Đại học Cơng nghệ Thơng 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. Ngơ Hán Chiêu

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 khơng dây.......................................................................25
2.2.1.

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

2.2.2.

IEEE 802.15 – Công nghệ Bluetooth, ZigBee – mạng WPAN...............................26

2.2.3.

IEEE 802.16 – công nghệ WiMAX – mạng WMAN............................................. 29

2.2.4.

IEEE 802.20.............................................................................................................34


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 mơ hình OSI của chuẩn IEEE 802.11...............................39

3.2.3.

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

3.2.4.

Các chứng thực mức MAC......................................................................................43

3.2.5.

Phân đoạn và Tái hợp..............................................................................................43

3.2.6.

Các không gian khung Inter (Inter Frame Space)...................................................44

3.2.7.


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.

Các tiêu chuẩn trong bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11.......................................................... 56
-1-


Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu

3.4.1.

IEEE 802.11.............................................................................................................56


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

3.5.4.

WPA2.......................................................................................................................76

3.5.5.

Trạng thái bảo mật mạng WLAN............................................................................84

3.5.6.

Các ví dụ kiến trúc bảo mật mạng WLAN..............................................................85

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 khơng 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 hồn thành đề tài này.

-5-


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
Bảng 3.1. So sánh các lớp vật lý của chuẩn IEEE 802.11...............................................................39
Bảng 3.2: Tổng kết các cách dùng địa chỉ.......................................................................................54
Bảng 3.3: Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu của 802.11n.......................................................................64
Bảng 3.4: Các đặc điểm kỹ thuật của IEEE 802.11n......................................................................66
Bảng 3.5. Các đặc tính của các kiến trúc bảo mật mạng WLAN....................................................88

HÌNH VẼ
Hình 1.1: Mơ hình phân tầng của mạng LAN.................................................................................16
Hình 1.2: Quan hệ giữa một số chuẩn IEEE và mơ hình OSI.........................................................16
Hình 1.3: Các thí vụ về cách tiếp cận đối với mơ hình OSI...........................................................17
Hình 2.1: Một số loại mạng Ethernet với đường truyền vật lý.......................................................21
Hình 2.2: Ví dụ về một mạng Ethernet...........................................................................................21
Hình 2.3: Vịng RPR........................................................................................................................25
Hình 2.4: Các lĩnh vực ứng dụng ZigBee........................................................................................29
Hình 2.5: Wimax Relay...................................................................................................................31



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


THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
0-9
100VG (Voice Grade) AnyLan
100VGAnyLAN

Một loại công nghệ mạng

3G
thế hệ thứ 3

Third-Generation

Công nghệ truyền thông

4G
thế hệ thứ 4

Fourth-Generation

Công nghệ truyền thông
A

ADSL



Body Area Network Technologies

Một loại công

nghệ truyền thông BS

Base Station

Trạm phát
BSS

Basic Service Set

Tập dịch vụ cơ sở
C

CCK
mã bù

Complementary Code Keying

CSMA/CD

Carrier Sense Multiple Access/
Collision Avoidance

Kỹ thuật điều chế khóa
Đa truy nhập cảm nhận sóng
mạng nhắm tránh xung đội

u
t
e
d
s
y
s
t
e
m
H

ệ thống phân tán DSSS
Directed Sequence Spread Spectrum
phổ chuỗi trực tiếp
E

Trải


EV-DO

Cơng nghệ phát triển tối ưu hóa dữ liệ u

Evolution-Data Optimized
F

FDDI

Fiber Distributed Data Interface

Học Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử

Engineers
IP

Internet Protocol

Giao thức liên mạng

ISL

Inter-Switch Link

Các giao thức Cisco Inter-Switch Link

ISO

International Organization for

Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế

Standardization
L
LAN

Local Area Network

Mạng máy tính cục bộ

LLC

Multi Input Multi Output

Kỹ thuật phân chia đa đường

MPLS

Multi Protocol Label Switching

Một loại công nghệ truyền thông
O
OSI

Open Systems Interconnection Reference

Mơ hình tham chiếu kết nối các hệ
thống mở

Q
QoS

Quality of Service

Chất lượng dịch vụ

QPDS

Queued-Packet, Distributed-Switch

Một kỹ thuật trải phổ cải tiến từ
OFDMA

SS

Sucriber Station

Người sử dụng

TAG

Technical AdviSory Group

Một tổ chức
T

TV

Television

Truyền hình
U

UMTS

Universal Mobile Telecommunications

Là mạng di động thế hệ thứ 3

System

Wireless Metropolitan Area Network

Mạng LAN không dây
Mạng không dây định vị đô thị hay đơ
giản là mạng MAN không dây Wi-Fi đa ph
Mạng không dây cá nhân
Mạng không dây vùng địa lý

WMM
Wi-Fi Multimedia
WPAN
Wireless
WRAN
Personnal Area Network Wireless Regional Area Network

-14-


NỘI DUNG
1. Chương I: Tổng quan về tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802
Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về tổ chức IEEE và các họ chuẩn IEEE 802 cũng như
các thông tin liên quan đến họ chuẩn này.
Mục đích thấy được:
✓ Sơ lược về tổ chức IEEE và họ tiêu chuẩn IEEE 802.
✓ Các bộ tiêu chuẩn đã và đang được chuẩn hóa.
Phạm vi: Khơng đi sâu vào chi tiết về tổ chức IEEE và các tiêu chuẩn cụ thể, mà chỉ nêu lên
khái niệm sơ lược, cách tiếp cận cũng như hiện trạng của các tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802.
1.1.

Giới thiệu về tổ chức IEEE

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 dịng 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
và tầng vật lý của mơ hình 7 tầng OSI). Thực tế, IEEE 802 chia tầng liên kết dữ liệu OSI thành hai
tầng con LLC (điều khiển logic liên kết) và MAC (điều khiển truy cập môi trường truyền). Cụ thể,
ta có thể liệt kê như sau:
✓ Tầng liên kết dữ
liệu o Tầng con
LLC o Tầng con
MAC
✓ Tầng vật lý
Họ chuẩn IEEE 802 được bảo trì bởi LMSC (Ban Tiêu Chuẩn LAN/MAN IEEE 802) được
thành lập năm 1980. LMSC đã phát triển rất nhiều tiêu chuẩn cho mạng LAN/MAN trong đó phổ

-16-


biến nhất là các tiêu chuẩn dành cho họ Ethernet, Token Ring, mạng LAN khơng dây. Mỗi lĩnh
vực có một Working Group độc lập tập trung nghiên cứu.

-17-


Lĩnh vực nghiên cứu
Trạng thái hoạt động
IEEE 802.1
Các giao thức LAN tầng cao Điều khiển liên kết logic Ethernet
IEEE 802.2
Token Bus
IEEE 802.3
Token Ring
Đã ngừng phát triển
IEEE 802.4
IEEE 802.5
Đã giải tán


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


IEEE 802.15

Đã giải tán

Wireless PAN

IEEE 802.15.1

Bluetooth certification

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


Hình 1.1: Mơ 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 mơ tả sẽ so sánh vị trí tương đối của một số chuẩn IEEE 802.x trên khi so
sánh với mơ hình OSI:

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

-16-


Hình 1.3: Các thí vụ về cách tiếp cận đối với mơ hình OSI
2. Chương II: Một số chuẩn thơng dụng trong họ chuẩn IEEE 802
Trong chương này sẽ trình bày chung về các bộ tiêu chuẩn trong họ chuẩn IEEE 802 và nhấn
mạnh một số chuẩn quan trọng, được áp dụng rộng rãi trong cuộc sống.
Mục đích thấy được:
✓ Sơ lược về các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802.
✓ Đặc điểm, tính chất của các bộ tiêu chuẩn quan trọng.
Phạm vi: Không đi sâu vào chi tiết các chuẩn thơng thường, khơng quan trọng. Trong khi đó,
đào sâu vào các chuẩn quan trọng, có ứng dụng rộng rãi.
2.1. Chuẩn hóa mạng LAN/MAN hữu tuyến
Bao gồm các bộ chuẩn IEEE 802.1, .2, .3, .4, .5, .6, .9, .12, .14, .17. Những bộ chuẩn này chủ
yếu chuẩn hóa về mạng LAN/MAN hữu tuyến, về công nghệ Ethernet cũng như các phương thức
truy nhập và báo hiệu vật lý cho các cho các công nghệ mạng LAN/MAN hữu tuyến gồm: Token
Bus, Token Ring, DQDB, các dịch vụ tích hợp, ưu tiên theo yêu cầu.

✓ 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 thơng qua vào tháng 12
năm 2005.
✓ 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:
✓ LLC type 1: Là giao thức kiểu không liên kết, không báo nhận.
✓ LLC type 2: Là giao thức kiểu có liên kết.
✓ LLC type 3: Là giao thức dạng khơng liên kết, có báo nhận.
Các giao thức này được xây dựng dựa theo phương thức cân bằng của giao thức HDLC và có
các khn dạng dữ liệu và các chức năng tương tự, đặc biệt là trong trường hợp LLC – type 2.
Hiện tại, bộ tiêu chuẩn này khơng cịn hoạt động nữa.

2.1.3.

IEEE 802.3 – tiêu chuẩn cho công nghệ Ethernet


Với địi hỏi nối mạng các máy tính với nhau, mạng LAN đã ra đời. Cùng với đó là các bộ giao
thức cho phép kết nối LAN (FDDI, TokenRing,…) ra đời theo tuy nhiên phát triển nhất vẫn là
Ethernet.
Ethernet là một họ lớn và đa dạng gồm các công nghệ mạng dựa khung dữ liệu (frame-based)
dành cho mạng LAN. Ethernet định nghĩa một loạt các chuẩn nối dây và phát tín hiệu cho tầng vật
lý, hai phương tiện để truy nhập mạng tại phần MAC (điều khiển truy nhập môi trường truyền dẫn)
của tầng liên kết dữ liệu (data-link), và một định dạng chung cho việc đánh địa chỉ.


Chuẩn IEEE 802.3af-2003, chuẩn này cũng như chuẩn IEEE 802.3-2002 nhưng nói
về cơng suất thiết bị đầu cuối số liệu (DTE) qua giao diện độc lập với môi trường (MDI).

✓

Chuẩn IEEE 802.3aj-2003, chuẩn này cũng như hai chuẩn trên nhưng phần này nói về
q trình bảo dưỡng trong mạng.

✓

Chuẩn 802.3ak-2004, chuẩn này nói về các tham số quản lý và lớp vật lý cho hoạt
động tại tốc độ 10 Gb/s, loại 10GBase-CX4.

✓

P802.3ah (C/LM) về kỹ thuật thơng tin - viễn thơng và q trình trao đổi thông tin giữa
các hệ thống – mạng LAN và mạng MAN.

✓

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 tiêu

chuẩn IEEE 802.11 đã được sử dụng bên cạnh hoặc thay thế cho Ethernet trong nhiều cấu hình
mạng.
Một số thơng 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: