LUẬN văn VIỄN THÔNG nghiên cứu về bảo mật cho WLAN

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
MỤC LỤC
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT i
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I 1
TỔNG QUAN VỀ WLAN 1
1.1 Giới thiệu 1
1.2 Kiến trúc WLAN 2
1.2.1 Một BSS độc lập là một mạng adhoc 3
1.2.2 Khái niệm hệ thống phân phối 3
1.2.3 Khái niệm vùng 4
1.2.4 Tích hợp LAN hữu tuyến 5
1.2.5 Cấu hình mạng WLAN 6
1.2.5.1 Cấu hình WLAN độc lập 6
1.2.5.2 Cấu hình WLAN cơ sở 7
1.2.5.3 Cấu hình WLAN hoàn chỉnh 9
1.3 Các thành phần cấu thành một hệ thống WLAN 9
1.3.1 Card giao diện vô tuyến 9
1.3.2 Các điểm truy nhập vô tuyến 9
1.3.3 Cầu nối vô tuyến từ xa 10
1.4 Mô hình tham chiếu WLAN IEEE 802.11 11
1.4.1 Phân lớp MAC 12
1.4.1.1 Các dịch vụ MAC 12
1.4.1.2 Khuôn dạng khung tổng quát 13
1.4.1.3 Chức năng phân lớp MAC 21
Dương Trọng Chữ, D2001VT
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
1.4.2 Phân lớp PHY 24
1.4.2.1 Các chức năng lớp vật lý 24
1.4.2.2 Dịch vụ 25
1.4.2.3 Lớp vật lý trải phổ nhảy tấn FHSS PHY 25

1.4.2.4 Lớp vật lý trải phổ chuỗi trực tiếp 26
1.4.2.5 Lớp vật lý hồng ngoại 27
1.4.2.6 Lớp vật lý ghép kênh theo tần số trực giao 29
1.5 Tổng kết 30
CHƯƠNG II 33
BẢO MẬT MẠNG VÀ INTERNET 33
2.1 Tổng quan về các mô hình mạng 33
2.1.1 Mô hình TCP/IP 33
2.1.2 Mô hình OSI 34
2.1.3 Các thiết bị kết nối sử dụng trong mạng 35
2.1.3.1 Chuyển mạch 35
2.3.1.2 Bộ lặp 36
2.3.1.3 Cầu nối 36
2.3.1.4 Router 36
2.3.1.5 Gateway 37
2.2 Những nguy hiểm từ môi trường ngoài tới hoạt động của mạng 37
2.3 Bảo mật mạng 38
2.3.1 Chính sách bảo mật 38
2.3.1 Các cơ chế và dịch vụ bảo mật 40
2.3.2 Bảo mật môi trường vật lý 41
2.3.3 Nhận dạng và nhận thực 44
Dương Trọng Chữ, D2001VT
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
2.3.3.1 I& A dựa trên những gì người sử dụng biết 46
2.3.3.2. I&A dựa trên sở hữu của người sử dụng 47
2.3.3.3 I&A dựa trên việc xác định cái gì thuộc về người sử dụng 51
2.3.3.4 Nhận thực 54
2.3.4 Tường lửa 58
2.3.4.1. Giới thiệu 58
2.4.3.2 Bảo mật tường lửa và các khái niệm 60

2.4.3.3 Các kiến trúc tường lửa 63
CHƯƠNG III 65
BẢO MẬT TRONG WLAN 65
3.1 Giới thiệu 65
3.2 Cơ sở bảo mật 802.11 65
3.2.1 Tập dịch vụ ID (SSID) 65
3.2.2 Giao thức bảo mật tương đương hữu tuyến (WEP) 66
3.2.3 Lọc địa chỉ MAC 68
3.3 Những đe doạ an ninh mạng 68
3.3.1 Những nguy hiểm cho an ninh mạng 68
3.3.2 Mô hình bảo mật WLAN 69
3.3.2.1 Lưu lượng (dòng) thông thường 69
3.3.2.2. Sự đánh chặn 70
3.3.2.3 Sự làm giả mạo 73
3.3.2.4 Sửa đổi 77
3.3.2.5 Phúc đáp 78
3.3.2.6 Sự phản ứng 79
3.3.2.7 Ngắt 80
Dương Trọng Chữ, D2001VT
Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
3.3.2.8 Sự phủ nhận 81
3.4 Kiến trúc mạng 81
3.4.1 Kiến trúc mạng điển hình với WLAN thêm vào 81
3.4.2 Kiến trúc mạng điển hình với một WLAN và tường lửa vô tuyến bổ sung.82
3.5 Chính sách bảo mật - Miền các tuỳ chọn 83
3.5.1 Truy nhập công cộng 84
3.5.2 Điều khiển truy nhập cơ bản 85
3.5.3 Các phương thức bảo mật 802.11 ngoài WEP 85
3.5.4 802.11 Phương pháp bảo mật ngoài WPA 86
3.5.5 802.1x và EAP—bảo mật cấp cao 86

3.5.6 Nhận thực cổng mạng 802.1x : 86
3.5.7 Giao thức nhận thực mở rộng (EAP) 87
3.5.7.1 Giới thiệu 87
3.5.7.2. Giao thức nhận thực có thể mở rộng điểm tới điểm (EAP) 88
3.5.7.3 Cấu hình khuôn dạng tùy chọn 89
3.5.7.4 Khuôn dạng gói tin 89
3.5.7.5 Các loại Request /Response EAP ban đầu 92
KẾT LUẬN 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 96
Dương Trọng Chữ, D2001VT
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
ACK ACKnowledgment Bản tin xác nhận
AID Association Chỉ số liên lạc
AP Access Point Điểm truy nhập
BSA Basic Service Area Vùng dịch vụ cơ sở
BSS Basic Service Set Nhóm dịch vụ cơ sở
BSSID Basic Service Set Identification Nhận dạng nhóm dịch vụ cơ sở
CCA Clear Chanel Assessment Cơ chế xác định kênh rỗi
CF Contention Free Chế độ không tranh chấp
CFP Contention – Free Period Khoảng thời gian không tranh
chấp
CID Connection Identifier Chỉ số kết nối
CP Contention Period Khoảng thời gian tranh chấp
CRC Cyclic Redundancy Code Mã dư vòng
CS Carrier Sence Cảm nhận sóng mang
CTS Clear To Send Bản tin sẵn sàng nhận
CW Contention Window Cửa sổ tranh chấp
DA Destination Address Địa chỉ đích
DBPSK Differential Binary Phase Shift

Keying
Khoá dịch pha nhị phân vi
phân
DCE Data Communication Equipment Thiết bị liên lạc dữ liệu
DCF Distributed Coordination Fuction Cơ chế truy nhập kênh chức
năng phối hợp phân phối
DIFS Distributed Interframe Sapce Khoảng trống liên khung phân
phối
DLL Data Link Layer Tầng liên kết dữ liệu
DQPSK Differential Quadrature Phase Shift
Keying
Khoá dịch pha cầu phương vi
phân
DS Distribution System Hệ thống phân phối
DSAP Destination Service Access Ponit Điểm truy nhập dịch vụ đích
DSM Distribution System Medium Môi trường hệ thống phân phối
DSS Distribution System Sevice Dịch vụ hệ thống phân phối
DSSS Direct Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp
DTIM Delivery Traffic Indication
Message
Bản tin chỉ thị lưu lượng phát
EIFS Extended Interframe Space Không gian liên khung mở
rộng
EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức nhận thực có thể mở
rộng
ESS Extended Sevice Set Tập dịch vụ mở rộng
Dương Trọng Chữ, D2001VT
i
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
FC Frame Control Điều khiển khung

FCS Frame Check Sequence Chuỗi kiểm tra khung
FER Frame Error Ratio Tỷ lệ lỗi khung
FH Frequency Hopping Nhảy tần
FHSS Frequency – Hopping Spread
Spectrum
Trải phổ nhảy tần
IBSS Indipendent Basic Service Set Tập dịch vụ cơ sở độc lập
ICV Integrity Check Value Giá trị kiểm tra tính toàn vẹn
IDU Interface Data Unit Đơn vị dữ liệu giao diện
khung
IFS InterFrame Sapce Không gian liên khung
IR InfRared Hồng ngoại
IV Initialization Vector Vector khởi tạo
I&A Indentity & Authentication Nhận dạng và Nhận thực
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LLC Logical Link Control Điều khiển liên kết logic
LME Layer Managent Entity Thực thể quản lý tầng
LRC Long Retry Count Đếm số lần gửi lại với kích
thước khung dài
lsb Least significant bit Bit trọng số thấp nhất
MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi
trường
MDF Managent – Defined Field Trường định nghĩa kiểu bản tin
quản lý
MIB Manage Information Base Cơ sở thông tin quản lý
MLME MAC sublayer Management Entity Thực thể quản lý phân lớp
MAC
MMPDU MAC Management Protocol Data
Unit
Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC

Msb Most sisnificant bit Bit trọng số lớn nhất
MSDU MAC Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC
NAV Network Allocation Vector Vector cấp phát mạng
PC Point Coordinator Bộ phối hợp điểm
PCF Point Coordination Fuction Chức năng phối hợp điểm
PDU Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức
PHY PHYsical (Layer) Lớp vật lý
PHY-SAP PHYsical Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ lớp vật
lý
PIFS Point (coording fuction) Interframe
Space
Không gian liên khung điểm
PLCP Physical Layer Convergence Giao thức hội tụ lớp vật lý
Dương Trọng Chữ, D2001VT
ii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Thuật ngữ viết tắt
Protocol
PLME Physical Layer Management Entity Thực thể quản lý tần vật lý
PMD Physical Medium Dependent Phụ thuộc môi trường vật lý
PMD –
SAP
Physical Medium Dependent
Service Acess Point
Điểm truy nhập phụ thuộc môi
trường vật lý
PPDU PLCP Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PLCP
PPM Pulse Position Modulation Điều chế vị trí xung
PRNG Pseudo – Random Number
Generator
Bộ phát số giả ngẫu nhiên

PS Power Save Chế độ tiết kiệm nguồn
PSDU PLCP SDU Đơn vị dữ liệu dịch vụ PLCP
RA Receiver Adress Địa chỉ phía thu
RF Radio Frequency Tần số vô tuyến
RTS Request To Sent Yêu cầu gửi
Rx Receive or Receiver Phía thu
SA Source Address Địa chỉ nguồn
SAP Service Access Point Điểm truy nhập dịch vụ
SDU Service Data Unit Đơn vị dữ liệu dịch vụ
SSID Service Set ID Tập dịch vụ ID
SFD Start Frame Delimiter Trường ranh giới bắt đầu
khung
TKIP
Temporary Key Indentity Protocol Giao thức nhận dạng khoá tạm
thời
WEP Wireless Equivalency Privacy Bảo mật tương đương hữu
tuyến
Dương Trọng Chữ, D2001VT
iii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Chương I.Tổng quan về WLAN
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cuộc cách mạng công nghệ thông tin và viễn thông đã phát triển
vô cùng mạnh mẽ, những thành tựu của nó đã có những ứng dụng to lớn, và trở
thành một phần quan trọng trong cuộc sống của chúng ta.
Mạng viễn thông mà tiêu biểu là Internet đã kết nối mọi người trên toàn thế
giới, cung cấp đa dịch vụ từ Chat, e – mail, VoIP, hội nghị truyền hình, các thông
tin khoa học kinh tế, giáo dục… Truy cập Internet trở thành nhu cầu quen thuộc
đối với mọi người.
Tuy nhiên, để có thể kết nối Internet người sử dụng phải truy nhập Internet
từ một vị trí cố định thông qua một máy tính kết nối vào mạng. Điều này đôi khi

gây ra rất nhiều khó khăn cho những người sử dụng khi đang di chuyển hoặc đến
một nơi không có điều kiện kết nối vào mạng.
Xuất phát từ yêu cầu mở rộng Internet để thân thiện hơn với người sử dụng.
WLAN đã được nghiên cứu và triển khai ứng dụng trong thực tế, với những tính
năng hỗ trợ đáp ứng được băng thông, triển khai lắp đặt dễ dàng, và đáp ứng được
các yêu cầu kĩ thuật, kinh tế.
Khi nghiên cứu và triển khai ứng dụng công nghệ WLAN, người ta đặc biệt
quan tâm tới tính bảo mật an toàn thông tin của nó. Do môi trường truyền dẫn vô
tuyến nên WLAN rất dễ bị rò rỉ thông tin do tác động của môi trường và đặc biệt
là sự tấn công của các Hacker.
Do đó, đi đôi với phát triển WLAN phải phát triển các khả năng bảo mật
WLAN an toàn, để cung cấp thông tin hiệu quả, tin cậy cho người sử dụng.
Từ những yêu cầu đó đề tài đã hướng tới nghiên cứu về bảo mật cho
WLAN, nội dung của đề tài gồm ba chương như sau :
Chương I : Tổng quan về WLAN
Chương II : Bảo mật mạng và Internet.
Chương III : Bảo mật WLAN
Dương Trọng Chữ, D2001VT
1
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ WLAN
1.1 Giới thiệu
Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ thông tin, viễn
thông ngày nay các thiết bị di động công nghệ cao như máy tính xách tay laptop,
máy tính bỏ túi palm top, điện thoại di động, máy nhắn tin… không còn xa lạ và
ngày càng được sử dụng rộng rãi trong những năm gần đây. Nhu cầu truyền thông
một cách dễ dàng và tự phát giữa các thiết bị này dẫn đến sự phát triển của một
lớp mạng di động không dây mới, đó là mạng WLAN. WLAN cho phép duy trì
các kết nối mạng không dây, người sử dụng duy trì các kết nối mạng trong phạm
vi phủ sóng của các điểm kết nối trung tâm. Phương thức kết nối mới này thực sự

đã mở ra cho người dử dụng một sự lựa chọn tối ưu, bổ xung cho các phương thức
kết nối dùng dây.
WLAN là một hệ thống truyền thông dữ liệu linh hoạt được thực hiện như
một sự mở rộng, hay sự thay đổi của mạng LAN hữu tuyến. Mạng WLAN là mạng
dữ liệu, có thể thay thế hoặc mở rộng mạng cáp đồng, sử dụng các công nghệ tần
số vô tuyến RF hay hồng ngoại để truyền và nhận số liệu qua không gian, tối thiểu
hoá nhu cầu kết nối hữu tuyến. WLAN cung cấp tất cả các chức năng và ưu điểm
của một mạng LAN truyền thống như Ethernet hay Ring mà không bị giới hạn bởi
cáp. Vì vậy, WLAN kết hợp được việc kết nối truyền số liệu với tính di động của
người sử dụng.
WLAN khác với các mạng diện rộng vô tuyến W-WAN truyền thông tin số
qua hệ thống các tế bào hoặc gói vô tuyến. Các hệ thống WAN vô tuyến phủ sóng
với khoảng cách lớn và chi phí lớn bao gồm các cơ sở hạ tầng, cung cấp các tốc độ
dữ liệu thấp và yêu cầu khách hàng phải trả tiền băng tần truyền dẫn theo thời gian
sử dụng hoặc theo việc sử dụng.
Các mạng WLAN cung cấp truy nhập không dây với tốc độ lớn hơn 1
Mbps cho cả môi trường trong nhà và ngoài trời. Các WLAN cũng cho phép thực
hiện dễ dàng các dịch vụ quảng bá và đa địa chỉ cho dù các dịch vụ này phải được
bảo vệ tránh các truy nhập không được phép.
Trong khi chi phí cho việc triển khai mạng LAN truyền thống chủ yếu là ở
các thiết bị kết nối mà đôi khi chi phí này vượt quá chi phí phần cứng và phần
mềm của máy tính thì việc triển khai WLAN loại bỏ được các chi phí nhân công
và thiết bị dây cáp. Đồng thời, WLAN cũng linh hoạt hơn trong xây dựng lại cấu
hình hoặc mở rộng các nút mạng, do đó chi phí cho tương lai sẽ không nhiều và dễ
dàng triển khai hơn. Sự phát triển ngày càng tăng nhanh của các máy tính xách tay
nhỏ gọn hơn, hiện đại hơn.và rẻ hơn đã thúc đẩy sự tăng trưởng rất lớn trong công
nghiệp WLAN những năm gần đây.
Ứng dụng lớn nhất của WLAN là việc áp dụng WLAN như một giải pháp
tối ưu cho việc sử dụng Internet. Mạng WLAN được coi như một thế hệ mạng
truyền số liệu mới cho tốc độ cao được hình thành từ hoạt động tương hỗ của cả

mạng hữu tuyến hiện có và mạng vô tuyến. Mục tiêu của việc triển khai mạng
WLAN cho việc sử dụng internet là để cung cấp các dịch vụ số liệu vô tuyến tốc
độ cao và tạo nên sự hình thành của “mạng toàn IP”.
1.2 Kiến trúc WLAN
Kiến trúc WLAN bao gồm một số thành phần tương tác với nhau để cung
cấp WLAN hỗ trợ khả năng di động của các trạm một cách trong suốt với các lớp
cao hơn.
Nhóm dịch vụ cơ bản BSS là một khối xây dựng cơ bản của WLAN. Hình
1-1 biểu diễn hai BSS, mỗi BSS có hai trạm là các thành phần của BSS.
Có thể xem như hình oval sử dụng để minh họa một BSS là một vùng bao
phủ trong đó các trạm thành phần của BSS có thể duy trì liên lạc. Nếu một trạm di
chuyển ra ngoài BSS của nó, nó sẽ không liên lạc trực tiếp được với các thành
viên khác của BSS.
Hình 1-1 Các dịch vụ cơ sở BSS
1.2.1 Một BSS độc lập là một mạng adhoc
Một BSS độc lập là loại cơ bản nhất của WLAN. Cấu hình WLAN nhỏ
nhất có thể chỉ gồm 2 trạm.
Hình 1-1 biểu diễn hai trạm BSS độc lập (IBSS). Có thể hoạt động ở chế độ
này khi các trạm WLAN có thể liên lạc trực tiếp. Bởi vì loại WLAN này thường
được xây dựng mà không có kế hoạch trước. Loại này thường được xem là mạng
adhoc.
Liên lạc giữa một STA và một BSS là hoàn toàn động, các STA có thể bật
máy, tắt máy, chạy trong một khoảng nào đó hoặc chạy ra ngoài vung phục vụ. Để
trở thành một thành viên của một BSS cơ sở, một trạm sẽ được đưa vào trạng thái
“liên lạc” (“associated”). Các trạng thái “liên lạc” này là động và liên quan tới việc
sử dụng các dịch vụ hệ thống phân phối (DSS).
1.2.2 Khái niệm hệ thống phân phối
Thành phần kiến trúc sử dụng để kết nối các BSS với nhau là Hệ thống
phân phối (DS – Distribution System).
WLAN phân tách một cách logic môi trường vô tuyến (WM) với môi

trường hệ thống phân phối (DSM). Mỗi môi trường logic được sử dụng cho các
mục đích khác nhau bởi một thành phần kiến trúc khác nhau. WLAN không đòi
hỏi các môi trường này là phải giống nhau hay khác nhau.
Nhận biết được các môi trường khác biệt một cách logic là vấn đề chính để
hiểu được sự linh hoạt của kiến trúc. Kiến trúc WLAN là hoàn toàn độc lập với
các tính chất vật lý của lớp vật lý triển khai.
Một DS cho phép hỗ trợ các thiết bị di động bằng cách cung cấp các dịch
vụ logic cần thiết giám sát địa chỉ để chuyển đổi đích và tích hợp nhiều BSS.
Hình 1-2 : Các hệ thống phân phối DS và các điểm truy nhập AP
Một điểm truy nhập (AP-Access Point) là một STA cung cấp khả năng truy
nhập tới DS bằng cách cung cấp các dịch vụ bổ sung để nó hoạt động như một
STA.
Hình 1-2 bổ sung các thành phần hệ thống phân phối DS và điểm truy nhập
AP.
Dữ liệu di chuyển giữa một BSS và DS qua một AP. Chú ý rằng tất cả các
AP cũng là các STA; do vậy chúng là các thực thể có thể đánh địa chỉ. Các địa chỉ
được AP sử dụng để trao đổi thông tin trên môi trường vô tuyến WM và trên môi
trường hệ thống phân phối DSM không nhất thiết phải giống nhau.
1.2.3 Khái niệm vùng
Với lớp vật lý PHY vô tuyến, các vùng bao phủ không tồn tại. Các tính chất
lan truyền là động và không dự đoán trước được. Những thay đổi nhỏ về mặt vị trí
và hướng đi có thể gây ra sự khác biệt lớn về cường độ tín hiệu. Các ảnh hưởng
tương tự xảy ra khi STA là một trạm cố định hoặc di động (một thực thể có thể tác
động tới độ lan truyền từ trạm này đến trạm khác khi di chuyển ).
Trong khi các khái niệm nhóm trạm là chính xác thì để thuận tiện thì người
ta hay gọi chúng là các “vùng”.
1.2.4 Tích hợp LAN hữu tuyến
Để tích hợp WLAN với LAN hữu tuyến truyền thống, một thành phần kiến
trúc logic được đưa ra là thành phần cổng.
Cổng là một điểm logic tại đó các MSDU từ một mạng tích hợp không phải

là WLAN đi vào hệ thống phân phối DS của WLAN. Ví dụ, một cổng được biểu
diễn trên Hình 1-3 kết nối tới một mạng LAN hữu tuyến.
Tất cả các dữ liệu từ một mạng LAN truyền thống đi vào kiến trúc mạng
WLAN qua thiết bị cổng. Cổng cung cấp khả năng tích hợp logic giữa một kiến
trúc WLAN và các mạng LAN truyền thống đã có. Có thể một thiết bị cung cấp cả
hai chức năng AP và cổng; điều này xảy ra trong trường hợp khi một DS được
thực thi từ các thành phần của mạng LAN 802.
Trong IEEE802.11, kiến trúc ESS (các AP và DS) cung cấp phân đoạn lưu
lượng và mở rộng khoảng cách. Các kết nối logic giữa WLAN và các mạng LAN
khác qua cổng. Các cổng kết nối giữa môi trường hệ thống phân phối DSM và môi
trường LAN được tích hợp với nhau.
Hình 1-3 Kết nối với các mạng LAN khác
1.2.5 Cấu hình mạng WLAN
1.2.5.1 Cấu hình WLAN độc lập
Về cơ bản, hai máy tính được trang bị thêm Card adapter vô tuyến có thể
hình thành một mạng độc lập khi chúng ở trong dải tần của nhau. Với các hệ điều
hành dùng đang được sử dụng rộng rãi như Windows 95, Windows NT có thể cài
đặt cấu hình mạng này một cách dề dàng. Đây là cấu hình mạng ngang cấp hay
còn gọi là mạng ad hoc. Các mạng hình thành theo nhu cầu như vậy không cần
thiết phải quản lý hay thiết lập cấu hình từ trước. Nút di động có thể truy cập vào
các tài nguyên của các máy khác mà không phải qua một máy chủ trung tâm. Cấu
hình mạng độc lập được mô tả như Hình 1.4
Cấu hình độc lập này cung cấp kết nối đồng mức, trong đó các nút di động
trao đổi thông tin trực tiếp với nhau thông qua các bộ biến đổi vô tuyến. Vì các
mạng ad-hoc này có thể thực hiện nhanh và dễ dàng nên chúng thường được thiết
lập mà không cần một công cụ hay kỹ năng đặc biệt nào. Cấu hình mạng này cũng
không cần phải quản trị mạng. Các cấu hình như vậy rất thích hợp sử dụng trong
các hội nghị thương mại hoặc trong các nhóm làm việc tạm thời. Tuy nhiên chúng
có thể có những nhược điểm về vùng phủ sóng bị giới hạn, mọi người sử dụng đều
nghe được lẫn nhau.

Hình 1-4 Cấu hình mạng WLAN độc lập
1.2.5.2 Cấu hình WLAN cơ sở
Một điểm truy nhập có thể mở rộng khoảng cách giữa hai WLAN độc lập
khi nó hoạt động như một bộ lặp làm tăng hai lần cự ly giữa các nút di động. Các
điểm truy nhập AP sẽ gắn với mạng đường trục hữu tuyến và giao tiếp với các
thiết bị di động trong vùng phủ sóng của một ô. AP đóng vai trò điều khiển cell và
điều khiển lưu lượng tới mạng (Hình 1.5).
Hình 1-5 Cấu hình WLAN cơ sở
Trong cấu hình WLAN cơ sở, các thiết bị di động không giao tiếp trực tiếp
với nhau mà giao tiếp với các điểm truy nhập.
Như vậy, cấu hình WLAN cơ sở sẽ bao gồm các nút di động được nối vào
mạng hữu tuyến, chuyển dịch từ thông tin vô tuyến sang thông tin hữu tuyến thông
qua một điểm truy nhập. Điểm truy nhập AP có thể là trạm gốc (đối với cơ sở hạ
tầng hữu tuyến) hoặc cầu vô tuyến đối với cơ sở hạ tầng vô tuyến.
Các cell có thể chồng lấn lên nhau khoảng 10-15 % cho phép các trạm di
động có thể di chuyển mà không bị mất kết nối vô tuyến và cung cấp vùng phủ
sóng với chi phí thấp nhất. Các máy trạm sẽ chọn AP tốt nhất để kết nối.
Việc thiết kế WLAN sẽ tương đối đơn giản nếu thông tin về mạng và quản
lý cùng nằm trong một vùng. Một điểm truy nhập nằm ở trung tâm có thể điều
khiển và phân phối truy nhập cho các nút tranh chấp, cung cấp truy nhập phù hợp
với mạng đường trục, ấn định các địa chỉ và các mức ưu tiên, giám sát lưu lượng
mạng, quản lý chuyển đi các gói và duy trì theo dõi cấu hình mạng. Tuy nhiên
giao thức đa truy nhập tập trung không cho phép các nút di động truyền trực tiếp
tới nút khác nằm trong cùng vùng với điểm truy nhập như trong cấu hình mạng
WLAN độc lập. Trong trường hợp này, mỗi gói sẽ phải được phát đi 2 lần (từ nút
phát gốc và sau đó là điểm truy nhập) trước khi nó tới nút đích, quá trình này sẽ
làm giảm hiệu quả truyền dẫn và tăng trễ truyền dẫn. Tuy nhiên các hệ thống như
vậy thường cung cấp các thông lượng dữ liệu cao hơn, vùng phủ sóng rộng hơn và
có thể phục vụ các lưu lượng video, thoại với thời gian thực. Ngoài ra một điểm
truy nhập nằm ở vị trí thích hợp có thể giảm tối thiểu được công suất phát và giải

quyết được các vấn đề của nút ẩn một cách hiệu quả. Vì một số WLAN sử dụng
các giao thức đa truy nhập phân tán như CSMA nên có thể các nút trong mạng cơ
sở yêu cầu chỉ truyền gói tới điểm truy nhập. Sau đó điểm truy nhập sẽ chuyển tiếp
các gói tới đúng địa chỉ đích.
Các bộ lặp có thể được sử dụng để tăng khoảng cách vùng phủ sóng trong
trường hợp kết nối đến mạng đường trục khó thực hiện. Việc này yêu cầu chồng
lấn 50% của AP trên mạng đường trục và bộ lặp. Tốc độ dữ liệu sẽ giảm do thời
gian thu và phát lại(hình 1.6).
Hình 1-6 Cấu hình WLAN dùng bộ lặp
1.2.5.3 Cấu hình WLAN hoàn chỉnh
Hình 1-7 Cấu hình WLAN hoàn chỉnh
1.3 Các thành phần cấu thành một hệ thống WLAN
1.3.1 Card giao diện vô tuyến
Giống như các Card biến đổi thích ứng Card giao diện vô tuyến trao đổi
thông tin với hệ thống điều hành mạng thông qua một bộ điều khiển chuyên dụng,
qua đó cho phép các ứng dụng sử dụng mạng vô tuyến để truyền dữ liệu. Tuy
nhiên nó khác với Card biến đổi thích ứng là không cần bất kỳ dây cáp nào nối
chúng với mạng và cho phép đặt lại các nút mạng mà không cần thay đổi cáp
mạng hoặc thay đổi các kết nối tới các hub.
1.3.2 Các điểm truy nhập vô tuyến
Các vùng phủ sóng được tạo ra xung quanh các điểm truy nhập, các vùng
này liên kết giữa các nút di động và cơ sở hạ tầng hữu tuyến. Nó làm cho WLAN
biến thành một phần mở rộng của mạng hữu tuyến. Vì các điểm truy nhập cho
phép mở rộng các vùng phủ sóng nên WLAN rất ổn định và các điểm truy nhập bổ
xung có thể triển khai ngay trong cả tòa nhà hay khuôn viên trường đại học để tạo
ra các vùng truy nhập vô tuyến rộng lớn. Ngoài chức năng trao đổi thông tin với
các mạng không dây còn lọc lưu lượng và thực hiện các chức năng cầu nối tiêu
chuẩn. Do băng thông ghép đôi giữa hữu tuyến và vô tuyến không đối xứng nên
điểm truy nhập cần phải có bộ đệm thích hợp và các tài nguyên của bộ nhớ. Các
bộ đệm cũng chủ yếu dùng để lưu các gói dữ liệu ở điểm truy nhập khi một nút di

động cố gắng di chuyển khỏi vùng phủ sóng hoặc khi một nut di động đang ở chế
độ công suất thấp.
Các điểm truy nhập trao đổi với nhau qua mạng hữu tuyến để quản lý các
nút di động. Vì các điểm truy nhập được kết nối với mạng hữu tuyến nên mỗi nút
di động sẽ truy nhập vào các tài nguyên của máy chủ cũng như các nút di động
khác. Mỗi điểm truy nhập có thể phục vụ nhiều nút di động, số lượng cụ thể phụ
thuộc và số lượng và bản chất của truyền dẫn. Nhiều ứng dụng thực tế bao gồm
một điểm truy nhập đơn và 15 – 50 nút di động.
Một điểm truy nhập không cần điều khiển truy nhập từ nhiều nút di động
(có nghĩa là nó có thể hoạt động với một giao thức truy nhập ngẫu nhiên phân tán
như là CSMA). Tuy nhiên một giao thức đa truy nhập tập trung được điều khiển
bởi một điểm truy nhập sẽ có nhiều thuận lợi. Các lựa chọn giao diện mạng hữu
tuyến chung tới điểm truy nhập gồm có 10 base2, 10 baseT, modem cáp và
modem ADSL, ISDN. Một số Card giao diện mạng vô tuyến có thể sử dụng kết
hợp với các điểm truy nhập vô tuyến.
Hình 1-8 Điểm truy nhập AP
1.3.3 Cầu nối vô tuyến từ xa
Các cầu vô tuyến từ xa tương tự như các điểm truy nhập trừ trường hợp
chúng được sử dụng cho các kênh bên ngoài. Phụ thuộc vào khoảng cách và vùng
mà có thể cần tới các anten ngoài. Các cầu này được thiết kế để kết nối các mạng
với nhau, đặc biệt trong các toà nhà và xa khoảng 32km. Chúng cung cấp mét lùa
chọn nhanh chóng và rẻ tiền so với lắp đặt cáp hoặc đường điện thoại thuê riêng,
và thường được sử dụng khi các kết nối truyền thống không khả thi (ví dụ qua các
sông, vướng địa hình, các khu vực riêng, đường cao tốc, minh hoạ trong hình 1.3).
Khác với các liên kết cáp và các mạch điện thoại chuyên dụng các cầu vô tuyến có
thể lọc lưu lượng và đảm bảo rằng các mạng được kết nối không mất các lưu
lượng cần thiết.
Hình 1-9 : Cầu nối vô tuyến
1.4 Mô hình tham chiếu WLAN IEEE 802.11
Hệ thống bao gồm hai phần chính

 Phân lớp MAC của lớp liên kết dữ liệu
 Lớp vật lý PHY
Những lớp này tương ứng với các lớp thấp nhất trong mô hình tham chiếu
cơ bản ISO/ IEC của OSI.
Hình 1-10 : Mô hình tham chiếu cơ bản IEEE 802.11
1.4.1 Phân lớp MAC
1.4.1.1 Các dịch vụ MAC
Dịch vụ dữ liệu MAC không đồng bộ:
Dịch vụ này cung cấp cho các thực thể điều khiển liên kết logic LLC ngang
cấp khả năng trao đổi các đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC (MSDU). Để hỗ trợ dịch vụ
này, MAC cục bộ sử dụng các dịch vụ lớp vật lý PHY phía dưới để truyền một bản
tin MSDU tới một thực thể MAC ngang cấp, tại đây nó sẽ được phân phát lên
LLC ngang cấp. Chuyển tải MSDU không đồng bộ được thực hiện trên cở sở phi
kết nối. Không có gì đảm bảo rằng MSDU chấp nhận được phát thành công.
Chuyển tải quảng bá và điểm – đa điểm là một phần của dịch vụ dữ liệu không
đồng bộ do dịch vụ MAC cung cấp. Do các đặc tính của môi trường vô tuyến
WM, các đơn vị dịch vụ dữ liệu MAC MSDU kiểu quảng bá và điểm đa điểm có
thể nhận được một mức chất lượng dịch vụ thấp hơn so với MSDU điểm - điểm.
Tất cả các trạm STA đều hỗ trợ các dịch vụ dữ liệu không đồng bộ. Bởi vì hoạt
động của các chức năng lớp MAC có thể dẫn đến phải sắp xếp lại trật tự một vài
MSDU. Bằng việc lựa chọn lớp dịch vụ mong muốn, mỗi thực thể LLC khởi tạo
truyền các MSDU có thể được điều khiển xem liệu các thực thể MAC có được
phép sắp xếp lại trật tự của các MSDU này.
Dịch vụ bảo mật
Các dịch vụ bảo mật trong WLAN được dịch vụ nhận thực và cơ chế mã
hoá WEP cung cấp. Phạm vi mà dịch vụ bảo mật cung cấp chỉ giới hạn trong
phạm vi trao đổi thông tin giữa trạm tới trạm. Dịch vụ bảo mật mà WLAN WEP
cung cấp là mã hoá các MSDU. Triển khai dịch vụ WEP trên thực tế là hoàn toàn
trong suốt đối với LLC và các lớp khác phía trên phân lớp MAC.
Các dịch vụ bảo mật được WEP cung cấp trong WLAN bao gồm :

 Bảo mật
 Nhận thực
 Điều khiển truy nhập cùng với quản lý lớp.
1.4.1.2 Khuôn dạng khung tổng quát
Khuôn dạng khung MAC bao gồm tập hợp các trường ở một trật tự cố định
trong tất cả các khung. Hình 1-11 mô tả một khuôn dạng khung MAC tổng quát.
Trong đó các trường địa chỉ 2, trường địa chỉ 3, trường điều khiển trật tự khung,
trường địa chỉ 4 và trường thân khung chỉ có trong một số loại khung nhất định
Hình 1-11 Khuôn dạng khung MAC
Trường điều khiển khung
Trường điều khiển khung bao gồm các trường con sau đây : Protocol
Version (Phiên bản giao thức), Type (Loại trường), Subtype, to DS, From DS,
More Fragment, Retry, Power management, More Data, Wired Equipvalent
Privacy (WEP) và trường Order. Khuôn dạng của trường điều khiển khung được
biểu diễn trong Hình 1-12.
Protocol
version
Type Sub
type
To
DS
From
DS
More
frag
Retry Pwr
mng
More
data
WEP Order

Hình 1-12 Trường điều khiển khung
Trường phiên bản giao thức (Protocol Version)
Trường protocol version có độ dài 2 bit có kích thước không thay đổi. Với
tiêu chuẩn IEEE 802.11 giá trị trường bằng 0, các giá trị khác để dự phòng cho các
phiên bản WLAN sau. Giá trị của trường sẽ của trường sẽ tăng dần khi xuất hiện
sự thay đổi cơ bản giữa phiên bản đã sửa đổi với phiên bản trước đó.
Trường Type và Subtype
Trường Type có độ dài 2 bit và Subtype có độ dài 4 bit. Các trường Type
và Subtype đều dùng để xác định chức năng của khung. Có 3 loại khung : khung
điều khiển, khung dữ liệu và khung quản lý. Mỗi loại khung này đều có một số
trường Subtype được định nghĩa trước. Bảng 1-1 biểu diễn sự kết hợp giữa và
Subtype.
Bảng 1-1 Kết hợp giữa trường TYPE và SUBTYPE
Giá trị
trường
Type
Loại trường
Type
Giá trị trường
Subtype
Loại trường Subtype
00 Quản lý 0000 Yêu cầu liên kết
00 Quản lý 0001 Trả lời liên kết
00 Quản lý 0010 Yêu cầu tái liên kết
00 Quản lý 0011 Trả lời tái liên kết
00 Quản lý 0100 Yêu cầu Probe
00 Quản lý 0101 Trả lời Probe
00 Quản lý 0110 – 0111 Dự phòng
00 Quản lý 1000 Beacon
00 Quản lý 1001 Bản tin chỉ thị lưu lượng

thông báo (ATIM)
00 Quản lý 1010 Ngừng liên kết
00 Quản lý 1011 Nhận thực
00 Quản lý 1100 Ngừng nhận thực
00 Quản lý 1101-1111 Dự phòng
01 Điều khiển 0000-1001 Dự phòng
01 Điều khiển 1010 Power Save (PS) – poll
01 Điều khiển 1011 Yêu cầu gửi (RTS)
01 Điều khiển 1100 Sẵn sàng gửi (CTS)
01 Điều khiển 1101 ACK
01 Điều khiển 1110 Contention – free(CF) – End
01 Điều khiển 1111 CF – end +CF-ACK
10 Dữ liệu 0000 Dữ liệu
10 Dữ liệu 0001 Dữ liệu +CF-ACK
10 Dữ liệu 0010 Dữ liệu + CF –poll
10 Dữ liệu 0011 Dữ liệu +CF – Ack+CF-poll
10 Dữ liệu 0100 NULL(không có dữ liệu)
10 Dữ liệu 0101 CF – Ack (không có dữ liệu)
10 Dữ liệu 0110 CF – poll (không có dữ liệu)
10 Dữ liệu 0111 CF–Ack +CF- poll(không có
dữ liệu)
10 Dữ liệu 1000-1111 Dự phòng
10 Dự phòng 0000-1111 Dự phòng
Trường To DS
Trường To DS có chiều dài 1 bit và được thiết lập giá trị là 1 trong các
khung dữ liệu gửi tới cho DS, bao gồm tất cả các loại khung dữ liệu được gửi bởi
các trạm STA liên kết với AP. Trường To DS được thiết lập giá trị là 0 trong tất cả
các khung khác.
Trường From DS
Trường From DS có chiều 1 bit và được thiết lập giá trị là 1 trong tất cả các

khung dữ liệu tồn tại trong DS. Và trường này sẽ có giá trị là 0 trong tất cả các
khung còn lại.
Trường More Fragment (phân mảnh thêm)
Trường phân mảnh thêm có chiều dài một bit và được thiết lập giá trị bằng
1 trong tất cả các khung dữ liệu hoặc trong các khung quản lý có một khung phân
đoạn gửi tiếp theo nằm trong một MSDU hoặc MMPDU.
Trường Retry
Có độ dài một bit và được thiết lập gí trị bằng 1 trong tất cả các khung dữ
liệu hoặc khung quản lý nào phát lại. Và thiết lập giá trị bằng 0 trong tất cả các
khung còn lại. Phía thu sẽ sử dụng chỉ thị này để loại bỏ những khung giống nhau.
Trường power management (quản lý nguồn)
Có độ dài một bit và được sử dụng để chỉ thị chế độ quản lý nguồn STA.
Giá trị của trường này không thay đổi trong các khung xuất phát từ một STA trong
một trật tự trao đổi khung.
Giá trị của trường power management là 0 chỉ ra rằng STA ở trạng thái tiết
kiệm năng lượng, giá trị 0 chỉ ra rằng STA sẽ ở chế độ kích hoạt. Trường này luôn
được thiết lập giá trị 0 trong các khung do AP truyền đi.
Trường More Data (thêm dữ liệu)
Có độ dài một bit, thông báo cho STA đang ở chế độ tiết kiệm năng lượng
biết là có một hay nhiều MSDU, MMPDU gửi tới STA đó đang nằm trong bộ đệm
của AP.
Trường WEP
Có độ dài 1 bit. Nó được thiết lập giá trị 1 nếu trường Frame body chứa
thông tin được xử lý bởi thuật toán WEP. Trường WEP chỉ được thiết lập giá trị 1
trong các khung quản lý và khung dữ liệu có phân loại Subtype và Nhận thực.
Trường WEP được thiết lập giá trị 0 trong tất cả các khung còn lại. Nếu bit WEP
có giá trị 1, khi đó trường Frame Body được giải nén theo thuật toán WEP.
Trường Order
Trường Order có độ dài 1 bit và được thiết lập giá trị 1 trong bất kì khung
dữ liệu nào chứa MSDU, hoặc thành phần của MSDU, được truyền ở lớp dịch vụ

Strictly Ordered.
Trường thời gian/ ID
Trường thời gian/ID có độ dài 16 bit. Nội dung của trường này như sau:
 Trong các khung điều khiển có Subtype loại Power Save (PS) – poll,
trường thời gian / ID mang chỉ số nhận dạng liên lạc (AID) của trạm
gửi khung trong 14 bit trọng số thấp nhất (lsb) và 2 bit trọng số cao
nhất (msb) đều được thiết lập giá trị 1. Giá trị của AID nằm trong
khoảng 1 – 2007.
 Trong tất cả các khung khác, trường thời gian/ID chứa giá trị thời
gian được chỉ định cho mỗi loại khung. Đối với các khung được
truyền trong khoảng thời gian contention – free (CEP), trường thời
gian/ID được thiết lập giá trị là 32768.
Bất kỳ khi nào nội dung của trường thời gian/ID cũng có giá trị nhỏ hơn
32768, giá trị của trường được sử dụng để cập nhật vecto phân phối mạng(NAV).
Trường Address
Có 4 loại trường địa chỉ trong khuôn dạng khung MAC. Các trường đó
được sử dụng để chỉ thị BSSID, địa chỉ nguồn, địa chỉ đích, địa chỉ trạm gửi và địa
chỉ trạm nhận. Việc sử dụng của 4 trường Address trong mỗi loại khung được biểu
diễn bằng các chữ viết tắt BSSID, DA, SA, RA và TA, tương ứng với địa chỉ nhận
dạng BSS, địa chỉ đích, địa chỉ nguồn, địa chỉ trạm nhận và địa chỉ trạm phát. Có
thể có khung không chứa một số trường Address.