn thành luận văn này. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1 MỞ ĐẦU Lần đầu tiên khi Guglinelmo Marconi truyền đi tín hiệu không dây đầu tiên qua một sườn đồi của nước Ý vào năm 1894, công nghệ không dây đã làm thay đổi phương thức gửi và nhận thông tin của con người. Thế giới bước sang thế kỷ 21 ngành công nghệ không dây cũng là một trong những ngành công nghệ mũi nhọn cho sự phát triển của nền kinh tế, đồng thời nó còn là một tiêu trí quan trọng đánh giá sự phát triển của mỗi quốc gia. Việc truy cập không dây cho phép chúng ta có thể truy suất đến các nguồn thông tin tại bất cứ nơi nào trong văn phòng làm việc, sân bay, nhà ga... Điều này giúp chúng ta có thể điều hành công việc từ xa, có thể làm việc ở nơi khác văn phòng hay gửi các báo cáo khi cần thiết, giúp chúng ta ra quyết định nhanh chóng trong công việc. Tuy nhiên chính sự quảng bá và tiện dụng của các hệ thống không dây là những nguyên nhâ n chính của nhiều vấn đề bảo mật cho hệ thống này. Thông tin là một tài sản quý giá, đảm bảo được an toàn dữ liệu cho người sử dụng là một trong những yêu cầu được đặt ra hàng đầu. Chính vì vậy em đã quyết định chọn đề tài “ Một số vấn đề về bảo mật trong hệ thống mạng không dây ”, làm đề tài tốt nghiệp, với mong muốn tìm hiểu, nghiên cứu các lỗ hổng trong bảo mật cần khắc phục các phương thức tấn công và giải pháp phòng tránh. Do thời gian có hạn và khối lượng kiến thức cần nghiên cứu là vô cùng rộng lớn nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, các nhà chuyên môn và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn và trở thành một cẩm nang tra cứu trong vấn đề bảo mật hệ thống mạng không dây. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY I. GIỚI THIỆU CHUNG 1. Giới thiệu Thuật ngữ “mạng máy tính không dây” nói đến công nghệ cho phép hai hay nhiều máy tính giao tiếp với nhau dùng những giao thức mạng chuẩn nhưng không cần dây cáp mạng. Ưu điểm của mạng máy tính này đã được thể hiện khá rõ trong mọi lĩnh vực của cuộc sống. Đó chính là sự trao đổi, chia sẻ, lưu trữ và bảo vệ thông tin. Mạng máy tính không dây ngay từ khi ra đời nó đã phát triển rất nhanh chóng. Sự phát triển này dựa trên hai nhân tố quan trọng sau đây: - Sự phổ cập của mạng không dây Thời gian gần đây với sự phát triển của công nghệ ,sự hoàn thiện của các chuẩn làm cho giá thành của thiết bị Wireless LAN giảm đồng t hời nhu cầu sử dụng Internet càng tăng , tại các nước phát triển các dịch vụ truy nhập Internet không dây đã trở nên phổ cập, bạn có thể ngồi trong tiền sảnh của một khách sạn và truy nhập Internet từ máy tính xách tay của mình một cách dễ dàng thông qua kết nối không dây.Với những lợi ích mà Wireless LAN đem lại, ngày nay công nghệ này được ứng dụng rất nhiều tại các cơ quan công lập, các trường đại học, các doanh nghiệp hay thậm chí tại các khu công cộng. Chính những đặc tính dễ mở rộng và quản lý bảo trì đã tạo ra một sự phổ cập rộng lớn của công nghệ mạng không dây không chỉ tại những nước phát triển có công nghệ tiên tiến mà trên toàn thế giới. - Sự thuận tiện Mạng máy tính không dây đang nhanh chóng trở thành một mạng cốt lõi trong các mạng máy tính và đang phát triển vượt trội. Với công nghệ này, nhữ ng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3 người sử dụng có thể truy xuất thông tin của mình mà không phải tìm kiếm chỗ để nối dây mạng, chúng ta có thể mở rộng phạm vi mạng mà không cần lắp đặt hoặc di chuyển dây. Các mạng máy tính không dây c ó ưu điểm về hiệu suất, sự thuận tiện, cụ thể như sau: - Tính di động : Những người sử dụng mạng máy tính không dây có thể truy nhập nguồn thông tin ở bất kỳ nơi nào. Tính di động này sẽ tăng năng suất và tính kịp thời của các quyết định, thỏa mãn nhu cầu về thông tin mà mạng có dây không thể có được. - Tính đơn giản : Lắp đặt, thiết lập, kết nối một mạng máy tính không dây là rất dễ dàng, đơn giản và có thể tránh được việc kéo cáp qua các bức tường và trần nhà. - Tính linh hoạt : Có thể triển khai ở những nơi mà mạng máy tính có dây khó có thể triển khai được. - Khả năng vô hướng : các mạng máy tính không dây có thể được cấu hình theo các topo khác nhau để đáp ứng các nhu cầu ứng dụng và lắp đặt cụ thể. Các cấu hình dễ dàng thay đổi từ các mạng ngang hàng t hích hợp cho một số lượng nhỏ người sử dụng đến các mạng có cơ sở hạ tầng đầy đủ dành cho hàng nghìn người sử dụng mà có khả năng di chuyển trên một vùng rộng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4 2. Quá trình phát triển Công nghệ này tuân theo rất nhiều các tiêu chuẩn và cung cấp nhiều mức bảo mật khác nhau. Nhờ vào các tiêu chuẩn này mà các sản phẩm được sản suất một cách đa dạng, các nhà sản suất có thể kết hợp cùng nhau trong việc chế tạo cùng một sản phẩm, hay mỗi phần của sản phẩm do một nhà cung cấp chế tạo nhưng đều tuân theo một tiêu chuẩn chung được quy định. Trong phạm vi của đồ án em xin trình bầy cơ bản về chuẩn 802.11 của mạng không dây, chuẩn này được đưa ra vào năm 1997 bởi tổ chức IEEE (Institute o f Electrical and Electronics Engineers) Học viện các kỹ sư Điện và Điện tử của Mĩ. Chuẩn này được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng có tốc độ trao đổi dữ liệu ở tầm trung và tầm cao. Chuẩn 802.11 là chuẩn nguyên thuỷ của mạng không dây WLAN, vào nă m 1999 chuẩn 802.11a ra đời hoạt động ở dải tần 5GHZ, có tốc độ tối đa 54Mbps. Cũng trong năm này chuẩn 802.11b ra đời hoạt động ở dải tần 2,4-2,48 Ghz và hỗ trợ tốc độ 11Mbps. Chuẩn này đang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống mạng không dây, cung cấp được tốc độ phù hợp cho phần lớn các ứng dụng. Chuẩn 802.11g là chuẩn mới được giới thiệu vào năm 2003 cũng hoạt động ở cùng dải tần với 802.11b cho phép tốc độ truyền đạt tới 54Mbps, do nó tương thích với 802.11b nên chuẩn này nhanh chóng chiếm lĩnh được thị trường và đang được sử dụng nhiều trên thế giới. Chuẩn 802.11e đang được nghiên cứu để phát triển và có khả năng hỗ trợ các ứng dụng cần băng thông lớn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5 II. CÔNG NGHỆ CHO MẠNG KHÔNG DÂY Năm 1977 IEEE đưa ra chuẩn đầu tiên 820.11 hỗ trợ 3 công nghệ - Sóng hồng ngoại IR (Infrared) : Giải thông thấp, ánh sáng mặt trời có thể làm ảnh hưởng tới sóng hồng ngoại nên IR ít được sử dụng rộng rãi. - Trải phổ trực tiếp DSSS (Direct Sequence Spread Stpectrum) - Trải phổ nhẩy tần FHSS (Frequency Hopping Spread Stpectrum) Năm 1999 IEEE đưa ra chuẩn 820.11b và 80211a nhằm mở rộng tốc độ truyền dữ liệu của WLAN. Bảng thống kê chuẩn và công nghệ WLAN Băng Chuẩn Công nghệ Tốc độ(Mbps) Lớp mạng tần(Ghz) 802.11 DSSS,FHSS,IR 1,2 2,4 - 2,48 WLAN 802.11a OFDM 6,9,12,18,24,36,48,54 5 WLAN 802.11b DSSS 1,2 - 5,5 - 11 2,4 - 2,48 WLAN BlueTooth FHSS 1 2,4 - 2,48 PAN 802.11g OFDM 54 2,4 - 2,48 WLAN 1. Công nghệ trải phổ Hầu hết chuẩn giao tiếp cho mạng LAN không dây là sử dụng công nghệ trải phổ. Một công nghệ sóng vô tuyến tần số rộng được phát triển trong quân đội để ứng dụng trong các hệ thống thống thông tin liên lạc cần sự bí mật. Công nghệ này sử dụng chế độ truyền sóng vô tuyến, phát đi các tín hiệu quảng bá trong một phạm vi tần số nào đó. Thiết bị thu nhận tín hiệu cũng phải được đồng bộ với thiết bị phát về tấn số để có thể tiếp nhận được các tín hiệu đó. Sử dụng công nghệ này giúp các thiết bị di động tránh được nhiễu thường xẩy ra trong các hệ thống có băng thông hẹp. Công nghệ này sử dụng chế độ truyền thông tin tiêu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6 tốn nhiều băng thông hơn, nhưng có tín hiệu mạnh hơn và dễ nhận biết bởi các thiết bị khác. Vì thế công nghệ này chấp nhận giảm bớt hiệu quả băng thông để đổi lấy sự bảo mật, toàn vẹn thông tin và sự tin cậy của tín hiệu truyền đi. Tần số hẹp Tần số rộng Nhiễu Tần số Hình 1: Độ nhiễu của tần số Nhìn hình vẽ trên ta thấy rằng nhiễu có thể anh hưởng rất lớn tới những tín hiệu băng thông hẹp nhưng đối với tín hiệu băng thông rộng thì ảnh hưởng đó giảm đi rất nhiều. Hiện tại có hai công nghệ trải phổ được sử dụng phổ biến như nhau trong hệ thống mạng không dây là DSSS (Direct Sequence Spread Stpectrum) và FHSS (frequency hopping spread Stpectrum). 1.1 Công nghệ trải phổ trực tiếp DSSS DSSS là công nghệ trải phổ tần số rộng sử dụng phương pháp tạo ra một mẫu bit thừa cho mỗi bit sẽ truyền đi, bit này được gọi là chip hoặc mã chip. Mã chip càng dài thì khả năng khôi phục tín hiệu gốc càng cao nhưng việc sử dụng mã chip này cũng đòi hỏi tốn nhiều băng thông hơn so với truyền thông băng hẹp. Tỷ lệ số chip sử dụng trên một bit được gọi là tỷ lệ trải phổ, tỷ lệ này càng cao càng tăng khả năng chống nhiễu cho việc truyền tín hiệu, nếu tỷ lệ này Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7 thấp sẽ làm tăng băng thông cho các thiết bị di động. Các thuật toán được sử dụng có thể khôi phục lại thông tin gốc nếu một vài bit lỗi trong quá trình truyền thông tin mà không cần yêu cầu gửi lại gói tin. Hình 2: Sự mã hoá thông tin của trải phổ chuỗi trực tiếp Hình trên cho thấy một ví dụ về hoạt động của trải phổ chuỗi trực tiếp . Mỗi bit tin được mã hoá thành một chuỗi các bit (gọi là chip/mã chip). 1 được mã hoá thành 00010011100 0 được mã hoá thành 11101100011 Như vậy việc gửi chuỗi nhị phân 101 sẽ thành gửi đi chuỗi: 00010011100 11101100011 00010011100 Các mã chip thông thường nghịch đảo lẫn nhau, điều này làm cho DSSS đối phó tốt với nhiễu và kể cả một phần bản tin có thể bị nhiễu, vẫn có thể khôi phục lại bản tin gốc. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8 Biểu đồ phân bố kênh của DSSS Tần số thấp Tần số trung tâm Tần số cao Kênh 1 2.401 2.412 2.423 2 2.404 2.417 2.428 3 2.411 2.422 2.433 4 2.416 2.427 2.438 5 2.421 2.432 2.443 6 2.426 2.437 2.448 7 2.431 2.442 2.453 8 2.436 2.447 2.458 9 2.441 2.452 2.463 10 2.446 2.457 2.468 11 2.451 2.462 2.473 DSSS trải rộng ra trên toàn phổ, nên số lượng các kênh không bị chồng chéo lên nhau trong băng tần 2,4GHz là rất ít ( thường là ba kênh) vì vậy số lượng các mạng cùng hoạt động độc lập trong một phạm vi mà không bị nhiễu là rất hạn chế. 1.2 Công nghệ trải phổ nhẩy tần Công nghệ trải phổ nhảy tần FHSS này sử dụng nhiều băng tần hẹp để truyền thông tin thay vì sử dụng băng thông rộng. Một bộ tạo số giả ngẫu nhiên được sử dụng để sinh chuỗi tần số muốn nhẩy tới các chạm phát, thu phải sử dụng cùng một bịi tạo số giả ngẫu nhiên giống nhau và được đồng bộ hoá tại cùng một thời điểm, chúng sẽ nhẩy tới “tần số” một cách đồng thời. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn