NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG TẤN CÔNG TRONG MẠNG KHÔNG DÂY MESH - Full 10 điểm

UBND TỈNH QUẢNG NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM
KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

----------

NGUYỄN THỊ THẮM

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CHỐNG
TẤN CÔNG TRONG MẠNG LƯỚI

KHƠNG DÂY MESH

KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Quảng Nam, tháng 04 năm 2016.

UBND TỈNH QUẢNGUNBANMD TỈNH QUẢNG NAM
TRƯỜNG ĐẠI HTỌRCƯQỜUNẢGNĐGẠNI AHMỌC QUẢNG NAM
KHOA: CƠNG NKGHHOỆAT: HCƠƠNNGG TNIGNHỆ THƠNG TIN
---------- ----------

KHĨA LUẬN TKỐHTĨNAGLHUIẬỆNP TĐỐẠTI HNỌGCHIỆP ĐẠI HỌC

TêTnênđềđtềàtià: i:

NGHINÊGNHCIỨÊNU CGỨIẢUI GPHIẢÁIPPCHHÁỐP NCGHỐTNẤGN CTẤÔNNGCÔNG
TRONGTMROẠNNGG MLƯẠỚNIGKLHƯÔỚNIGKDHÂÔYNGMEDSÂHY MESH

Sinh viên thực hiện Sinh viên thực hiện

HỌ TÊN: NGUYỄN THỊHTỌHTẮÊMN: NGUYỄN THỊ THẮM

MSSV: 2112011031 MSSV: 2112011031

CHUYÊN NGÀNCHH:UCYÔÊNNGNNGGÀHNỆHT: HCÔÔNNGG NTGINHỆ THƠNG TIN

KHĨA 2012 – 2016 KHĨA 2012 – 2016

Cán bộ hướng dẫn Cán bộ hướng dẫn

GV: ThS. HỒ VĂN HÙNG GV: ThS. HỒ VĂN HÙNG
MSCB: ………
MSCB: ………

Quảng Nam, tháng 04 năm 2016.
Quảng Nam, tháng 04 năm 2016.

Khóa Luận Tốt Nghiệp

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ,
đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ, gia đình và bạn bè.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. Hồ Văn Hùng, giảng viên
khoa Công Nghệ Thông Tin trường Đại học Quảng Nam người đã tận tình hướng
dẫn, chỉ bảo em trong suốt q trình làm khố luận.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô và bạn bè trong khoa Công nghệ
thông tin đã giúp đỡ để bài luận văn của em được hoàn chỉnh hơn.Đã dạy dỗ cho

em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có
được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình
học tập.

Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan
tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn thành khoá luận
tốt nghiệp.

Em xin chân thành cảm ơn!

Tam Kỳ, ngày 08 tháng 04 năm 2016.
Sinh Viên Thực Hiện

Nguyễn Thị Thắm

Khóa Luận Tốt Nghiệp

MỤC LỤC

Phần 1. MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1
1.1. Lý do chọn đề tài................................................................................................ 1
1.2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................ 1
1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 2
1.4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 2
1.5. Lịch sử nghiên cứu................................................................................................. 2
1.6. Đóng góp của đề tài ............................................................................................... 3
1.7. Cấu trúc đề tài ........................................................................................................ 3

Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................................ 4
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY MESH ........................................ 4

1.1. Tổng quan về mạng không dây Mesh .................................................................... 4
1.1.1. Giới thiệu về mạng máy tính khơng dây......................................................... 4
1.1.2. Giới thiệu mạng không dây Mesh................................................................... 7
1.1.3. Các thành phần trong WMNs ....................................................................... 11
1.1.4. Các đặc điểm của WMNs ............................................................................. 11
1.1.5. Các cấu hình mạng........................................................................................ 12
1.1.5.1. Các cấu hình cơ bản của mạng WMNs...................................................... 12
1.1.5.2. Giao thức truyền thông .............................................................................. 13
1.1.6. Lợi ích của WMNs........................................................................................ 24

1.2. Kiến trúc mạng lưới không dây Mesh ................................................................. 25
1.2.1. Mạng không dây mesh cơ sở hạ tầng (Infrastructural backbone) ................. 26
1.2.2. Mạng không dây mesh người dùng (Client WMNs) .................................... 28
1.2.3. Mạng không dây mesh lai (Hybrid WMNs) ................................................. 29

- So sánh với mạng Sensor: ........................................................................................ 32
1.3. Tổng kết chương 1 ............................................................................................... 32
Chương 2: AN NINH TRONG MẠNG KHÔNG DÂY MESH .................................... 33
2.1. Các dạng tấn công trong mạng không dây Mesh................................................. 33

2.1.1. Tấn công tầng vật lý...................................................................................... 33
2.1.2. Tấn công giao thức MAC ............................................................................. 33
2.1.2.1. Nge lén thụ động........................................................................................ 33
2.1.2.2. Tấn công gây nhiễu tại tầng liên kết .......................................................... 37
2.1.2.3. Tấn công giả mạo giao thức MAC............................................................. 38
2.1.2.4. Tấn cơng truyền lại an tồn bảo mật thông tin trong mạng lưới không dây
................................................................................................................................ 39

Khóa Luận Tốt Nghiệp

2.1.2.5. Tấn cơng dự đốn trước và tấn cơng kết hợp từng phần (Pre-computation
and Partial matching Attacks)................................................................................. 39
2.1.3. Tấn công tầng mạng...................................................................................... 40
2.1.3.1. Tấn công mặt điều khiển ( Control Plane Attacks).................................... 40
2.1.3.2. Tấn công mặt dữ liệu (Data Plane Attacks) ............................................... 41
2.2. Bảo mật trong mạng không dây Mesh ................................................................. 42
2.2.1. Đặc điểm của các giải pháp bảo mật trong mạng không dây Mesh.............. 43
2.2.2. Các cơ chế bảo mật trong mạng không dây Mesh ........................................ 43
2.2.2.1. Các cơ chế bảo mật giao thức MAC (MAC Layer Security Mechanisms) 45
2.2.2.2. Các cơ chế bảo mật tầng mạng (Network Layer Security Mechanisms)... 46
2.3. Các chuẩn bảo mật ............................................................................................... 47
2.4. Kết luận chương 2................................................................................................ 51
Chương 3: THUẬT TỐN PHÁT HIỆN MÃ ĐỘC TRONG MẠNG KHƠNG DÂY
MESH VÀ MÔ PHỎNG ................................................................................................ 52
3.1. Xây dựng bài toán ................................................................................................ 52
3.2. Giải pháp chống lại tấn công lỗ đen và hiệu quả của nó ..................................... 53
3.3. Cài đặt mơ phỏng tấn cơng lỗ đen trong chương trình OMNET++..................... 55
3.3.1. Tổng quan về OMNET++............................................................................. 55
3.3.2. Các thành phần chính của OMNET++ ......................................................... 56
3.3.3. Mơ hình trong OMNET++............................................................................ 56
3.3.4. Hệ thống file ................................................................................................. 58
3.3.5. Ứng dụng ...................................................................................................... 60
3.3.6. Quá trình cài đặt OMNET++ ........................................................................ 60
3.4. Chương trình demo thử nghiệm........................................................................... 65
3.5. Kết quả chương 3 ................................................................................................. 69
Phần 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 70
1. Kết luận................................................................................................................... 70
2. Kiến nghị................................................................................................................. 70
Phần 4. TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 71

Khóa Luận Tốt Nghiệp

DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Viết đầy đủ
AODV Ad-hoc On Demand Distance Vector
ARAN Authenticated Routing for Ad hoc Network
AES Advance Encryption Standard
DSR Dynamic Source Routing Protocol
EAP extensible authentication protocol
RD Route Discovery
RM Route Maintenance
RREQ Route Request
RSN Robust Security Network
NPS Network Policy Server
MP Mesh Point
MAP Mesh Access Point
MIC Message Intergrity Code
MPP Mesh Portal Point
PWRP Predictive Wireless Routing Protocol
OLSR Optimized Link State Routing Protocol
TORA Temporally-Ordered Routing Algorithm
SRP Secure Routing Protocol
TKIP Temporal Key Intergrity Protocol
IAS Internet Authenticate Service
WEP Wired Equivalent Privacy
WPA WiFi Protected Access
WDS Wireless Distributed System

Khóa Luận Tốt Nghiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Ứng dụng WMN trong tàu điện
Hình 2: Mesh router
Hình 3: Cấu hình mạng
Hình 4: Quá trình gửi yêu cầu khám phá đường
Hình 5: Quá trình xử lý nhận tại một nút
Hình 6: Kiến trúc WMN điển hình
Hình 7: Các nhóm trong WMN
Hình 8: WMN cơ sở hạ tầng
Hình 9: WMN người dùng
Hình 10: WMN lai
Hình 11: Mơ hình bài tốn
Hình 12: Mơ hình bảo mật cho mạng không dây Mesh
Hình 13: File “Host.ned”
Hình 14: File “Server.ned”
Hình 15: File “Aloha.ned”
Hình 16: File “Host.h”
Hình 17: File “Host.cc”
Hình 18: File “omnetpp.ini”
Hình 19: File mơ phỏng chương trình

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Phần 1. MỞ ĐẦU

1.1. Lý do chọn đề tài

Trong những năm gần đây, sự ra đời và phát triển mạnh mẽ của công nghệ
không dây giúp cho người dùng linh động hơn trong việc liên lạc trao đổi thông tin,
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. Mạng không dây Mesh
(Wireless mesh network – WMN) đang được coi là công nghệ chủ chốt cho thế hệ
mạng không dây hiện tại về việc cung cấp nhanh chóng các dịch vụ miễn phí cho
người dùng. Các nút trong WMN bao gồm các mesh client. Mỗi nút hoạt động
không chỉ là một máy chủ cịn là một router, chuyển tiếp các gói dữ liệu thay cho
các nút khác có thể khơng trực tiếp nằm trong phạm vi truyền dữ liệu không dây.

Tuy nhiên bên cạnh những thuận lợi đó thì bảo mật là một trong những nhân
tố chính cho sự an tồn và tin cậy của việc truyền dữ liệu. Do tính chất của truyền
dẫn khơng dây và sự phụ thuộc vào các nút trung gian trong định tuyến lưu lượng
người dùng làm cho mạng không dây mesh rất dễ bị tấn công dưới nhiều dạng khác
nhau. Các tấn cơng có thể thực hiện từ bên ngoài cũng như từ bên trong mạng. An
ninh trên mạng nói chung và trên WMN nói riêng là một vấn đề rất quan trọng mà
có thể giải quyết được. Hiểu biết về WMN và quan tâm đúng đắn đến các vấn đề và
thách thức của chúng là điều rất cần thiết. Đề tài “Nghiên cứu giải pháp chống tấn
công trong mạng không dây Mesh” sẽ tập trung vào vấn đề các nguy cơ và các
biện pháp truy cập tấn công vào WMN, xem xét đưa ra giải pháp có thể để ngăn
chặn và chống lại các cuộc tấn công vào WMN.

1.2. Mục tiêu của đề tài

- Nắm vững kiến thức cơ bản về mạng lưới không dây Trang

- Tìm hiểu rõ các dạng tấn cơng trong mạng không dây Mesh
SVTH: Nguyễn Thị Thắm

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Nghiên cứu giải pháp chống lại các dạng tấn cơng đó.

1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.3.1. Đối tượng nghiên cứu:

- Vấn đề an ninh trong mạng không dây
- Các kỹ thuật tấn công và giải pháp khắc phục.
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu:
- Tìm kiếm các tài liệu liên quan, phân tích các thơng tin liên quan đến đề tài.
- Tìm hiểu các mơ hình chống tấn cơng trong mạng khơng dây Mesh.
- Tìm hiểu các mơ hình kiến trúc, giao thức của mạng lưới không dây.
- Nghiên cứu một số hình thức tấn cơng trong mạng lưới không dây.
- Nghiên cứu phương pháp bảo mật và cách bảo mật trong hệ thống mạng
lưới không dây.

1.4. Phương pháp nghiên cứu

- Kết hợp phương pháp nghiên cứu tài liệu và phương pháp nghiên cứu thực
nghiệm.

- Trong luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tài liệu liên quan đến việc
bảo mật và kế thừa kết quả nghiên cứu của một số luận văn, đề tài nghiên cứu khoa
học.

- Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết cơ bản về bảo mật thông tin trong mạng
lưới không dây, sẽ tiến hành xây dựng phương pháp chống tấn công lỗ đen mô
phỏng bằng OMNET++.

1.5. Lịch sử nghiên cứu

Hiện nay việc nghiên cứu các phương pháp chống lại tấn công trong mạng

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

khơng dây đã được các tác giả phân tích và nghiên cứu theo nhiều hướng khác nhau.
Bên cạnh đó vẫn cịn một số vấn đề ít được đề cập là việc phân tích đánh giá tính tối
ưu trong việc xây dựng giải pháp chống lại các dạng tấn cơng đó.

Hơn nữa công nghệ mạng không dây đã nổi lên như là một trong những công
nghệ tiên tiến nhất và có thể được xem như một cơng nghệ của tương lai.

Tuy nhiên, sự tiện lợi của mạng không dây cũng đặt ra một thử thách lớn về
bảo mật đường truyền cho các nhà quản trị mạng. Ưu thế về sự tiện lợi của kết nối
khơng dây có thể bị giảm sút do những khó khăn nảy sinh trong bảo mật mạng. Một
số lỗ hổng tồn tại trong các giao thức cho WMNs có thể bị khai thác bởi những kẻ
tấn cơng để làm suy giảm hiệu suất của hệ thống mạng. Chính vì vậy việc nghiên
cứu phương pháp chống tấn cơng trong mạng khơng dây là rất cần thiết.

1.6. Đóng góp của đề tài

Đề tài góp phần hồn thiện trong việc bảo đảm an toàn cho người sử dụng.
Kết quả nghiên cứu của đề tài có giá trị thực tiễn đảm bảo rằng có những giải pháp
chống lại các dạng tấn công trong mạng không dây.

1.7. Cấu trúc đề tài

Cấu trúc đề tài gồm 4 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về mạng không dây Mesh.
Chương 2: An ninh trong mạng không dây Mesh.
Chương 3: Thuật toán phát hiện mã độc trong mạng không dây Mesh và mô
phỏng.

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY MESH

1.1. Tổng quan về mạng không dây Mesh
1.1.1. Giới thiệu về mạng máy tính khơng dây

“Mạng máy tính khơng dây” hay cịn gọi là mạng WLAN (Wireless Local Area
Network) mạng cục bộ không dây, gồm hai hay nhiều máy tính giao tiếp với nhau
bằng những giao thức mạng chuẩn nhưng không cần dây cáp mạng.

 Các thành phần cơ bản của mạng máy tính không dây
Kiến trúc WLAN cơ bản bao gồm:
- Access Point
- Card giao diện mạng NIC
- Anten
- Bridge và Workgroup Bridge
- Máy chủ AAA
- Switch và router “cảnh báo không dây”
 Ưu điểm và nhược điểm của mạng máy tính khơng dây
 Ưu điểm:

- Tính di động: Những người sử dụng mạng WLAN có thể truy nhập nguồn
thông tin
ở bất kỳ nơi nào trong phạm vi phủ sóng.
- Tính đơn giản: Việc lắp đặt, thiết lập, kết nối một mạng WLAN rất dễ dàng,
đơn
giản và có thể tránh được việc kéo cáp qua các bức tuờng và trần nhà.
- Tính linh hoạt: Có thể triển khai mạng WLAN ở những nơi mà mạng hữu tuyến
không thể triển khai được hoặc khó triển khai.

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

- Tiết kiệm chi phí lâu dài: WLAN rất dễ dàng mở rộng và có thể đáp ứng tức thì
khi
gia tăng số lượng người dùng mà không cần phải cung cấp thêm cáp kết nối như
mạng LAN truyền thống.
- Khả năng vô hướng: Các mạng WLAN có thể được cấu hình theo các topo
khác
nhau, dễ dàng thay đổi từ các mạng ngang hàng thích 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.
 Nhược điểm:
- Về tính bảo mật: Do sử dụng sóng điện từ để thu/ phát dữ liệu nên tất cả mọi
máy trạm nằm trong khu vực phủ sóng đều có thể thu được tín hiệu. Vì vậy, khả
năng tấn công của người dùng là rất cao.
- Về phạm vi: Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn chỉ có thể hoạt
động tốt trong phạm vi vài chục mét như trong phạm vi gia đình hoặc văn phòng.
- Về độ tin cậy: WLAN sử dụng sóng vơ tuyến để truyền thơng nên việc bị nhiễu,
tín hiệu bị giảm do tác động của các thiết bị khác như lị vi sóng,… là điều không

tránh khỏi.
- Về tốc độ: Tốc độ của mạng không dây chậm hơn so với mạng sử dụng cáp.
 Có hai loại mạng không dây cơ bản:
- Kiểu Ad-hoc: Mỗi máy trong mạng giao tiếp trực tiếp với nhau thông qua các
thiết bị không dây mà không dùng đến các thiết bị định tuyến (Wireless Router) hay
thu phát không dây (Wireless Access Point).
- Kiểu Infrastructure: Các máy trong mạng sử dụng một hoặc nhiều thiết bị định
tuyến hay thiết bị thu phát để thực hiện các hoạt động trao đổi dữ liệu với nhau.
 Một số ứng dụng tiểu biểu của mạng hình lưới khơng dây

Với ưu điểm về mở rộng phạm vi phủ sóng trên nền các thiết bị có sẵn của cơng
nghệ mạng WLAN, kỹ thuật mạng lưới khơng dây có thể được ứng dụng trong các

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

ngữ cảnh mà khơng thể sử dụng mạng có dây để thay thế hoặc nếu thay thế được thì
phải trả chi phí rất lớn. Sau đây là một số ứng dụng tiêu biểu:

- Giao thông công cộng
Ứng dụng mạng lưới trong giao thông công cộng cho phép người sử dụng truy
cập Internet trong khi đang di chuyển. Hệ thống thông tin này là sự kết hợp của hai
yếu tố: Kết nối di động tốc độ cao tới mạng Internet và mạng lưới trong từng
phương tiện giao thông. Tuy nhiên, mơ hình này chỉ thực sự được ứng dụng rộng rãi
khi công nghệ Mobile WiMAX ra đời. Đây cũng là một minh chứng cụ thể cho tính
tương hỗ giữa hai công nghệ không dây WLAN và WiMAX.

Hình 1: Ứng dụng WMN trong tàu điện
- Doanh nghiệp

Là các mạng cỡ vừa và nhỏ trong phạm vi một văn phòng của cùng một đơn
nguyên hoặc mạng phạm vi rộng liên kết các văn phòng khác nhau nằm ở các đơn
nguyên khác nhau. Hiện tại, các mạng IEEE 802.11 được sử dụng rất nhiều trong
các văn phòng. Tuy nhiên, đây chỉ là các mạng độc lập, chưa có sự kết nối với nhau.
Việc dùng mạng hữu tuyến để kết nối là giải pháp không mang lại hiệu quả kinh tế
do chi phí thiết lập đường truyền lớn. Trong trường hợp này, mạng hình lưới khơng
dây là giải pháp phù hợp và tiết kiệm được chi phí.
- Điều khiển tự động
Thơng thường tín hiệu của các hệ thống điều khiển nguồn điện và các thiết bị
điện tử (đèn chiếu sáng, thang máy, điều hòa nhiệt độ,... ) trong các khu nhà lớn
được truyền qua mạng hữu tuyến. Tính chất của mạng hạn chế khả năng mở rộng

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

của hệ thống khi lắp đặt thêm các thiết bị mới ở những địa hình phức tạp. Việc triển
khai mạng hình lưới thay thế để truyền tín hiệu mang lại hiệu quả kinh tế cao và khả
năng linh động trong sử dụng mạng.

- Y tế
Dữ liệu trong hệ thống y tế như hình ảnh và thơng tin chẩn đốn cần được xử lý
và truyền kịp thời từ phòng này sang phịng khác. Dữ liệu này thường chứa hình ảnh
chẩn đốn độ phân giải cao nên việc truyền địi hỏi băng thông lớn. Khác với mạng
hữu tuyến thông thường chỉ có thể hỗ trợ truy nhập mạng từ những vị trí nhất định,
mạng lưới khơng dây cung cấp cho người sử dụng một cách truy nhập mạng cơ động
nhưng vẫn đảm bảo băng thông cần thiết.
- Quan sát an ninh
Các hệ thống quan sát an ninh nơi đơng người địi hỏi hạ tầng mạng có tốc độ
truyền cao để truyền các hình ảnh động liên tục. Cách tiếp cận theo mạng lưới không

dây cung cấp cho hệ thống khả năng linh hoạt trong điều khiển và thu nhận tín hiệu
ngay cả khi các thiết bị thay đổi vị trí -điều này khơng có được với mạng hữu tuyến.
Thêm vào đó, cơng việc lắp đặt thiết bị mới và bảo trì thiết bị cũ cũng dễ dàng hơn.

1.1.2. Giới thiệu mạng không dây Mesh

Mạng không dây Mesh (Wireless mesh network – WMN) đang được coi là
công nghệ chủ chốt cho thế hệ mạng không dây hiện tại về việc cung cấp nhanh
chóng các dịch vụ miễn phí cho người dùng. Các nút trong WMN bao gồm các mesh
router và các mesh client.

Giải pháp mạng kết nối hình lưới khơng dây WMN (Wireless Mesh Network)
đã được hình thành như một giải pháp then chốt cho mạng truy nhập khơng dây
băng rộng với vùng phủ rộng. Dưới góc độ ứng dụng công nghệ, WMN được phát
triển mạnh mẽ nhờ một số ưu điểm chính như sau: triển khai nhanh, khắc phục hiện
tượng che tầm nhìn thẳng, cơng nghệ truyền thông tầm ngắn, truyền thông đa đường

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

và hỗ trợ nhiều cơng nghệ truy nhập vơ tuyến. Vì vậy, cơng nghệ WMN có nhiều ưu
điểm nổi trội và có khả năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống.

Mạng lưới không dây (WMNs) có nguồn gốc từ mạng chiến thuật trong quân
sự và đã nổi lên như một công nghệ chủ chốt cho mạng không dây thế hệ tiếp theo.

Mạng lưới không dây là mạng đa bước nhảy peer-to-peer, nơi mà các nút
không dây được kết nối với lưới các mối liên kết và hợp tác với nhau để định tuyến
các gói.

Mạng lưới khơng dây có khả năng thiết lập và duy trì các kết nối lưới để tạo
thành một mơ hình lưới tự tổ chức, tự cấu hình, với các nút trong mạng tự động thiết
lập một mạng ad hoc. Hầu hết các node trọng mạng lưới không dây không kết nối
với các cơ sở hạ tầng của mạng có dây.

Mạng lưới khơng dây có khả năng thích nghi nhanh khi có thiết bị fail bằng
cách thay đổi tuyến đường vận chuyển các gói tin xung quanh các nút bị hỏng.

Mạng lưới khơng dây có khả năng mở rộng cao, cho phép thêm vào mạng
thiết bị định tuyến để hỗ trợ khách hàng hơn và bao quát một vùng địa lý rộng lớn
hơn. Khả năng mở rộng phụ thuộc vào các yếu tố như kích thước của mạng, kiến
trúc của nó, topology, mơ hình mạng chi tiết, mật độ nút, số kênh, và truyền tải điện
năng…

Khả năng kết nối giữa các nút trong WMN là tự động thiết lập và duy trì giữa
các nút tham gia vào mạng.

Triển khai WMN là rất đơn giản. Chúng tự cấu hình và tự tổ chức một cách
tự động với các nút có sẵn trong mạng bởi việc tự động thiết lập và duy trì kết nối
mạng dựa trên các nút vì vậy nó mang lại vùng dịch vụ tin cậy trong mạng. Các nút
khơng có card mạng khơng dây vẫn có thể truy cập các mạng khơng dây mesh bằng
cách kết nối đến các router không dây thơng qua các phương thức khác như
Ethernet. Ngồi ra, các chức năng gateway và bridge trong WMN cho phép tích hợp
WMN với các mạng khơng dây hiện có khác như mạng Wi-Fi, Wi-MAX…

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Thuật ngữ WMN miêu tả các mạng không dây mà các nút có thể liên lạc trực
tiếp hoặc gián tiếp với một hoặc nhiều nút ngang hàng. Từ “mesh” diễn tả tất cả các
nút được kết nối trực tiếp với tất các nút khác nhưng trong đa số các mesh hiện đại
nó chỉ kết nối với một tập con các nút được kết nối với nhau. Trong WMN có 2 loại
nút:

1. Mesh router: Bộ định tuyến lưới
2. Mesh client: Người dùng lưới
Hai loại nút này cũng có thể hoạt động như một máy chủ hoặc một bộ định
tuyến. Các gói tin được chuyển tiếp thay mặt cho các nút khác mà chúng không nằm
trong vùng truyền khơng dây trực tiếp của các điểm đích.
 Mesh router:
Chủ yếu là các thiết bị cố định. Thông qua công nghệ đa điểm chúng có thể
đạt được vùng phủ sóng giống như một bộ định tuyến thơng thường nhưng tốn ít
năng lượng hơn rất nhiều. Chúng có thêm các chức năng định tuyến để hỗ trợ cho
mạng mesh.
Nó giúp rất nhiều cho người sử dụng bằng cách kết nối chúng với các bộ định
tuyến khơng dây mesh thơng qua Ethernet thậm chí chúng khơng có NIC khơng dây,
vì vậy người sử dụng có thể online liên tục, ở bất cứ đâu và bất cứ khi nào. Thông
qua các chức năng gateway hoặc cầu nối chúng hợp nhất với các mạng khơng dây
sẵn có khác như cellular, Wi-Fi 802.11 a,b,g và 802.11n…

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Hình 2: Mesh router
Khi so sánh với một thiết bị định tuyến thông thường, một mesh router có thể
đạt được vùng phủ sóng giống như nhiều thiết bị truyền dẫn mạnh thông qua các
truyền thông multi-hop.

Về phương diện quang học, giao thức MAC trong mesh router là một sự cải
tiến với sự gia tăng tốt hơn trong môi trường mesh multi-hop.
Cả mesh router không dây và router không dây thông thường đều thường dựa
vào những ứng dụng mạng giống nhau. Mesh router có thể được sản xuất trên cả
những hệ thống máy tính chuyên dụng (ví dụ như hệ thống nhúng) và có thể được
làm nhỏ gọn như sử dụng cho các máy tính thơng thường như laptop, desktop PC.
 Mesh Client:
Các Mesh Client có thể di động hoặc cố định. Các mesh client có các chức
năng mesh cần thiết và chúng có thể hoạt động như một bộ định tuyến nhưng khơng
có các chức năng gateway hoặc cầu nối. Chúng chỉ có một giao diện khơng dây. Có
rất nhiều thiết bị có thể hoạt động như một mesh client như: Laptop, PDA, Wi- Fi IP
Phone…

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Mesh client có thể làm việc như một router vì chúng có các chức năng cần
thiết của mesh networking. Phần cứng và phần mềm của mesh client cũng giống như
mesh router.

Tuy nhiên, mesh client thường có một giao diện mạng khơng dây đơn. Hơn
nữa, các thiết bị của mesh client đa dạng hơn so với mesh router. Chúng có thể là
laptop/desktop, pocket PCs, PDAs, IP phones, RFID readers, BAC network, các
thiết bị điều khiển, và rất nhiều thiết bị khác nữa.

1.1.3. Các thành phần trong WMNs

Các thiết bị trong mạng lưới không dây gồm 3 phần:
- Lưới Router (mesh router)

- Điểm lưới truy cập (Maps) ( mesh access point)
- Lưới khách (mesh client)
Mesh router ít có tính di động thực hiện chức năng định tuyến và cấu hình.

Mesh router có thể được chia 2 thành phần: mesh gateway (cổng lưới), rowle tĩnh.
Có chức năng gateway/ bright có thể tích hợp các mạng lưới khơng dây với mạng có
dây hoặc các mạng không dây khác và cung cấp kết nối với internet.

Lưới các router tạo thành nền tảng cho lưới client. Các mesh router có thể có
nhiều giao diện khác nhau để tạo kết nối đa đường.

Điểm lưới truy cập là các nút cung cấp kết nối cục bộ đầu tiên đến mesh
client. Các mesh client thường có duy nhất một giao diện giữ chức năng giao tiếp
với các lưới nhỏ hơn. Chúng có thể là các thiế bị di động không dây như: máy tính
xách tay, điện thoại di động.

1.1.4. Các đặc điểm của WMNs

WMNs giúp người dùng luôn online ở bất cứ đâu, bất cứ lúc nào. Cung cấp

các kết nối không dây trên phạm vi rộng, có cơng suất truyền tải thấp và chi phí sử

dụng trên kiến

trúc đa bước nhảy.

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Mở rộng vùng phủ sóng khơng dây hiện có hoặc kết nối những người sử dụng
từ xa vào mạng internet mà khơng có hoặc khơng sử dụng dây mạng đường trục.

Các mắt lưới khơng dây có thể được triển khai bằng cách sử dụng các loại
giao diện không dây khác nhau. Các mesh node có thể sử dụng các kênh tần số trực
giao hoặc trùng nhau để truyền dữ liệu trong mạng với độ nhiễu thấp. Điều này cải
thiện hiệu suất và chi phí của các chức năng định tuyến có tính linh hoạt và hiệu quả
đưa một lượng lớn người sử dụng trực tuyến.

Khả năng mở rộng, kết nối, chất lượng dịch vụ, an ninh, dễ sử dụng, tính
tương thích và khả năng tương tác cao.

Mạng WMNs được ứng dụng rất rộng rãi: trong các hộ gia đình, trong doanh
nghiệp, WMNs cũng có thể được áp dụng cho các hệ thống giao thông vận tải
WMN…

1.1.5. Các cấu hình mạng

Trong kỹ thuật mạng hình lưới, có các khái niệm:
 Nút (Node): Gồm có router và/hoặc các client (máy tính, PDA,... ).
 Nút đường lên (Uplink node): Nút kết nối tới mạng Internet thông qua
đường truyền hữu tuyến để cung cấp kết nối Internet cho toàn mạng.
 Nút đường xuống (Downlink node): Nút kết nối tới mạng và có khả năng
phục vụ cả kết nối hữu tuyến và vô tuyến cho mạng.
 Nút lặp (Repeater node): Nút kết nối vào mạng và không dùng để phục
vụ các client chỉ đóng vai trị là nút trung gian lặp tín hiệu.

1.1.5.1. Các cấu hình cơ bản của mạng WMNs

- Điểm – Điểm (Point-to-Point): Là kiểu kết nối đơn giản nhất, hai nút truyền

thông qua hai anten thu phát công suất cao hướng trực tiếp với nhau.

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang

Khóa Luận Tốt Nghiệp

Hình 3: Cấu hình mạng
- Điểm – Đa điểm (Point-to-Multipoints): Kết nối được chia sẻ giữa nút
đường lên dùng anten đa hướng với các nút đường xuống (hoặc nút lặp) với anten
thu công suất cao. Cấu hình mạng này dễ triển khai hơn cấu hình Điểm– Điểm vì khi
thêm một thuê bao mới chỉ cần lắp đặt thêm thiết bị tại khu vực thuê bao chứ không
phải lắp tại nút đường lên. Tuy vậy, các trạm thu phải nằm trong phạm vi phủ sóng
và có đường nhìn thẳng với trạm phát sóng gốc. Các vật cản như cây cối, nhà cửa,
đồi núi, ... sẽ góp phần làm cấu hình mạng lưới Điểm – Đa điểm hoạt động không
hiệu quả.
- Đa điểm – Đa điểm: Mỗi nút có vai trị khơng chỉ là điểm truy nhập cho các
trạm mà cịn làm nhiệm vụ chuyển tiếp dữ liệu. Cấu hình này có độ tin cậy mạng
cao nhất do các nút có sự liên thơng với nhau, một nút chỉ cần có kết nối với một nút
bất kỳ mà khơng cần phải có kết nối trực tiếp với nút đường lên như trong cấu hình
Điểm – Đa điểm, là có thể kết nối với toàn mạng. Tuy nhiên, đổi lại giao thức tìm
đường của mạng sẽ có độ phức tạp cao hơn.

1.1.5.2. Giao thức truyền thông

Giao thức truyền thông giữa các nút là yếu tố kỹ thuật cốt lõi của mạng.

SVTH: Nguyễn Thị Thắm Trang