ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
NGUYỄN ĐỨC DŨNG
NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN NINH
AN TOÀN CHO MẠNG KHÔNG DÂY
Ngành: Công nghệ thông tin
Chuyên ngành: Truyền dữ liệu và Mạng máy tính
Mã số: 60.48.15
LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Hồ Văn Hương
Hà Nội - 2009
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian tích cực tìm hiểu, nghiên cứu đến nay tôi đã hoàn thành tốt
các nhiệm vụ đề ra của luận văn. Có được kết quả này, trước hết tôi xin gửi lời cảm ơn
sâu sắc nhất tới TS. Hồ Văn Hương giám đốc Trung tâm bảo mật thông tin kinh tế xã
hội - Ban Cơ yếu Chính phủ người đã tận tình hướng dẫn cho tôi những định hướng và
những ý kiến rất quý báu trong suốt quá trình thực hiện luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong Bộ môn Truyền dữ liệu và
Mạng máy tính, Khoa Công nghệ thông tin, Phòng Đào tạo Sau đại học - Nghiên cứu
Khoa học, Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo mọi điều kiện
tốt nhất để tôi hoàn thành khóa học này. Đồng thời, tôi cũng xin chân thành cảm ơn
các thầy, cô giáo phản biện đã dành thời gian đọc luận văn và đóng góp nhiều ý kiến
bổ ích cho tôi.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, những người luôn
khuyến khích và giúp đỡ tôi trong mọi hoàn cảnh khó khăn. Tôi xin cảm ơn cơ quan
1.1.3. Các kỹ thuật điều chế trải phổ 20
1.2. MÔ HÌNH MẠNG WLAN 23
1.2.1. Giới thiệu 23
1.2.2. Ưu điểm của mạng WLAN 23
1.2.3. Hoạt động của mạng WLAN 24
1.2.4. Các mô hình của mạng WLAN 24
1.2.5. Cự ly truyền sóng, tốc độ truyền dữ liệu 25
1.3. CHUẨN IEEE 802.11 CHO MẠNG WLAN 25
1.3.1. Giới thiệu 25
1.3.2. Nhóm lớp vật lý PHY 26
1.3.3. Nhóm lớp liên kết dữ liệu MAC 27
1.3.4. Các kiến trúc cơ bản của chuẩn 802.11 28
1.3.5. Các quá trình cơ bản diễn ra trong mô hình Infrastructure 30
1.4. KẾT CHƯƠNG 32
CHƯƠNG 2: MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN NINH AN TOÀN CHO
MẠNG KHÔNG DÂY 33
2.1. THỰC TRẠNG MẤT AN NINH AN TOÀN CỦA MẠNG KHÔNG DÂY 33
2.1.1. Khái niệm an ninh an toàn thông tin 33
2.1.2. Đánh giá vấn đề an toàn, bảo mật hệ thống 33
2.1.3. Các nguy cơ mất an ninh an toàn trong mạng không dây 35
1
2.2. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA MẬT MÃ ỨNG DỤNG TRONG VIỆC ĐẢM BẢO
AN TOÀN VÀ BẢO MẬT MẠNG KHÔNG DÂY 41
2.2.1. Giới thiệu chung 41
2.2.2. Hệ mật mã khóa đối xứng 41
2.2.3. Hệ mật mã khóa công khai 42
2.3. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO AN NINH AN TOÀN CHO
MẠNG WLAN 44
2.3.1. Phương pháp bảo mật dựa trên WEP 44
mã
CRC Cyclic Redundancy Check Kiểm tra dư thừa vòng
DECT Digital Enhanced Cordless
Telecommunications
Viễn thông cố định không dây
kỹ thuật số nâng cao
DOS Denial Of Service Từ chối dịch vụ
DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ dãy trực tiếp
ESS Extended Service Set Tập dịch vụ mở rộng
FHSS Frequency Hopping Spread Spectrum Trải phổ nhảy tần
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM Group Special Mobile Nhóm đặc biệt về di động
HSCSD High Speed Circuit Switched Data Mạch chuyển dữ liệu tốc độ
cao
IBSS Independent Basic Service Set Tập dịch vụ cơ bản độc lập
ICV Integrity Check Value Giá trị kiểm tra tính toàn vẹn
IEEE Institute of Electrical and Electronics
Engineers
Viện Công nghệ điện và điện
tử
IETF Internet Engineering Task Force Hiệp hội kỹ sư tham gia phát
triển về internet
IMTS Improved Mobile Telephone System Hệ thống điện thoại di động cải
tiến
MAC Message Authentication Code
(cryptographic community use)
Mã chứng thực gói tin
MIC Message Integrity Code Mã toàn vẹn gói tin
3
WPA Wi-Fi Protected Access Truy cập mạng Wifi an toàn
4
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Những điểm yếu của WEP
Bảng 2.2: Cách khắc phục điểm yếu của WEP
Bảng 3.1: Các mode của WPA và WPA2
5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Hoạt động của DSSS
Hình 1.2: Mô hình nhảy tần CABED
Hình 1.3: Phương thức điều chế OFDM
Hình 1.4: Mô hình mạng Ad-hoc (hay mạng ngang hàng)
Hình 1.5: Mô hình Infrastructure Mode
Hình 1.6: Bộ định tuyến không dây Linksys
Hình 1.7: Card mạng không dây Compaq 802.11b PCI
Hình 1.8: Chuẩn 802.11 trong mô hình OSI
Hình 1.9: Mô hình một BSS
Hình 1.10: Mô hình ESS
Hình 2.1: Phần mềm bắt gói tin Ethereal
Hình 2.2: Phần mềm thu thập thông tin hệ thống mạng không dây NetStumbler
Hình 2.3: Mô tả quá trình tấn công DOS tầng liên kết dữ liệu
Hình 2.4: Mô tả quá trình tấn công theo kiểu chèn ép
Hình 2.5: Mô tả quá trình tấn công theo kiểu thu hút
Hình 2.6: Mô hình hệ mật mã khóa đối xứng
Hình 2.7: Mô hình hệ mật mã khóa công khai
Hình 2.8: Quá trình chứng thực diễn ra trong WEP
Hình 2.9: Định dạng của gói tin chứng thực
Hình 2.10: Mã hóa chuỗi
7
MỞ ĐẦU
Cuộc sống của con người ngày nay thực sự đã bước sang một kỷ nguyên mới,
một kỷ nguyên của khoa học công nghệ và truyền thông. Trong đó không thể không kể
đến sự ra đời và phát triển của mạng Internet, nó đã tác động mạnh mẽ đến đời sống
của chúng ta. Thông qua đó con người trên toàn thế giới xích lại gần nhau hơn, đơn
giản chỉ với một cái click chuột đã có thể liên lạc được với một người ở cách xa chúng
ta đến hàng ngàn dặm.
Cùng với các công nghệ mới thúc đẩy sự phát triển của mạng Internet thì mạng
không dây cũng đã có một chuyển biến mạnh mẽ, trong đó có mạng WLAN. Các thiết
bị trong mạng này kết nối với nhau không phải bằng các phương tiện truyền dẫn hữu
tuyến mà là bằng sóng vô tuyến. Ích lợi mà mạng này mang lại là khả năng thiết lập
kết nối tới các thiết bị không phụ thuộc vào hạ tầng dây dẫn. Cũng nhờ vào đặc điểm
của mạng không dây mà chi phí cho việc lắp đặt, duy trì, bảo dưỡng hay thay đổi
đường dây đã được giảm đi rất nhiều, đồng thời, tính linh hoạt được áp dụng một cách
khá hiệu quả, ở bất cứ đâu trong phạm vi phủ sóng của thiết bị chúng ta đều có thể kết
nối vào mạng.
Trong những năm gần đây, giới công nghệ thông tin đã chứng kiến sự bùng nổ
của nền công nghiệp mạng không dây. Khả năng liên lạc không dây đã gần như tất yếu
trong các thiết bị cầm tay, máy tính xách tay, điện thoại di động và các thiết bị số khác.
Với các tính năng ưu việt về vùng phục vụ kết nối linh động, khả năng triển
khai nhanh chóng, giá thành ngày càng giảm, mạng WLAN đã trở thành một trong
những giải pháp cạnh tranh có thể thay thế mạng Ethernet LAN truyền thống. Tuy
nhiên, sự tiện lợi của mạng không dây cũng đặt ra một thử thách lớn về bảo đảm an
ninh an toàn cho mạng không dây đối với các nhà quản trị mạng. Ưu thế về sự tiện lợi
của kết nối không dây có thể bị giảm sút do những khó khăn nảy sinh trong bảo mật
mạng.
Vấn đề này càng ngày càng trở nên cấp thiết và cần nhận được sự quan tâm từ
nhiều phía. Vì những lý đó cùng với niềm đam mê thực sự về những tiện lợi mà mạng
1.1.1.1. Giới thiệu
Mặc dù mạng không dây đã có lịch sử hơn một thế kỷ, truyền dẫn không dây
được sử dụng phổ biến trong các hệ thống truyền thông chỉ trong 15 – 20 năm gần đây.
Hiện nay lĩnh vực truyền thông không dây là một trong những phần phát triển nhanh
nhất của ngành công nghiệp viễn thông. Các hệ thống truyền thông không dây như
điện thoại tổ ong, điện thoại cố định không dây và điện thoại vệ tinh cũng như là
WLAN được sử dụng phổ biến và trở thành công cụ thiết yếu trong cuộc sống hàng
ngày của nhiều người, cả những người chuyên nghiệp và không chuyên. Sự phổ biến
của các hệ thống truyền thông không dây là do các lợi ích của nó so với các hệ thống
có dây. Những lợi ích quan trọng nhất của hệ thống không dây là tính di động và sự
tiết kiệm chi phí.
Có thể nói truyền dẫn không dây đã bắt đầu từ xa xưa trong lịch sử nhân loại.
Ngay từ thời cổ đại, con người đã sử dụng các phương pháp truyền thông thô sơ có thể
được xem là truyền thông không dây, ví dụ như dùng tín hiệu khói, phản chiếu ánh
sáng, cờ hiệu, lửa, Người Hy Lạp cổ đại đã sử dụng một hệ thống liên lạc bao gồm
một tập hợp các trạm quan sát trên các đỉnh đồi, mỗi một trạm có thể nhìn thấy được
trạm láng giềng của mình. Khi nhận một thông báo từ một trạm gần kề, người ở trạm
phát lại thông báo để chuyển tiếp nó đến trạm láng giềng kế tiếp. Sử dụng hệ thống
này các thông báo được trao đổi giữa các cặp trạm ở xa từ một trạm khác. Hệ thống
này cũng đã được dùng bởi các nền văn minh khác.
Tuy nhiên, như chúng ta hiểu về mạng không dây ngày nay sẽ là hợp logic hơn
khi cho rằng nguồn gốc của mạng không dây bắt đầu cùng với sự truyền sóng vô tuyến
lần đầu tiên. Việc này xảy ra vào năm 1895, một vài năm sau khi có một khám phá
quan trọng khác: sự phát minh ra điện thoại. Trong năm này, Guglielmo Marconi đã
thực hiện truyền dẫn không dây sóng vô tuyến giữa đảo Wight và một tàu kéo cách xa
nhau 18 dặm. Sáu năm sau đó, Marconi truyền thành công một tín hiệu sóng vô tuyến
băng qua Đại Tây Dương từ Cornwall tới Newfoundland và trong năm 1902 sự truyền
thông hai chiều đầu tiên băng qua Đại Tây Dương được thiết lập. Trong suốt những
năm tiếp theo với những hoạt động tiên phong của Marconi, sự truyền dẫn dựa trên
sóng vô tuyến tiếp tục được phát triển. Hệ thống điện thoại dựa trên sóng vô tuyến đầu
một vài thập niên sau đó.
Theo đề xuất đầu tiên vào năm 1947 bởi D.H. Ring, khái niệm tế bào thay thế
các BS phủ sóng cao bằng một số các trạm phủ sóng thấp. Vùng phủ sóng của mỗi BS
được gọi là một “tế bào”. Như vậy, vùng vận hành của hệ thống được phân chia thành
một tập hợp gần kề các tế bào không bao phủ nhau. Phổ sẵn dùng được phân chia
thành các kênh và mỗi tế bào sử dụng tập hợp các kênh riêng của chính nó. Các tế bào
lân cận sử dụng tập hợp các kênh khác nhau để tránh sự giao thoa và tập hợp các kênh
giống nhau như vậy được sử dụng lại tại các tế bào cách xa từ một tế bào khác. Khái
niệm này được biết đến như là việc sử dụng lại tần số và cho phép một kênh nào đó có
thể được sử dụng trong nhiều hơn một tế bào vì vậy tăng hiệu quả của việc trải phổ.
Mỗi BS được kết nối qua các dây tới một thiết bị là MSC. Các MSC được liên kết với
nhau qua các dây trực tiếp hoặc là thông qua một MSC ở mức thứ hai. Các MSC ở
mức hai có thể được liên kết với nhau qua một MSC ở mức thứ ba và cứ tiếp tục như
thế Các MSC cũng chịu trách nhiệm về việc gán tập hợp các kênh tới các tế bào khác
nhau.
Mức độ bao phủ của các máy phát đối với mỗi tế bào thấp dẫn tới sự cần thiết
phải hỗ trợ người sử dụng di chuyển giữa các tế bào để không làm suy biến đáng kể tín
11
hiệu của các cuộc gọi đang diễn ra. Tuy nhiên, vấn đề này ngày nay được nhận biết
như là sự chuyển giao, không thể giải quyết được ngay tại thời điểm khái niệm tế bào
được đề xuất mà phải đợi cho đến khi có sự phát triển của bộ vi xử lý, các thiết bị điện
tử có khả năng điều khiển từ xa tần số sóng vô tuyến và các trung tâm chuyển mạch.
Thế hệ đầu tiên của các hệ thống di động (hệ thống 1G) được thiết kế vào cuối
những năm 1960, do những trì hoãn để điều chỉnh nên việc triển khai hệ thống này bắt
đầu vào đầu những năm 1980. Những hệ thống này có thể được xem như là sự phát
triển tiếp theo của các hệ thống MTS/IMTS bởi vì chúng cũng là hệ thống tương tự.
Cuộc thử nghiệm dịch vụ đầu tiên của hệ thống di động tương tự hoạt động đầy đủ
được triển khai ở Chicago vào năm 1978. Hệ thống tương tự thương mại đầu tiên ở
Mỹ là AMPS đi vào hoạt động vào năm 1982 chỉ cho phép truyền thoại. Các hệ thống
+ Sự biểu diễn dữ liệu tương tự làm cho các hệ thống 1G dễ bị nhiễu, dẫn tới
chất lượng của các cuộc gọi biến thiên ở mức độ cao. Trong các hệ thống số, có thể áp
dụng các kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi dòng bít âm thanh. Những kỹ thuật này làm
cho tín hiệu được truyền đi mạnh hơn nhiều bởi phía đầu thu có thể phát hiện và sửa
lỗi bít. Như vậy, những kỹ thuật này dẫn tới làm sạch các tín hiệu mà ít hoặc không
làm thay đổi tín hiệu, tất nhiên điều này làm cho chất lượng cuộc gọi tốt hơn. Hơn nữa,
dữ liệu số có thể được nén làm tăng hiệu quả của việc sử dụng phổ.
+ Trong các hệ thống tương tự, mỗi sóng mang RF được dành cho một người
dùng đơn lẻ bất kể người sử dụng đó có đang hoạt động (đang đàm thoại) hay không
hoạt động (không làm gì trong cuộc gọi). Trong các hệ thống số, mỗi sóng mang RF
được chia sẻ bởi nhiều hơn một người sử dụng bằng cách sử dụng các khe thời gian
khác nhau hoặc các mã khác nhau cho mỗi người sử dụng. Các khe hoặc mã chỉ được
gán cho người sử dụng khi họ có tải (hoặc là thoại hoặc là dữ liệu) gửi đi.
Một số hệ thống 2G đã được triển khai ở nhiều nơi khác nhau trên thế giới. Hầu
hết các hệ thống này bao gồm sự hỗ trợ cho dịch vụ nhắn tin, như là SMS được nhiều
người biết đến và một số các dịch vụ khác như sự nhận biết người gọi. Các hệ thống
2G cũng có thể gửi dữ liệu, mặc dù với tốc độ rất thấp (khoảng 10kbps). Tuy nhiên,
gần đây những người điều hành đang đề nghị nâng cấp cho các hệ thống 2G của họ.
Việc nâng cấp này được biết đến như là giải pháp 2.5G hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn.
1.1.1.4.1. GSM
Ở khắp Châu Âu, một phần phổ mới trong tầm khoảng 900 MHz được tạo ra có
thể dùng được cho các hệ thống 2G. Tiếp theo sau đó là sự phân phối tần số ở dải 1800
MHz. Hoạt động của hệ thống 2G tại Châu Âu được bắt đầu vào năm 1982 với sự hình
thành của một nhóm nghiên cứu nhằm mục đích chỉ rõ một chuẩn liên minh Châu Âu
chung. Tên của nhóm nghiên cứu này là GSM, sau đó đổi tên thành hệ thống truyền
thông di động toàn cầu. Kết quả của chuẩn chung là GSM được hình thành từ tên ban
đầu của nhóm nghiên cứu. Ngày nay, công nghệ 2G được ưa chuộng nhiều nhất, vào
năm 1999 cứ mỗi tuần lại có thêm một triệu người thuê bao mới. Tính phổ biến của hệ
thống này không phải chỉ do hiệu suất của nó mà cũng bởi trên thực tế chỉ có 2G là
chuẩn của Châu Âu. Điều này có thể được coi như là một lợi thế bởi vì nó làm đơn giản
là một thiết bị đầu cuối GSM hoặc HSCSD duyệt Internet tại tốc độ 14.4 kbps chiếm
giữ một mạch GSM/HSCSD 14.4 kbps trong toàn bộ khoảng thời gian kết nối, mặc dù
thực tế là hầu hết thời gian được dùng cho việc đọc những trang Web (tải xuống) hơn
là việc gửi thông tin đi (tải lên). Bởi vậy, dung lượng hệ thống bị bỏ phí đáng kể.
GPRS sử dụng dải tần theo yêu cầu (trong trường hợp của ví dụ trên, chỉ khi người sử
dụng tải xuống một trang mới). Trong GPRS, một liên kết 14.4 kbps đơn có thể được
chia sẻ bởi nhiều hơn một người sử dụng, tất nhiên các người dùng không thể cố gắng
đồng thời sử dụng mối liên kết tại tốc độ này. Từng người sử dụng được gán cho một
kết nối tốc độ rất thấp, các kết nối này có thể trong thời gian ngắn sử dụng dung lượng
bổ sung để cung cấp các trang Web. Các thiết bị đầu cuối GPRS hỗ trợ sự đa dạng về
tốc độ, trong phạm vi từ 14.4 đến 115.2 kbps, trong cả cấu hình đối xứng và bất đối
xứng.
1.1.1.4.3. D-AMPS
Trái ngược với Châu Âu, nơi mà GSM chỉ là chuẩn 2G được triển khai, thì
trong khi đó ở Mỹ có nhiều hơn một hệ thống 2G đang được sử dụng. Vào năm 1993,
một hệ thống dựa trên cơ sở khe thời gian được biết đến là IS-54 đã được triển khai, hệ
thống này đã cung cấp năng suất hệ thống cao gấp ba lần AMPS. Một sự cải tiến của
IS-54 là IS-136 được giới thiệu vào năm 1996 và đã hỗ trợ thêm những đặc tính bổ
sung. Những chuẩn này cũng được biết đến như là họ AMPS số (D-AMPS). D-AMPS
cũng hỗ trợ dữ liệu tốc độ thấp, với phạm vi điển hình khoảng 3 kbps. Tương tự như
HSCSD và GPRS trong GSM, sự cải tiến của D-AMPS dành cho dữ liệu, D-AMPS+
đưa ra đề nghị tăng tốc độ trong khoảng từ 9.6 đến 19.2 kbps. Có thể thấy là khoảng
14
tốc độ này là nhỏ hơn so với khoảng tốc độ được hỗ trợ bởi sự mở rộng của GSM.
Cuối cùng, một mở rộng khác đưa ra khả năng để gửi dữ liệu là dữ liệu gói kỹ thuật số
di động. Đây là chuyển mạch gói phủ lên cả AMPS và D-AMPS, cung cấp tốc độ
giống với D-AMPS+. Lợi thế của nó là rẻ hơn so với D-AMPS+ và đó là cách duy
nhất để đưa ra hỗ trợ dữ liệu trong mạng AMPS tương tự.
1.1.1.4.4. IS-95
không dây của họ ở các nơi như là nhà ga tàu hỏa, đường phố đông đúc… Những lợi
thế của hệ thống điểm điện thoại hơn điện thoại tế bào là đáng kể trong những khu vực
nơi mà các tế bào BS không thể tới được (như những ga đường ngầm).
15
Sự tiến hóa của điện thoại cố định không dây số dẫn đến hệ thống DECT. Đây
là một chuẩn điện thoại cố định không dây ở Châu Âu cung cấp sự hỗ trợ cho tính di
động. Đặc biệt, một tòa nhà có thể được trang bị với nhiều BS DECT được kết nối tới
một PBX. Trong một môi trường như vậy, một người sử dụng mang một máy thu phát
cầm tay không dây DECT có thể di chuyển từ vùng phủ sóng của một BS đến vùng
phủ sóng của BS khác mà không có sự phá vỡ cuộc gọi. Điều này có thể thực hiện
được là do DECT cung cấp sự hỗ trợ cho việc chuyển giao cuộc gọi giữa các BS. Theo
hướng này, DECT có thể được xem như là một hệ thống tế bào. DECT chỉ được sử
dụng phổ biến ở Châu Âu, hệ thống này cũng hỗ trợ dịch vụ dịch vụ điểm điện thoại.
Một chuẩn tương tự như DECT đang được sử dụng tại Nhật Bản. Chuẩn này
được biết đến như là PHS. Nó cũng hỗ trợ việc chuyển giao giữa các BS. Cả DECT và
PHS đều hỗ trợ kết nối 32 kbps hai chiều, sử dụng TDMA để truy cập môi trường
truyền thông và hoạt động trong dải tần 1900 MHz.
1.1.1.6. Các hệ thống dữ liệu không dây
Họ hệ thống điện thoại tế bào được định hướng chủ yếu hướng với mục đích
truyền thoại. Tuy nhiên, khi các hệ thống dữ liệu không dây được sử dụng cho việc
truyền dữ liệu chúng đã được số hóa từ khi bắt đầu. Đặc điểm của những hệ thống này
là sự truyền theo loạt: thiết bị đầu cuối giữ nguyên tình trạng nhàn rỗi trừ khi có một
gói tin được truyền. Hệ thống dữ liệu không dây đầu tiên được phát triển vào năm
1971 tại trường đại học Hawaii dưới công trình nghiên cứu ALOHANET. Ý tưởng của
công trình là đề xuất truyền thông hai chiều giữa các máy tính nằm trải khắp bốn hòn
đảo và một máy tính trung tâm trên đảo Oahu mà không sử dụng đường dây điện
thoại. ALOHA dùng một cấu trúc hình sao với máy tính trung tâm đóng vai trò như
một hub. Bất kỳ hai máy tính nào có thể liên lạc với nhau bằng cách chuyển tiếp tín
hiệu truyền của chúng thông qua hub. Hiệu suất của mạng này là thấp, tuy nhiên lợi
truy nhập môi trường không dây nền tảng phân tán (DFWMAC). Đây là một giao thức
thuộc về họ của các giao thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang đã được biến đổi cho
môi trường không dây. IEEE 802.11 thường được đề cập tới như là Ethernet không
dây và có thể hoạt động ở trong chế độ ad hoc hoặc chế độ tập trung. Một mạng
WLAN ở chế độ ad hoc là một mạng ngang hàng được thiết lập để phục vụ yêu cầu
tạm thời. Không cần thiết phải đưa ra cơ sở hạ tầng mạng và sự điều khiển mạng là
phân tán dọc theo các nút mạng. Cơ sở hạ tầng WLAN sử dụng trục xương sống
không dây hoặc có dây tốc độ cao. Trong một cấu trúc mạng, các nút di động truy cập
kênh không dây dưới sự phối hợp của một BS tới một mạng xương sống cố định.
Ngoài chuẩn IEEE 802.11, một chuẩn WLAN khác, mạng cục bộ vô tuyến
Châu Âu hiệu suất cao (HIPERLAN), đã được phát triển bởi nhóm RES10 của viện
tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) như là chuẩn Pan-European cho các mạng
WLAN tốc độ cao. Chuẩn HIPERLAN 1 bao phủ cả tầng MAC và tầng vật lý, cung
cấp tốc độ dữ liệu giữa khoảng 2 và 25 Mbps bằng việc sử dụng điều biến sóng vô
tuyến dải hẹp trong dải tần 5.2 GHz. HIPERLAN 1 cũng sử dụng giao thức giống như
CSMA. Mặc dù trên thực tế nó cung cấp tốc độ dữ liệu cao hơn so với đa số biến thể
802.11 nhưng nó ít phổ biến hơn so với 802.11 do gần đây nền tảng cần cài đặt lớn
hơn nhiều. Cũng giống như IEEE 802.11, HIPERLAN 1 có thể hoạt động trong chế độ
ad hoc hoặc với sự giám sát của BS cung cấp sự truy nhập tới mạng xương sống có dây.
1.1.1.6.2. Mạng ATM không dây (WATM)
Vào năm 1996, diễn đàn ATM đã chấp thuận một nhóm nghiên cứu dành cho
WATM. WATM nhắm tới kết hợp các lợi thế tự do di chuyển của mạng không dây với
sự dồn kênh thống kê (sự phân phối băng thông linh hoạt) và đảm bảo chất lượng dịch
vụ được hỗ trợ bởi mạng ATM truyền thống. Các đặc tính phân phối băng thông linh
hoạt và đảm bảo chất lượng dịch vụ là cần thiết để hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện
qua môi trường không dây. Các đặc tính này không được hỗ trợ trong các mạng LAN
17
truyền thống bởi vì trên thực tế điều này được tạo ra cho sự truyền tải dữ liệu không
đồng bộ.
thành công bởi NASA vào năm 1962. Telstar 1 được tăng cường vào năm 1963 bởi vệ
tinh kế vị của nó,
Telstar 2. Từ thời đại của vệ tinh Telstar đến nay, truyền thông vệ
tinh đã có được một sự phát triển to lớn cung cấp các dịch vụ như dữ liệu, phân
trang, thoại, TV broadcasting, truy cập Internet và một số dịch vụ di động.
Các quỹ đạo của vệ tinh thuộc về ba loại khác nhau. Theo thứ tự tăng của độ
cao có các loại quỹ đạo tròn như Quỹ đạo Trái Đất tầm thấp (LEO), Quỹ đạo Trái
Đất tầm trung (MEO) và Quỹ đạo Trái Đất đồng bộ (GEO) tại những khoảng cách
tương ứng trong phạm vi 100 - 1000 km, 5000 - 15000 km và xấp xỉ 36000 km.
18
Hiện cũng có những vệ tinh sử dụng các quỹ đạo hình elip, và những cố gắng để
kết hợp đặc tính trễ trong truyền tải thấp của hệ thống LEO và tính chất ổn định của
hệ thống GEO.
Khuynh hướng ngày nay là sử dụng quỹ đạo LEO, nó cho phép trễ truyền tải
nhỏ, xây dựng đơn giản và các đơn vị di động mặt đất gọn nhẹ. Một số các hệ
thống LEO đã xuất hiện như Globalstar và Iridium, chúng cung cấp các dịch vụ
thoại và dữ liệu với tốc độ lên tới 10 kbps.
1.1.2. Các công nghệ ứng dụng trong mạng không dây
1.1.2.1. Công nghệ sử dụng ánh sáng hồng ngoại
Sử dụng ánh sáng hồng ngoại là một cách thay thế các sóng vô tuyến để kết nối
các thiết bị không dây, bước sóng hồng ngoại từ khoảng 0.75 - 1000 micromet. Ánh
sáng hồng ngoại không truyền qua được các vật chắn sáng, không trong suốt. Về hiệu
suất, ánh sáng hồng ngoại có độ rộng băng tần lớn, làm cho tín hiệu có thể truyền dữ
liệu với tốc độ rất cao, tuy nhiên ánh sáng hồng ngoại không thích hợp như sóng vô
tuyến cho các ứng dụng di động do vùng phủ sóng hạn chế. Phạm vi phủ sóng của nó
khoảng 10 m, đây là một phạm vi quá nhỏ. Vì vậy mà nó thường ứng dụng cho các
điện thoại di động, máy tính có cổng hồng ngoại trao đổi thông tin với nhau với điều
kiện là đặt sát gần nhau.
1.1.2.2. Công nghệ Bluetooth
Wireless ATM
Wireless
Local Loop
Wireless
Point-to-Point
Frequency 5 GHz 5 GHz 5 GHz 17 GHz
Data Rate 23.5 Mbps ~20 Mbps ~20 Mbps ~155 Mbps
1.1.2.5. Công nghệ WiMax
Wimax là mạng WMAN bao phủ một vùng rộng lớn hơn nhiều mạng WLAN,
kết nối nhiều toà nhà qua những khoảng cách địa lý rộng lớn. Công nghệ Wimax dựa
trên chuẩn IEEE 802.16 và HiperMAN cho phép các thiết bị truyền thông trong một
bán kính lên đến 50 km và tốc độ truy nhập mạng lên đến 70 Mbps.
1.1.2.6. Công nghệ WiFi
WiFi là mạng WLAN bao phủ một vùng rộng hơn mạng WPAN, giới hạn đặc
trưng trong các văn phòng, nhà hàng, gia đình,… Công nghệ WiFi dựa trên chuẩn
IEEE 802.11 cho phép các thiết bị truyền thông trong phạm vi 100 m với tốc độ 54
Mbps. Hiện nay công nghệ này khá phổ biến ở những thành phố lớn mà đặc biệt là
trong các quán cafe internet.
1.1.2.7. Công nghệ 3G
3G là mạng WWAN - mạng không dây bao phủ phạm vi rộng nhất. Mạng 3G
cho phép truyền thông dữ liệu tốc độ cao và dung lượng thoại lớn hơn cho những
người dùng di động. Những dịch vụ tế bào thế hệ kế tiếp cũng dựa trên công nghệ 3G.
1.1.2.8. Công nghệ UWB
UWB (Ultra Wide Band) là một công nghệ mạng WPAN tương lai với khả
năng hỗ trợ thông lượng cao lên đến 400 Mbps ở phạm vi ngắn tầm 10 m. UWB sẽ có
lợi ích giống như truy nhập USB không dây cho sự kết nối những thiết bị ngoại vi máy
tính tới PC.
1.1.3. Các kỹ thuật điều chế trải phổ
Hầu hết các mạng WLAN sử dụng công nghệ trải phổ. Điều chế trải phổ trải
năng lượng của tín hiệu trên một độ rộng băng tần truyền dẫn lớn hơn nhiều so với độ
thành các cụm dữ liệu kích thước giống nhau được phát trên các tần số sóng mang
khác nhau. Độ rộng băng tần tức thời của các cụm truyền dẫn nhỏ hơn nhiều so với
toàn bộ độ rộng băng tần trải phổ. Mã giả ngẫu nhiên thay đổi các tần số sóng mang
của người sử dụng, ngẫu nhiên hóa độ chiếm dụng của một kênh cụ thể tại bất kỳ thời
điểm nào. Trong máy thu nhảy tần, một mã giả ngẫu nhiên được phát nội bộ được sử
dụng để đồng bộ tần số tức thời của các máy thu với các máy phát. Tại bất kỳ thời
điểm nào, một tín hiệu nhảy tần chiếm một kênh đơn tương đối hẹp. Nếu tốc độ thay
đổi của tần số sóng mang lớn hơn nhiều so với tốc độ ký tự thì hệ thống được coi như
21
Copyright: Tài liệu đại học ©