Đại học Công nghệ Thông tin
Khoa mạng máy tính và truyền thông
Lớp MMT03

BÀI BÁO CÁO
Môn: Công nghệ mạng viễn thông

Đề tài:
Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi
GVHD

ThS. Ngô Hán Chiêu

SVTH

Nhóm 10
1. Lê Văn Thương
2. Lê Đỗ Trường An
3. Nguyễn Văn Thiệu

TP HCM, 11/2011

08520599
08520004
08520596


Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu


Chuẩn hóa mạng LAN/MAN hữu tuyến ..................................................................... 17

2.1.1.

IEEE 802.1 - các giao thức LAN tầng cao ........................................................... 17

2.1.2.

IEEE 802.2 – điều khiển liên kết logic (LLC)...................................................... 18

2.1.3.

IEEE 802.3 – tiêu chuẩn cho công nghệ Ethernet ................................................ 18

2.1.4.

IEEE 802.4, .5, .6, .9, .12, .14............................................................................... 22

2.1.5.

IEEE 802.17.......................................................................................................... 24

2.2.

Chuẩn hóa mạng LAN/MAN không dây .................................................................... 25

2.2.1.

IEEE 802.11 – công nghệ WiFi – mạng WLAN.................................................. 26



IEEE 802.10.......................................................................................................... 36

2.3.2.

IEEE 802.19.......................................................................................................... 36

3. Chương III: IEEE 802.11 và chuẩn hóa mạng LAN không dây (WLAN) ........................ 37
3.1.

Giới thiệu bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11......................................................................... 37

3.2.

Kiến trúc của chuẩn IEEE 802.11 ............................................................................... 37

3.2.1.

Các thành phần kiến trúc ...................................................................................... 37

3.2.2.

Kiến trúc các lớp trong mô hình OSI của chuẩn IEEE 802.11............................. 39

3.2.3.

Phương pháp truy cập cơ bản: CSMA/CA ........................................................... 41

3.2.4.


3.3.3.

Giữ đồng bộ .......................................................................................................... 49

3.3.4.

Tiết kiệm năng lượng............................................................................................ 49

3.3.5.

Các kiểu khung ..................................................................................................... 50

3.3.6.

Khuôn dạng khung................................................................................................ 50

3.3.7.

Các khung định dạng phổ biến nhất ..................................................................... 54

3.3.8.

Hàm Phối hợp Điểm (PCF) .................................................................................. 56

3.3.9.

Các mạng Ad-hoc ................................................................................................. 56

3.4.


IEEE 802.11i......................................................................................................... 58

3.4.7.

IEEE 802.11g........................................................................................................ 59

3.4.8.

IEEE 802.11h........................................................................................................ 59

3.4.9.

IEEE 802.11n........................................................................................................ 60

3.5.

Bảo mật trong mạng WLAN ....................................................................................... 69

3.5.1.

Cơ sở bảo mật mạng WLAN ................................................................................ 69

3.5.2.

WEP...................................................................................................................... 74

3.5.3.

WPA (Wi-Fi Protected Access)............................................................................ 75


LỜI NÓI ĐẦU

Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đời sống ngày càng cao, con người cần có nhiều
phương tiện để thỏa mãn những nhu cầu về công việc và sinh hoạt. Việc kết nối và truyền tải giữa
các thiết bị công nghệ ngày càng được yêu cầu cao về công nghệ cũng như tốc độ truyền tải. Đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao đó, Viện IEEE đã phát triển tiêu chuẩn 802 dành cho các mạng LAN
và mạng MAN. Trải qua thời gian phát triển, các kỹ sư của viện IEEE đã phát triển rất nhiều các
chuẩn khác nhau thuộc họ chuẩn IEEE 802. Các chuẩn được dùng rộng rãi nhất là dành cho họ
Ethernet, Token Ring, mạng LAN không dây, các mạng LAN dùng bridge và bridge ảo.
Tài liệu này tập trung tìm hiểu tổng quan về họ chuẩn IEEE 802. Bên cạnh đó, tài liệu cũng
đi sâu tìm hiểu về tiêu chuẩn IEEE 802.11, một trong những bộ tiêu chuẩn quan trọng trong họ
chuẩn IEEE 802. Tài liệu được chia làm 3 chương gồm:

1. Chương I: Tổng quan về tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802.
2. Chương II: Một số chuẩn thông dụng trong họ chuẩn IEEE 802.
3. Chương III: IEEE 802.11 và chuẩn hóa mạng LAN không dây (WLAN)
Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và tạo điều kiện của thầy ThS. Ngô
Hán Chiêu trong quá trình chúng em hoàn thành đề tài này.

-4-


Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu

DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ
BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802 ...............................................................15
Bảng 2.1 : So sánh ZigBee – Wifi - Bluetooth .............................................................................28

Hình 3.9. Trường điều khiển khung (Frame Control) ..................................................................52
Hình 3.10: Khuôn dạng khung RTS .............................................................................................54
Hình 3.11: Định dạng khung CTS ................................................................................................55
Hình 3.12: Định dạng khung ACK ...............................................................................................55
Hình 3.13:Logo chứng nhận sản phẩm đạt chuẩn 802.11n ..........................................................61
Hình 3.14: Công nghệ MIMO.......................................................................................................63
Hình 3.15 :Các chuỗi dữ liệu của 802.11n ...................................................................................63
Hình 3.16: Sự tập hợp cải thiện hiệu quả trong chế độ Mixed ....................................................68
Hình 3.17: Các mức độ bảo vệ mạng............................................................................................70
Hình 3.18. Các mẫu lan truyền RF của các anten phổ biến..........................................................72
Hình 3.19. Chứng thực hệ thống mở. ...........................................................................................73
Hình 3.20. Chứng thực khóa chia sẻ.............................................................................................74
Hình 3.21: Key Generation trong WEP, WPA và WPA2 ............................................................77
Hình 3.22: Per-Packet Key Generation.........................................................................................79
Hình 3.23: Authentication Architecture........................................................................................80
Hình 3.24: EAPOL.......................................................................................................................81
Hình 3.25: Authentication Overview...........................................................................................82
Hình 3.26: Hoạt động của ASE Counter Mode ............................................................................83
Hình 3.27: CBC MAC ..................................................................................................................84
-6-


Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu

Hình 3.28. Chứng thực LEAP/RADIUS Cisco ............................................................................87
Hình 3.29. Kiến trúc mạng WLAN được đề xướng .....................................................................89

-7-


Đường dây thuê bao bất đối xứng

AMC

Adaptive Modulation and Coding

ANSI

American National Standards Institute

Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ

AP

Access Point

Điểm truy nhập

ARCNET

Attached Rersource Computer Network

Một loại mạng cục bộ Token-passing

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Giao thức truyền thông ATM


Đa truy nhập cảm nhận sóng mạng

Avoidance

nhắm tránh xung đội
D

DOCSIS

Data Over Cable Service Interface

Là một đặc tả

Specification
DQDB

Distributed-queue dual-bus

Cáp quang hình trạng dạng bus kép

DS

distributed system

Hệ thống phân tán

DSSS

Directed Sequence Spread Spectrum


Global System for Mobile

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

Communications
H
HARQ

Hybrid Automatic Repeat Request

Kỹ thuật sửa lỗi bằng dò – lặp
I

IEEE

Institute of Electrical and Electronics

Học Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử

Engineers
IP

Internet Protocol

Giao thức liên mạng

ISL

Inter-Switch Link

MAN

Metropolitan Area Network

Mạng đô thị MAN

MBWA

Mobile Broadband Wireless Access

Mạng di động băng rộng

MIH

Media Independent Handover

MIMO

Multi Input Multi Output

Kỹ thuật phân chia đa đường

MPLS

Multi Protocol Label Switching

Một loại công nghệ truyền thông
O



Resilient Packet Ring

Tiêu chuẩn thiết kế để vận chuyển tối
ưu dữ liệu.
S

SDH/SON

Synchronous Digital Hierarchy/

ET

Synchronous Optical Networking

Một chuẩn mạng truyền thông

SOFDMA

Một kỹ thuật trải phổ cải tiến từ
OFDMA

SS

Sucriber Station

Người sử dụng

TAG

Technical AdviSory Group

Hệ thống mạng không dây

WiMAX

Worldwide Interoperability for Microwave

Là một công nghệ viễn thông cho phép

Access

kết nối Internet băng rộng ở khoảng
cách lớn


WLAN

Wireless LAN

Mạng LAN không dây

WMAN

Wireless Metropolitan Area Network

Mạng không dây định vị đô thị hay đơ
giản là mạng MAN không dây

WMM

Wi-Fi Multimedia

ngành, các kỹ sư trong nhiều ngành nghề từ hơn 150 nước, hoạt động trong 325 chi hội ở 10 vùng
lãnh thổ trên toàn thế giới. Với 1300 tiêu chuẩn đã ban hành và hơn 400 tiêu chuẩn đang được soạn
thảo. IEEE còn là cơ quan phát triển các tiêu chuẩn quốc tế hàng đầu trong các lĩnh vực viễn
thông, công nghệ thông tin, thiết bị sản xuất năng lượng và dịch vụ,…
Tổ chức IEEE đã thành lập một ủy ban chuẩn hóa riêng cho mạng LAN/MAN được gọi là
IEEE 802. Ủy ban này đã tiến hành chuẩn hóa các thành phần cũng như từng chi tiết trong cấu trúc
mạng LAN/MAN và các quá trình kết nối giữa chúng. Các tiêu chuẩn do ủy ban này chuẩn hóa
được chia thành các nhóm nhỏ, tương ứng với từng lĩnh vực của các chuẩn đó. Ủy ban chuẩn hóa
mạng LAN/MAN IEEE 802 có một nguyên tắc cơ bản là duy trì và khuyến khích sử dụng các


chuẩn hóa IEEE/ANSI và các chuẩn tương ứng IEC/ISO JTC trong lớp 1 và lớp 2 của mô hình
tham chiếu OSI. Ủy ban này gặp nhau ít nhất 3 lần một năm từ khi được thành lập năm 1980. Theo
yêu cầu của một số nước thành viên, tập các chuẩn IEEE 802 được quốc tế hóa trong chuẩn JTC1.
Tập các chuẩn này được biết đến với ký hiệu là 802.xxx và các chuẩn tương ứng của JTC1 được kí
hiệu là 8802-nm. IEEE 802 quan niệm khái niệm “local” (trong LAN) nghĩa là các khu trường học,
cơ quan,… còn khái niệm “metropolitan” (trong MAN) nghĩa là trong một thành phố, đô thị.
Trong họ chuẩn IEEE 802, IEEE đã đưa ra các chuẩn về công nghệ Ethernet đầu tiên, các công
nghệ về mạng LAN không dây (Wireless LAN, WPAN, WiMAX),…
1.2. Các tiêu chuẩn IEEE
1.2.1.

Giới thiệu

IEEE 802 là các họ chuẩn IEEE dành cho các mạng LAN và mạng MAN. Cụ thể hơn, các
chuẩn IEEE 802 được giới hạn cho các mạng mang gói tin có kích thước đa dạng. (Khác với các
mạng này, dữ liệu trong các mạng cell-based được truyền theo các đơn vị nhỏ có cùng kích thước
được gọi là cell. Các mạng Isochronous, nơi dữ liệu được truyền theo một dòng liên tục các octet,
hoặc các nhóm octet, tại các khoảng 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


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 được 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 thành chuẩn quốc tế mang tên ISO 8802.x. Đến nay họ IEEE
802 bao gồm các bộ tiêu chuẩn sau:
Tiêu chuẩn

Lĩnh vực nghiên cứu

IEEE 802.1

Các giao thức LAN tầng cao

IEEE 802.2

Điều khiển liên kết logic

IEEE 802.3

Ethernet

IEEE 802.4

Token Bus

IEEE 802.5


Đã giải tán IEEE 802.11

Wireless LAN (Wi-Fi certification)
IEEE 802.12

Công nghệ 100 Mbits/s plus

IEEE 802.13

Không sử dụng

IEEE 802.14

Modem cáp

IEEE 802.15

Wireless PAN

IEEE 802.15.1

Bluetooth certfication

IEEE 802.15.4

ZigBee certification

IEEE 802.16

Đã giải tán

Wireless Regional Area Network
Bảng 1.1: Các bộ têu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802
1.2.3.

Quan hệ giữa các chuẩn IEEE và mô hình OSI

Ngoài mô hình OSI dùng cho việc chuẩn hóa các mạng nói chung, việc chuẩn hóa mạng
LAN/MAN cũng đã được thực hiện trong một khoảng thời gian dài. Do đặc trưng riêng, việc
chuẩn hóa mạng LAN/MAN chỉ được thực hiện trên hai tầng thấp nhấp, tương ứng với tầng vật
lý và tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI.
-15-


Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu

Hình 1.1: Mô hình phân tầng của mạng LAN
Trong LAN, tầng liên kết dữ liệu được chia làm hai tầng con: LLC và MAC. LLC đảm bảo tính
độc lập của việc quản lý các liên kết dữ liệu với đường truyền vật lý và phương pháp truy cập
đường truyền MAC. Tầng con LLC trùng với nhiều môi trường truyền vật lý khác nhau (chẳng hạn
Ethernet, token ring, WLAN). Trong khi đó, MAC quản lý truy cập đường truyền, hoạt động với
vai trò một giao diện giữa tầng con LLC và tầng vật lý của mạng.
Hình 1.2 sau sẽ mô tả sẽ so sánh vị trí tương đối của một số chuẩn IEEE 802.x trên khi so
sánh với mô hình OSI:

Hình 1.2: Quan hệ giữa một số chuẩn IEEE và mô hình OSI
Hình 1.3 sẽ mô tả các thí dụ khác nhau về cách tiếp cận của tổ chức IEEE đối với mô hình OSI

-16-

thông tn quản lý IEEE 802
ü Chuẩn IEEE 802.1D-2004 về cầu nối điều khiển truy nhập môi trường (MAC).
-17-


Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu

ü Chuẩn IEEE 802.1G, 1998 nói về kỹ thuật thông tn, viễn thông và quá trình trao đổi
thông tn giữa các hệ thống.
ü Chuẩn IEEE 802.1X-2001 nói về điều khiển truy nhập mạng dựa vào cổng.
ü Chuẩn IEEE P802.1X/D11 là phiên bản nháp hiện vẫn chưa được thông qua cũng nói
về điều khiển truy nhập mạng dựa trên cổng.
ü P802.1t/D10 (C/LM) là chuẩn về kỹ thuật thông tn, viễn thông và trao đổi thông tin
giữa các hệ thống – mạng LAN và mạng MAN-các đặc tính chung - phần 3: các cầu nối
điều khiển truy nhập môi trường (MAC)- các hiệu chỉnh về kỹ thuật và nội dung.
ü P802.1w/D10 (C/LM) chuẩn này cũng như chuẩn P802.1t/D10 ở trên, tuy nhiên phần
này nói về quá trình cấu hình lại nhanh.
ü P802.1X/D11(C/LM) nói về điều khiển truy nhập mạng dựa trên cổng.
ü P802.1y (C/LM) nói về cầu nối điều khiển truy nhập môi trường trong mạng
LAN/MAN - bản sửa đổi thứ 3: Các hiệu chỉnh về nội dung và kỹ thuật và được thông qua
vào tháng 12 năm 2005.
ü P802.1aa (C/LM) nói về điều khiển truy nhập mạng dựa trên cổng trong mạng LAN
và mạng MAN

2.1.2. IEEE 802.2 – điều khiển liên kết logic (LLC)
IEEE 802.2 là chuẩn đặc tả tầng LLC (dịch vụ, giao thức) của mạng LAN. Có
3 kiểu giao thức LLC chính được định nghĩa:
ü LLC type 1: Là giao thức kiểu không liên kết, không báo nhận.

thành công nghệ chủ đạo để xây dựng mạng LAN vào những năm 1980. Trải qua hơn hai thập kỷ
phát triển, với mục tiêu xuyên suốt là xây dựng một giao diện mềm dẻo, có độ linh hoạt và tin cậy
lớn, giảm giá thành lắp đặt mạng, thuận tiện cho việc vận hành và bảo dưỡng, đáp ứng được
những đòi hỏi ngày càng cao của mạng chuyển mạch gói, Ethernet ngày nay đã trở nên phổ
biến trong các điểm tập trung lưu lượng của mạng Internet, và tại các kết nối của các máy tính
trong mạng văn phòng. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, tốc độ Ethernet đã được
cải thiện từ Mbps lên Gbps. Song song với nó, cấu hình mạng máy tnh sử dụng công nghệ
Ethernet cũng đã phát triển từ cấu trúc bus dùng chung lên cấu trúc mạng chuyển mạch hình sao.
Đây là những nhân tố quan trọng để xây dựng các mạng máy tính có dung lượng cao, chất lượng
cao, hiệu suất cao, đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng khắt khe của yêu cầu về chất lượng
(QoS).
Do đó, Ủy ban IEEE 802 đã chuẩn hóa Ethernet thành IEEE 802.3. IEEE 802.3 quy định các
phương thức truy nhập và báo hiệu vật lý cho các kỹ thuật mạng MAN và LAN hữu tuyến theo
CSMA/CD. Theo đó, cấu trúc mạng hình sao, hình thức nối dây cáp xoắn (twisted pair) của
Ethernet đã trở thành công nghệ LAN được sử dụng rộng rãi nhất từ thập kỷ 1990 đến nay. Nó đã
thay thế các chuẩn LAN cạnh tranh khác như Ethernet cáp đồng trục (coaxial cable), Token Ring,
FDDI và ARCNET.

-20-


Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu

Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, tốc độ kết nối trong Ethernet không ngừng
được

nâng cao. Vào năm 1995, Fast Ethernet ra đời, IEEE dùng 802.3u để quy chuẩn cho các tiêu chí có


ü

P802.3ah (C/LM) về kỹ thuật thông tn - viễn thông và quá trình trao đổi thông tin

giữa các hệ thống – mạng LAN và mạng MAN.
ü

P1802.3/D3.2 (C/LM) nói về phương pháp kiểm tra phù hợp cho các chuẩn của IEEE

về mạng LAN và MAN.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây, Wi-Fi dạng LAN không dây được chuẩn hóa bởi bộ têu
chuẩn IEEE 802.11 đã được sử dụng bên cạnh hoặc thay thế cho Ethernet trong nhiều cấu hình
mạng.
Một số thông tin thêm về các quy định về mạng khung dữ liệu IEEE 802.3 quy định một số loại
mạng có đường truyền vật lý như sau:

-20-


Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu

Hình 2.1: Một số loại mạng Ethernet với đường truyền vật lý
Ví dụ về một mạng Ethernet:

Hình 2.2: Ví dụ về một mạng Ethernet

-21-