Thiết kế và bảo mật mạng WI FI cho trung tâm công nghệ phần mềm thái nguyên

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................. 4
CHƯƠNG 1................................................................................................. 5
TỔNG QUAN MẠNG WI-FI ........................................................................ 5
1.1. Giới thiệu......................................................................................................5
1.2. Lịch sử phát triển mạng WI-FI.....................................................................6
1.3. Phân loại mạng WI-FI..................................................................................7
1.3.1. Các WI-FI vô tuyến ...........................................................................8
1.3.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) ....................................................8
1.3.1.2 Trải phổ nhảy tần (FHSS) .............................................................9
1.3.2 Các mạng WI-FI hồng ngoại................................................................9
1.4. Ứng dụng của mạng WI-FI ........................................................................10
1.4.2. Mở rộng mạng (Network extension) ................................................11
1.4.3. Kết nối các toà nhà ...........................................................................11
1.4.3.1 Phân phát dữ liệu dặm cuối (Last Mile Data Delivery) ................12
1.4.3.2 Sự di động (Mobility)..................................................................13
1.4.4. Văn phòng nhỏ- Văn phòng gia đình (Small Office-Home Office) ..13
1.4.5. Văn phòng di dộng (Mobile Offices) ................................................14
1.5. Ưu, nhược điểm của mạng WI-FI ..............................................................14
1.5.1. Ưu điểm............................................................................................14
1.5.2.Nhược điểm.......................................................................................15
1. 6. Các tiêu chuẩn và thành phần mạng WI-FI ................................................15
1.6.1. Các tiêu chuẩn mạng WI-FI ...........................................................16
1.6.1.1 Nguồn gốc ra đời của chuẩn IEEE 802.11 (WI-FI) ......................16
1.6.1.2 IEEE 802.11b..............................................................................16
1.6.1.3 IEEE 802.11a :............................................................................18
1.6.1.4 IEEE 802.11g..............................................................................19
1.6.1.5 IEEE 802.11i :.............................................................................20
1.6.1.6 IEEE 802.11n..............................................................................20
1.6.2. Các thành phần mạng WI-FI ............................................................21
1.6.2.1 Hệ thống phân phối (Distribution System) ..................................21

1.6.2.3 Môi trường vô tuyến (Wireless Medium) ....................................22
1.6.2.4 Các trạm (Station) .......................................................................22
1.6.3. Mô hình mạng WI-FI.......................................................................23
1.6.3.1 Ad - hoc hay còn gọi là IBSS (Independent Basic Service Set) ...23
1.6.3.2 Mô hình mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure Basic Service Set)..24
1.6.3.3 Mô hình mạng mở rộng ESS (Extended Service Set)...................25
1.6.3.4 Mô hình tham chiếu WLAN IEEE 802.11..................................27
1.6.3.4.1 Phân lớp vật lý PHY .........................................................27
1.6.3.4.2 Phân lớp điều khiển truy nhập môi trường MAC ...........28
a) Chức năng lớp con MAC .............................................................29
b) Đơn vị dữ liệu giao thức MAC 802.11 tổng quát .........................29
c) Các khoảng thời gian liên khung..................................................31
d) Chức năng phối hợp phân bố DCF...............................................31
e) Chức năng phối hợp điểm PCF ....................................................33

1


f) Phân mảnh ...................................................................................34
CHƯƠNG 2............................................................................................... 35
PHÂN TÍCH THIẾT KẾ MẠNG WI-FI ....................................................... 35
2.1. Quy trình thiết kế mạng WI-FI....................................................................35
2.1.1. Khảo sát thiết kế ..............................................................................35
2.1.1.1 Phân tích khu vực khảo sát..........................................................35
2.1.1.2 Khảo sát những mạng hiện có .....................................................35
2.1.1.3 Khảo sát phạm vi hoạt động của mạng và mở rộng mạng.................36
2.1.1.4 Khảo sát về lưu lượng và băng thông .........................................36
2.1.1.5. Khảo sát nguồn tài nguyên sẵn có ..............................................37
2.1.1.6. Khao sát yêu cầu tính bảo mật....................................................37
2.1.2. Các thiết bị sử dụng cho khảo sát......................................................38

2.1.2.1 Access Point................................................................................38
2.1.2.2 Card PC và các ứng dụng ............................................................39
2.1.2.3 Laptop và PDA ...........................................................................39
2.1.2.3 Bộ phân tích phổ .........................................................................39
2.1.2.4 Phần mềm phân tích giao thức.....................................................40
2.1.3. Tính toán khảo sát ............................................................................41
2.1.3.1 Khảo sát trong nhà ......................................................................41
2.1.3.2 Khảo sát ngoài trời......................................................................42
2.1.3.3 Những khả năng xảy khi lắp đặt..................................................42
2.1.3.4 Thu thập thông tin sóng vô tuyến ................................................43
2.1.4. Báo cáo khảo sát...............................................................................43
2.4. Thiết kế mạng WI-FI tại Trung Tâm Công Nghệ Phần Mềm ......................43
2.4.1 Giới thiệu ..........................................................................................43
2.4.2. Thiết bị dùng cho thiết kế .................................................................43
2.4.2.1 Access Point (AP) .......................................................................43
2.4.2.2 Switch.........................................................................................44
2.4.2.3 Router .........................................................................................44
2.4.2.4 Máy tính chủ ...............................................................................45
2.4.4 Mô hình sử dụng thiết kế ...................................................................46
2.4.5. Thiết kế mạng...................................................................................46
2.4.5.1 Vị trí đặt AP................................................................................46
2.4.5.2 Mô hình thiết kế tại các tầng trong toà nhà ..................................47
a) Mô hình thiết kế tại tầng 1 ............................................................47
b) Mô hình thiết kế tại tầng 2,3,4 ......................................................48
c) Mô hình thiết kế tại tầng 5,7 ........................................................48
d) Mô hình thiết kế tại tầng 6 ...........................................................49
CHƯƠNG 3............................................................................................... 51
BẢO MẬT MẠNG WI-FI .......................................................................... 51
3.1. Các hình thức tấn công xâm nhập mạng Wi- Fi phổ biến ............................51
3.1.1. Tấn công không qua chứng thực .......................................................51

3.1.2. Tấn công truyền lại...........................................................................51
3.1.3. Giả mạo AP ......................................................................................52
3.1.4. Tấn công dựa trên sự cảm nhận sóng mang lớp vật lý .......................52

2


3.1.5. Giả mạo địa chỉ MAC.......................................................................53
3.1.6. Tấn công từ chối dịch vụ ..................................................................53
3.2. Các biện pháp bảo mật và điểm yếu ............................................................54
3.2.1. Các biện pháp lọc .............................................................................54
3.2.1.1. Lọc SSID ...................................................................................54
3.2.1.2. Lọc địa chỉ MAC .......................................................................54
3.2.1.3. Lọc giao thức .............................................................................56
3.2.2. WEP (Wireless Equivalent Privacy) .................................................57
3.2.2.1. Hoạt động ..................................................................................57
3.2.2.2. Điểm yếu của WEP ....................................................................60
3.2.2.3. Giải pháp cho WEP....................................................................61
3.2.3. WPA (WLAN Protected Access) ......................................................63
3.2.3.1. TKIP (Temporal Key Integrity Protocol)....................................63
3.2.3.2. 802.1x và giao thức chứng thực mở EAP ( Extensive
Authentication Protocol).........................................................................63
3.2.4. VPN (Virtual Private Network): mạng riêng ảo ................................65
1.7.2.5. Wireless Gateway ......................................................................66
3.3. Bảo mật tại trung tâm công nghệ phần mềm ...............................................67
3.3.1. Cấu hình xác thực kiểu WEP cho mô hình mạng BSS ......................68
3.3.1.1. Cấu hình Access Point thông qua giao diện Web-Based .............68
3.3.1.2. Thiết lập mạng BSS ...................................................................71
3.3.1.3. Các kiểu chứng thực trong WLAN .............................................72
KẾT LUẬN ............................................................................................... 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 82

3


LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời gian gần đây chúng ta thường nghe nói về WI-FI và Internet
không dây. Thực ra, WI-FI không chỉ được dùng để kết nối Internet không dây
mà còn dùng để kết nối hầu hết các thiết bị tin học và viễn thông quen thuộc như
máy tính, máy in, PDA, điện thọai di động mà không cần dây cáp nối, rất thuận
tiện cho người sử dụng.
Mạng không dây là một trong những bước tiến lớn của ngành máy tính.
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, WI-FI 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 kỹ thuật, kinh tế.
Chẳng hạn việc sử dụng công nghệ Internet không dây WI- FI cho phép mọi
người truy cập và lấy thông tin ở bất kỳ vị trí nào như bến xe, nhà ga, sân
bay,công ty…
Khi nghiên cứu triển khai ứng dụng công nghệ WI-FI, người ta đặc biệt
quan tâm tới tính bâo mật an toàn thông tin của nó. Do môi trường truyền dẫn vô
tuyến nên WI-FI rất dễ bị rò rỉ thông tin do tác động của môi trường bên ngoài,
đặc biệt là sự tấn công của các Hacker.
Do đó, đi đôi với phát triển mạng WI-FI phải phát triển các khả năng bảo
mật WI-FI an toàn, để cung cấp thông tin hiệu quả, tin cậy cho người sử dụng.
Từ những yêu cầu đó, em xin được trình bày về: Thiết Kế và Bảo Mật

Mạng WI-FI cho Trung Tâm Công Nghệ Phần Mềm Thái Nguyên với nội
dung gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về WI-FI
Chương 2: Phân tích thiết kế mạng WI-FI
Chương 3: Bảo mật mạng WI-FI
Trong quá trình thực hiện đồ án, do hạn chế về thời gian và lượng kiến thức
cũng như kinh nghiệm thực tế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Kính
mong sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đồ án hoàn thiện hơn

4


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN MẠNG WI-FI

1.1. Giới thiệu
Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học, công nghệ thông tin và 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 WI-FI. WI-FI 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 sử dụng một sự lựa chọn tối ưu, bổ xung
cho các phương thức kết nối dùng dây.
WI-FI là mô hình mạng được sử dụng cho một khu vực có phạm vi nhỏ như
một tòa nhà, khuôn viên của một công ty, trường học. Nó là loại mạng linh hoạt
có khả năng cơ động cao thay thế cho mạng cáp đồng truyền thống và bắt đầu
phát triển vào giữa thập kỉ 80 của thế kỷ XX bởi tổ chức FCC (Federal

Communications Commission). WI-FI sử dụng sóng vô tuyến hay hồng ngoại để
truyền và nhận dữ liệu thông qua không gian, xuyên qua tường trần và các cấu
trúc khác mà không cần cáp. WI-FI cung cấp tất cả các chức năng và các ưu điểm
của một mạng LAN truyền thống như Ethernet hay Token Ring nhưng lại không
bị giới hạn bởi cáp. Ngoài ra WI-FI còn có khả năng kết hợp với các mạng có
sẵn, WI-FI kết hợp rất tốt với LAN tạo thành một mạng năng động và ổn định
hơn. WI-FI là mạng rất phù hợp cho việc phát triển điều khiển thiết bị từ xa, cung
cấp mạng dịch vụ ở nơi công cộng, khách sạn, văn phòng. 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 WI-FI những năm gần đây.
WI-FI sử dụng băng tần ISM (băng tần phục vụ công nghiệp, khoa học, y tế
: 2.4GHz và 5GHz (WI-FI) ), vì thế nó không chịu sự quản lý của chính phủ cũng
như không cần cấp giấy phép sử dụng. Sử dụng WI-FI sẽ giúp các nước đang
phát triển nhanh chóng tiếp cận với các công nghệ hiện đại, nhanh chóng xây
dựng hạ tầng viễn thông một cách thuận lợi và ít tốn kém.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm phục vụ cho WI-FI theo các
chuẩn khác nhau như: IrDA (Hồng ngoại), OpenAir, BlueTooth, HiperLAN 2,

5


IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, 802.11g (Wi-Fi), …trong đó mỗi chuẩn có một
đặc điểm khác nhau. IrDA, OpenAir, BlueTooth là các mạng liên kết trong phạm
vi tương đối nhỏ: IrDA (1m), OpenAir(10m), Bluetooth (10m) và mô hình mạng
là dạng peer-to-peer tức là kết nối trực tiếp không thông qua bất kỳ một thiết bị
trung gian nào. Ngược lại, HiperLAN và IEEE 802.11 là hai mạng phục vụ cho
kết nối phạm vi rộng hơn khoảng 100m, và cho phép kết nối 2 dạng: kết nối trực
tiếp, kết nối dạng mạng cơ sở (sử dụng Access Point) . Với khả năng tích hợp với
các mạng thông dụng như (LAN, WAN), HiperLAN và Wi-Fi được xem là hai
mạng có thể thay thế hoặc dùng để mở rộng mạng LAN.

Ứng dụng lớn nhất của WI-FI là việc áp dụng WI-FI như một giải pháp tối
ưu cho việc sử dụng Internet. Mạng WI-FI 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 WI-FI
cho việc sử dụng internet là để cung cấp các dịch vụ số liệu vô tuyến tốc độ cao.

1.2. Lịch sử phát triển mạng WI-FI
Mạng WI-FI, với đặc tính “không dây” nó rất linh động trong điều kiện
người dùng di động hay trong các cấu hình tạm thời. Các mạng LAN không dây
đang ngày càng được ưa chuộng và phát triển trên thế giới. Với các ưu điểm nổi
trội như: dễ dàng cải thiện năng suất, cài đạt nhanh, đơn giản và linh hoạt, dễ cấu
hình không đòi hỏi cơ sở hạ tầng cồng kềnh như các mạng LAN truyền thống,
đặc biệt là hiệu quả trong các vùng khó thực hiện bằng dây và đòi hỏi có thẩm
mỹ cao…, WI-FI phát triển rất nhanh chóng và đang dần thay thế cho các mạng
có dây trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Quá trình phát triển của các mạng WI-FI được sơ lược qua:
Công nghệ WI-FI lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm WI-FI, khi những
nhà sản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz.
Những giải pháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp
tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết
các mạng sử dụng cáp hiện thời.
Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WI-FI sử dụng
băng tần 2.4Ghz. Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao
hơn nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được
công bố rộng rãi. Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở

6


những dãy tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những

chuẩn mạng không dây chung.
Năm 1997, Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) đã
phê chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI
(Wireless Fidelity) cho các mạng WI-FI. Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp
truyền tín hiệu, trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần
số 2.4Ghz.
Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là các chuẩn
802.11a và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu). Và
những thiết bị WI-FI dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công
nghệ không dây vượt trội. Các thiết bị WI-FI 802.11b truyền phát ở tần số
2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps. IEEE 802.11b
được tạo ra nhằm cung cấp những đặc điểm về tính hiệu dụng, thông lượng
(throughput) và bảo mật để so sánh với mạng có dây thông thường.
Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thể
truyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ
truyền dữ liệu lên đến 54Mbps. Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g
cũng có thể tương thich ngược với các thiết bị chuẩn 802.11b.
860 Kbps

Speed

1 &12&Mbps
2 Mbps

§éc quyÒn
Proprietary

Network

900 MHz

Radio

11 Mbps
Theo tiªu chuÈn

2.4 GHz

2.4 GHz


IEEE
802.11
®­îc phª chuÈn
198
6

198
8

199
0

199
2

199
4

199

6

199
8

200
0

200
2

Hình 1.1.: Quá trình phát triển của mạng WI-FI

1.3. Phân loại mạng WI-FI
Các mạng WI-FI có thể được phân loại thành mạng WI-FI vô tuyến và
WI-FI hồng ngoại. Các mạng WI-FI vô tuyến có thể dựa trên quá trình truyền
dẫn băng hẹp hay truyền dẫn trải phổ trong khi đó đối với các WI-FI hồng ngoại
có thể là khuyếch tán hay được định hướng. Dưới đây đề cập cơ bản các mạng
WI-FI vô tuyến và hồng ngoại, có đánh giá điểm mạnh cũng như điểm yếu của
mỗi loại.

7


1.3.1. Các WI-FI vô tuyến
Đa số các hệ thống mạng WI-FI sử dụng công nghệ trải phổ. Khái niệm về
trải phổ đảm bảo quá trình truyền thông tin cậy và an toàn. Trải phổ đề cập đến
các sơ đồ tín hiệu dựa trên một số dạng mã hoá (độc lập với thông tin được phát
đi) và chúng sử dụng băng thông lớn hơn nhiều so với yêu cầu để truyền tín hiệu.
Băng thông lớn hơn có nghĩa là nhiễu và các hiệu ứng fading đa đường chỉ ảnh

hưởng một phần đến quá trình truyền dẫn trải phổ. Vì vậy mà năng lượng tín hiệu
thu hầu như không đổi theo thời gian. Điều này cho phép tách sóng dễ dàng khi
máy thu được đồng bộ với các tham số của tín hiệu trải phổ. Các tín hiệu trải phổ
có khả năng hạn chế nhiễu và gây khó khăn cho quá trình phát hiện và chặn tín
hiệu trên đường truyền. Có hai kỹ thuật trải phổ: Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)
và trải phổ nhảy tần (FHSS).

1.3.1.1 Trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS)
Đây là công nghệ trải phổ tần số rộng sử dụng phương pháp tạo ra một mẫu
bít thừa cho mỗi bít sẽ truyền đi, bít này được gọi là chíp hoặc mã chíp. Mã chíp
càng dài khả năng khôi phục tín hiệu gốc càng cao. Khó khăn trong phương pháp
này là tốn nhiều băng thông.
Tỷ lệ chíp sử dụng trên một bít gọi là tỷ lệ trải phổ. Tỷ lệ này càng cao sẽ
giúp cho khả năng chống nhiễu khi truyền tín hiệu, trong khi tỷ lệ này thấp sẽ
giúp tăng băng thông cho các thiết bị di dộng. Thuật toán đặc biệt được sử dụng
để khôi phục lại thông tin mà không yêu cầu gửi lại gói tin
Có thể hiểu đơn giản hơn là mỗi bít được mã hoá thành một chuỗi các bit
Ví dụ:

1 được mà hoá thành 10011100011

và

0 sẽ được mã hoá là: 01100011100

thì khi đó việc truyền chuỗi 101 đi sẽ thành gửi đi chuỗi:
100111000110110001110010011100011
Các mã chíp thông thường nghịch đảo lẫn nhau, điều này làm cho DSSS đối
phó tốt đối với nhiễu.
Bởi vì DSSS trải rộng trên toàn phổ, nên số lượng các kênh bị chồng lên

nhau trong dải tần 2.4 Ghz là rất it (thông thường là ba kênh), vì vậy số lượng các
mạng cùng hoạt động độc lập trong một phạm vi mà không bị nhiễu là rất hạn
chế.

8


1.3.1.2 Trải phổ nhảy tần (FHSS)
Công nghệ trải phổ này sử dụng băng tần hẹp để truyền thông tin. Với
FHSS, một chuỗi giả ngẫu nhiên được sử dụng để thay đổi đột ngột những tần số
và cho phép một trạm nhảy từ tần số này sang tần số khác. Tuy nhiên mỗi thiết bị
WI-FI vận hành theo cách này sự thay đổi tần số sử dụng cùng một thuật toán,
thuật toán FHSS sẽ phát tín hiệu trên một tần số trong một thời gian ngắn, rồi tự
động nhảy sang tần số khác để truyền tín hiệu.
Các thiết bị truyền và nhận tín hiệu FHSS sẽ phải được đồng bộ hoá sao cho
chúng có cùng tần số tại cùng một thời điểm, để tín hiệu được đảm bảo trong suốt
quá trình kết nối.
Theo FHSS, nó có khả năng hạn chế tối đa nhiễu trên băng tần hẹp từ bên
ngoài. Bởi vì nếu FHSS bị nhiễu tại một kênh nào đó thì nó sẽ chuyển sang kênh
tần khác để gửi tín hiệu.
Theo quy định của FCC số lượng kênh tối thiểu được sử dụng trong FHSS
là 75 kênh, sau này giảm xuống còn 15 và độ trễ tối đa là 400ms trên mỗi kênh.
Phương pháp FHSS cho phép xây dựng nhiều kênh mà không chồng lấn lên
nhau, nó cũng cho phép sử dụng nhiều điểm truy cập trong một vùng làm việc
nếu như cần tăng thêm lượng băng thông hoặc cần tăng thêm số người truy nhập
tối đa.
Cuối cùng là sự khuyếch đại công suất là rất hiệu quả, các thiết bị FHSS sẽ
tiêu thụ ít năng lượng hơn, và như vậy các thiết bị như các thiết bị di dộng sẽ có
thể kết nối với thời gian lâu hơn mà không phải thay sạc pin.

1.3.2 Các mạng WI-FI hồng ngoại
Mạng WI-FI đầu tiên được phát triển sử dụng truyền dẫn hồng ngoại cách
đây khoảng chừng 20 năm. Các hệ thống này khai thác các điểm thuận lợi do sử
dụng vô tuyến hồng ngoại như là một môi trường cho truyền dẫn vô tuyến.
Chẳng hạn, tia hồng ngoại có băng thông không cấp phép rất dồi dào, nó loại bỏ
được nhiễu vô tuyến, các thiết bị hồng ngoại nhỏ và tiêu thụ ít công suất.
Không giống như các sóng vô tuyến, các tần số hồng ngoại là quá cao để
thực hiện điều chế giống như đối với các tần số vô tuyến. Vì vậy, các đường
truyền hồng ngoại thường dựa trên cơ sở điều chế xung bật- tắt và tách sóng tín
hiệu quang. Quá trình truyền dẫn xung bật- tắt được thực hiện bằng cách biến đổi
cường độ (biên độ) dòng điện trong máy phát hồng ngoại như là laser diode hay
diode phát quang chẳng hạn. Theo cách này, dữ liệu được mang đi bởi cường độ

9


(chứ không phải là pha hay tần số) của sóng ánh sáng. Các hệ thống hồng ngoại
sử dụng hai thành phần vật lý khác nhau (các bộ phát và các bộ tách) để phát và
thu tín hiệu sóng quang. Điều này trái ngược với các hệ thống vô tuyến vì ở đó sử
dụng một anten chung để phát và thu tín hiệu.
Các mạng WI-FI hồng ngoại khác với các mạng WI-FI vô tuyến ở nhiều
điểm. Nói chung, các hệ thống vô tuyến luôn tạo ra vùng phủ rộng hơn. Mặt
khác, tín hiệu vô tuyến luôn có độ rộng băng thông hẹp hơn các tín hiệu quang
mặc dù các hệ thống thương mại vẫn chưa khai thác được hết băng thông tín hiệu
quang.
1.4. Ứng dụng của mạng WI-FI
Lúc đầu WI-FI chỉ được sử dụng bởi các tổ chức, công ty lớn nhưng ngày
nay, thì WI-FI đã có giá cả chấp nhận được mà ta có thể sử dụng. Sau đây là một
số ứng dụng chung và phù hợp của WI-FI.
1.4.1. Vai trò truy cập (Access role)

WI-FI ngày nay hầu như được triển khai ở lớp access, nghĩa là chúng được
sử dụng ở một điểm truy cập vào mạng có dây thông thường. Wireless là một
phương pháp đơn giản để người dùng có thể truy cập vào mạng. Các WI-FI là
các mạng ở lớp data- link như tất cả những phương pháp truy cập khác. Vì tốc độ
thấp nên WI-FI ít được triển khai ở core và distribution.
Các WI-FI cung cấp giải pháp cho một vấn đề khá khó đó là: khả năng di
động. Giải pháp sử dụng cellular có tốc độ thấp và mắc. Trong khi WI-FI thì có
cùng sự linh hoạt nhưng lại rẻ hơn. Các WI-FI nhanh, rẻ và có thể xác định ở mọi
nơi.

Hình 1.2.: Access Role

10


1.4.2. Mở rộng mạng (Network extension)
Các mạng không dây có thể được xem như một phần mở rộng của một
mạng có dây. Khi muốn mở rộng một mạng hiện tại, nếu cài đặt thêm đường cáp
thì sẽ rất tốn kém. Hay trong những toà nhà lớn, khoảng cách có thể vượt quá
khoảng cách của CAT5 cho mạng Ethernet. Có thể cài đặt cáp quang nhưng như
thế sẽ yêu cầu nhiều thời gian và tiền bạc hơn, cũng như phải nâng cấp switch
hiện tại để hỗ trợ cáp quang.
Các WI-FI có thể được thực thi một cách dễ dàng. Vì ít phải cài đặt cáp
trong mạng không dây.

Hình 1.3.: Mở rộng mạng

1.4.3. Kết nối các toà nhà
Trong môi trường mạng campus hay trong môi trường có 2 toà nhà sát
nhau, có thể có trường hợp những người dùng từ toà nhà này muốn truy cập vào

tài nguyên của toà nhà khác. Trong quá khứ thì trường hợp này được giải quyết
bằng cách đi một đường cáp ngầm giữa 2 toà nhà hay thuê một đường leasesline từ công ty điện thoại. Sử dụng kỹ thuật WI-FI, thiết bị có thể được cài đặt
một cách dễ dàng và nhanh chóng cho phép 2 hay nhiều toà nhà chung một
mạng. Với các loại anten không dây phù hợp, thì bất kỳ toà nhà nào cũng có thể
kết nối với nhau vào cùng một mạng trong một khoảng cách cho phép.
Có 2 loại kết nối: P2P và P2MP. Các liên kết P2P là các kết nối không dây
giữa 2 toà nhà. Loại kết nối này sử dụng các loại anten trực tiếp hay bán trực tiếp
ở mỗi đầu liên kết.

11


Hình 1.4.: Kết nối các toà nhà
Các liên kết P2MP là các kết nối không dây giữa 3 hay nhiều toà nhà,
thường ở dạng hub- and- spoke hay kiểu kết nối star, trong đó một toà nhà đóng
vai trò trung tâm tập trung các điểm kết nối. Toà nhà trung tâm này sẽ có core
network, kết nối internet, và server farm. Các liên kết P2MP giữa các toà nhà
thường sử dụng các loại anten đa hướng trong toà nhà trung tâm và anten chung
hướng trên các spoke.
Có hai kiểu kết nối này:
1.4.3.1 Phân phát dữ liệu dặm cuối (Last Mile Data Delivery)
Wireless Internet Service Provider (WISP) đã cung cấp các dịch vụ phân
phát dữ liệu trên last-mile cho các khách hàng của họ. “Last mile” đề cập đến hạ
tầng giao tiếp có dây hay không dây tồn tại giữa telco hay công ty cáp và người
dùng cuối.

Hình 1.5.: Dịch vụ dặm cuối
Trong trường hợp nếu cả công ty cáp và telco đều gặp khó khăn trong việc
mở rộng mạng của họ để cung cấp các kết nối băng thông rộng cho nhiều người
dùng hơn nữa. Nếu sống trong khu vực nông thôn thì khó có thể truy cập vào kết

nối băng thông rộng (như cable modem hay xDSL). Sẽ kinh tế hơn rất nhiều nếu
các WISP đưa ra giải pháp truy cập không dây vào những nơi ở xa đó vì các
WISP sẽ không gặp những khó khăn như của các công ty cáp hay telco vì không
phải cài đặt nhiều thiết bị. Các WISP cũng gặp phải một số trở ngại. Như các nhà
cung cấp xDSL gặp phải vấn đề là khoảng cách vượt quá 5.7 km từ CO đến nhà
cung cấp cáp, còn vấn đề của WISP chính là các vật cản như mái nhà, cây,...

12


1.4.3.2 Sự di động (Mobility)
Chỉ là một giải pháp ở lớp access, nên WI-FI không thể thay thế mạng có
dây trong tốc độ truyền. Một môi trường không dây sử dụng các kết nối không
liên tục và có tỉ lệ lỗi cao. Do đó, các ứng dụng và giao thức truyền dữ liệu được
thiết kế cho mạng có dây có thể hoạt động kém trong môi trường không dây. Lợi
ích mà các mạng không dây mang lại chính là tăng khả năng di động để bù lại tốc
độ và QoS.

Hình 1.6.: Sự di động

Trong từng trường hợp, các mạng wireless đã tạo nên khả năng truyền dữ
liệu mà không cần yêu cầu thời gian và sức người để đưa dữ liệu, cũng như giảm
được các thiết bị được kết nối với nhau như mạng có dây. Một trong những kỹ
thuật mới nhất của wireless là cho phép người dùng có thể roam, nghĩa là di
chuyển từ khu vực không dây này sang khu vực khác mà không bị mất kết nối,
giống như điện thoại di động, người dùng có thể roam giữa các vùng di động
khác nhau. Trong một tổ chức lớn, khi phạm vi phủ sóng của wireless rộng thì
việc roaming khá quan trọng vì người dùng có thể vẫn giữ kết nối với mạng khi
họ ra ngoài.
1.4.4. Văn phòng nhỏ- Văn phòng gia đình (Small Office-Home Office)

Trong một số doanh nghiệp chỉ có một vài người dùng và họ muốn trao đổi
thông tin giữa các người dùng và chỉ có một đường ra Internet. Với những ứng
dụng này (Small office-home office-SOHO), thì một đường wireless LAN là rất
đơn giản và hiệu quả. Các thiết bị wireless SOHO thì rất có ích khi những người
dùng muốn chia sẻ một kết nối Internet.

13


Hình 1.7.: SOHO WI-FI

1.4.5. Văn phòng di dộng (Mobile Offices)
Các văn phòng di động cho phép người dùng có thể di chuyển đến một vị trí
khác một cách dễ dàng. Vì tình trạng quá tải của các lớp học, nhiều trường hiện
nay đang sử dụng lớp học di động. Để có thể mở rộng mạng máy tính ra những
toà nhà tạm thời, nếu sử dụng cáp thì rất tốn chi phí. Các kết nối WLAN từ toà
nhà chính ra các lớp học di động cho phép các kết nối một cách linh hoạt với chi
phí có thể chấp nhận được.

Hình 1.8.: Văn phòng di động
1.5. Ưu, nhược điểm của mạng WI-FI
1.5.1. Ưu điểm
Mạng không dây không dùng cáp cho các kết nối, thay vào đó, chúng sử
dụng sóng Radio. Ưu thế của mạng không dây là khả năng di động và sự tự do,
người dùng không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối. Những ưu điểm của
mạng không dây bao gồm:
- Khả năng di động và sự tự do- cho phép kết nối bất kì đâu trong khu vực
triển khai mạng. Với sự gia tăng người sử dụng máy tính xách tay là một điều rất
thuận lợi..

14


- Không bị hạn chế về không gian và vị trí kết nối: Người dùng có thể duy
trì kết nối mạng khi họ di chuyển từ nơi này đến nơi khác.
- Dễ lắp đặt và triển khai. Đáp ứng tức thời khi gia tăng số lượng người
dùng.
- Tiết kiệm thời gian lắp đặt dây cáp.
- Không làm thay đổi thẩm mỹ, kiến trúc tòa nhà.
- Giãm chi phí bảo trì, bảo dưỡng hệ thống.
- Với những công ty mà vị trí không tốt cho việc thi công cáp như tòa nhà
củ, không có khoảng không gian để thi công cáp hoặc thuê chổ để đặt văn
phòng,…
- Hiện nay, công nghệ mạng không dây đang dần dần thay thế các hệ thống
có dây vì tính linh động và nâng cấp cao.
1.5.2.Nhược điểm
- Nhiễu:
Nhược điểm của mạng không dây có thể kể đến nhất là khả năng nhiễu
sóng radio do thời tiết, do các thiết bị không dây khác, hay các vật chắn (như các
nhà cao tầng, địa hình đồi núi…)
- Bảo mật:
Đây là vấn đề rất đáng quan tâm khi sử dụng mạng không dây. Việc vô tình
truyền dữ liệu ra khỏi mạng của công ty mà không thông qua lớp vật lý điều
khiển khiến người khác có thể nhận tín hiệu và truy cập mạng trái phép. Tuy
nhiên WI-FI có thể dùng mã truy cập mạng để ngăn cản truy cập, việc sử dụng
mã tuỳ thuộc vào mức độ bảo mật mà người dùng yêu cầu. Ngoài ra người ta có
thể sử dụng việc mã hóa dữ liệu cho vấn đề bảo mật.
- Phạm vi:
Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn cũng chỉ hoạt động tốt
trong phạm vi vài chục met. Nó chỉ phù hợp cho không gian khoảng cách nhỏ.

Nếu muốn sử dụng phải sử dụng thêm thiết bị: Repeater hay AP. Dẫn đến chi phí
gia tăng.
1. 6. Các tiêu chuẩn và thành phần mạng WI-FI
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của mạng không dây, các chuẩn (và đồng
thời là các thiết bị) cho mạng không dây WI-FI lần lượt ra đời và ngày càng được

15


nâng cấp, cải tiến. Những chuẩn ra đời sớm nhất như IEEE 802.11 đã trở nên phổ
biến. Sau đó là HiperLAN, HomeRF, OpenAir và gần đây là Bluetooth. Mỗi
chuẩn đều mang một số đặc tính, ưu điểm riêng của nó.
1.6.1

Các tiêu chuẩn mạng WI-FI

1.6.1.1 Nguồn gốc ra đời của chuẩn IEEE 802.11 (WI-FI)
IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) là tổ chức đi tiên
phong trong lĩnh vực chuẩn hoá mạng cục bộ. Đề án IEEE 802 được triển khai từ
những năm 1980 mà kết quả là sự ra đời của chuẩn thuộc họ 802.x. Đây là chuẩn
áp dụng riêng cho mạng cục bộ. Năm 1990, Viện các kỹ sư điện và điện tử IEEE
đã thành lập một uỷ ban để phát triển tiêu chuẩn cho các mạng WLAN hoạt động
ở tốc độ từ 1 đến 2 Mbps. Quá trình phát triển chuẩn IEEE 802.11 đã bị ảnh
hưởng mạnh bởi các sản phẩm của mạng WLAN có mặt trên thị trường. Vì vậy,
mặc dù cần khá nhiều thời gian để hoàn thiện các tiêu chuẩn (do có khá nhiều đề
xuất mang nặng tính cạnh tranh từ phía các nhà cung cấp thiết bị), nó vẫn là tiêu
chuẩn phổ biến nhất cho đến nay.
Họ tiêu chuẩn 802.11 do IEEE phát triển định nghĩa giao diện vô tuyến giữa
trạm vô tuyến và trạm gốc hay giữa hai trạm vô tuyến với nhau. Chuẩn đầu tiên
mà IEEE cho ra đời là IEEE 802.11 vào năm 1997. Tốc độ đạt được là 2Mbps sử

dụng phương pháp trải phổ trong băng tần ISM không quản lý (băng tần dành
cho công nghiệp, khoa học và y học). Họ tiêu chuẩn 802.11 có nhiều phần mở
rộng trong đó ba tiêu chuẩn IEEE 802.11b, IEEE 802.11a, IEEE 802.11g là quan
trọng nhất, và mới đây nhất là sự ra đời của chuẩn IEEE 802.11i và IEEE
802.11n.
1.6.1.2 IEEE 802.11b
Được đưa vào năm 1999, tiêu chuẩn IEEE 802.11b hay Wi- fi, là phần mở
rộng của tiêu chuẩn 802.11. Chuẩn này cung cấp việc truyền dữ liệu trong dải tần
2.4 Ghz , với các tốc độ 1- 2 Mbps
IEEE 802.11b sử dụng phương pháp trải phổ trực tiếp DSSS. Tiêu chuẩn
802.11b được xây dựng ở 2 lớp dưới cùng của mô hình OSI: PHY và lớp con
MAC thuộc lớp liên kết dữ liệu.
Để tăng tốc độ truyền lên cho chuẩn 802.11b, vào năm 1998, Lucent và
Harris đề xuất cho IEEE một chuẩn được gọi là Complementary Code
Keying(CCK). CCK sử dụng một tập 64 từ các mã 8 bit, do đó 6 bit có thể được
đại diện bởi bất kỳ từ mã nào. Vì là một tập hợp những từ mã này có các đặc tính

16


toán học duy nhất cho phép chúng được bên nhận nhận ra một cách chính xác với
các kỹ thuật khác, ngay cả khi có sự hiện diện của nhiễu.
Với tốc độ 5.5 Mbps sử dụng CCK để mã hoá 4 bit mỗi sóng mang, và với
tốc độ 11 Mbps mã hoá 8 bit mỗi sóng mang. Cả hai tốc độ đều sử dụng QPSK
làm kỹ thuật điều chế và tín hiệu ở 1.375 MSps. Vì FCC điều chỉnh năng lượng
đầu ra thành 1 watt Effective Isotropic Radiated Power(EIRP). Do đó với những
thiết bị 802.11, khi di chuyển ra khỏi sóng radio, radio có thể thích nghi và sử
dụng kỹ thuật mã hoá ít phức tạp hơn để gửi dữ liệu và kết quả là tốc độ chậm
hơn.
Một trong những nhược điểm của IEEE 802.11b là băng tần dễ bị nghẽn và

hệ thống dễ bị nhiễu bởi các hệ thống mạng khác, lò vi ba, các loại điện thoại
hoạt động ở tần số 2.4 GHz và các mạng Bluetooth. Đồng thời IEEE 802.11b
cũng có những hạn chế như: thiếu khả năng kết nối giữa các thiết bị truyền giọng
nói, không cung cấp dịch vụ QoS (Quality of Service) cho các phương tiện
truyền thông.
Mặc dù vẫn còn một vài hạn chế và nhược điểm nhưng chuẩn 802.11b
(thường gọi là Wifi) là chuẩn thông dụng, được sử dụng phổ biến nhất hiện nay
với số lượng lớn các nhà cung cấp cho các đối tượng khách hàng là các doanh
nghiệp, gia đình hay các văn phòng nhỏ.

Hình 1.9.: Các lựa chọn chuẩn IEEE 802.11b

IEEE 802.11b+: TI (Texas Instruments) đã phát triển một kỹ thuật điều chế
gọi là PBCC (Packet Binary Convolutional Code) mà nó có thể cung cấp các tốc
độ tín hiệu ở 22Mbps và 33Mbps. TI sản xuất các chipset dựa trên 802.11b còn
hỗ trợ PBCC 22Mbps.Các sản phẩm kết hợp các chipset này được biết như là các
thiết bị 802.11b+. Chúng hoàn toàn tương thích với 802.11b, và khi giao tiếp với
nhau có thể đạt được tốc độ tín hiệu 22Mbps. Một sự tăng cường mà TI có thể
được sử dụng giữa các thiết bị 802.11b+ là chế độ 4x, nó sử dụng kích thước gói
tin tối đa lớn hơn (4000 byte) để giảm chồng lấp và tăng thông lượng.

17


1.6.1.3 IEEE 802.11a :
Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật mã hoá dựa trên DSSS, một kỹ thuật được
phát triển bởi quân đội. Không giống 802.11b, 802.11a được thiết kế để hoạt
động ở băng tần 5 GHz Unlicensed National Information Infrastructure (UNII).
Không giống như băng tần ISM (khoảng 83 MHz trong phổ 2.4 GHz), 802.11a
sử dụng gấp 4 lần băng tần ISM vì UNII sử dụng phổ không nhiễu 300MHz.

Hình 1.10.: Dải tần 5 GHz
Ích lợi đầu tiên của 802.11a so với 802.11b là chuẩn hoạt động ở phổ 5.4
GHz, cho phép nó có hiệu suất tốt hơn vì có tần số cao hơn.
Ích lợi thứ hai dựa trên kỹ thụât mã hoá sử dụng bởi 802.11a. 802.11a sử
dụng một phương thức mã hoá được gọi là coded orthogonal FDM(COFDM hay
OFDM). Mỗi kênh phụ trong sự thực thi COFDM có độ rộng khoảng 300 kHz.
COFDM hoạt động bằng cách chia nhỏ kênh truyền dữ liệu tốc độ cao thành
nhiều kênh truyền phụ có tốc độ thấp hơn, và sau đó sẽ được truyền song song.
Mỗi kênh truyền tốc độ cao có độ rộng là 20MHz và được chia nhỏ thành 52
kênh phụ, mỗi cái có độ rộng khoảng 300 kHz.
COFDM sử dụng 48 kênh phụ cho việc truyền dữ liệu, và 4 kênh còn lại
được sử dụng cho sửa lỗi. COFDM có tốc độ truyền cao hơn và có khả năng
phục hồi lỗi tốt hơn, nhờ vào kỹ thuật mã hoá và sửa lỗi của nó. Mỗi kênh phụ có
độ rộng khoảng 300 kHz. Để mã hoá 125 kbps thì BPSK được sử dụng cho tốc
độ khoảng 6000 kbps. Sử dụng QPSK thì có khả năng mã hoá l6n tới 250 kbps
mỗi kênh, cho tốc độ khoảng 12Mbps. Bằng cách sử dụng QAM 16 mức mã hoá
4bit/Hertz, và đạt được tốc độ 24 Mbps. Tốc độ 54 Mbps đạt được bằng cách sử
dụng 64 QAM, cho phép từ 8-10 bit cho mỗi vòng, và tổng cộng lên đến 1.125
Mbps cho mỗi kênh 300 kHz. Với 48 kênh cho tốc độ 54 Mbps, tuy nhiên, tốc độ
tối đa theo lý thuyết của COFDM là 108 Mbps.

18


Tất cả các băng tần dùng cho Wireless LAN là không cần đăng ký, vì thế nó
dễ dàng dẫn đến sự xung đột và nhiễu. Để tránh sự xung đột này, cả 802.11a và
802.11b đều có sự điều chỉnh để giảm các mức của tốc độ truyền dữ liệu. Trong
khi 802.11b có các tốc độ truyền dữ liệu là 5.5, 2 và 1 Mbps thì 802.11a có bảy
mức (48, 36, 24, 18, 12, 9, và 6 )..

1.6.1.4 IEEE 802.11g
Chuẩn IEEE 802.11g là một chuẩn mới, được khởi thảo từ năm 2001 nhưng
mãi đến năm 2003 mới hoàn thành. Mặc dù chuẩn 802.11a có tốc độ nhanh (54
Mbps), hoạt động tại băng tần cao (5 GHz ) nhưng nhược điểm lớn nhất của nó là
không tương thích với chuẩn 802.11b. Vì thế sẽ không thể thay thế hệ thống đang
dùng 802.11b mà không phải tốn kém quá nhiều. IEEE đã cho ra đời chuẩn
802.11g nhằm cải tiến 802.11b về tốc độ truyền cũng như băng thông. 802.11g
có hai đặc tính chính sau đây:
Sử dụng kỹ thuật OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing),
để có thể cung cấp các dịch vụ có tốc độ lên tới 54Mbps. Trước đây, FCC
(Federal Communication Commission- USA) có cấm sử dụng OFDM tại
2,4GHz. Nhưng hiện nay FCC đã cho phép sử dụng OFDM tại cả hai băng tần
2.4GHz và 5GHz.
Tương thích với các hệ thống 802.11b tồn tại trước. Do đó, 802.11g cũng
có hỗ trợ CCK và thiết bị 802.11g cũng có thể giao tiếp với thiết bị 802.11b có
sẵn
Một thuận lợi rõ ràng của 802.11g là tương thích với 802.11b (được sử
dụng rất rộng rãi ) và có được tốc độ truyền cao như 802.11a . Tuy nhiên số kênh
tối đa mà 802.11g được sử dụng vẫn là 3 như 802.11b. Bên cạnh đó, do hoạt
động ở tần số 2,4 GHz như 802.11b, hệ thống sử dụng 802.11g cũng dễ bị nhiễu
như 802.11b.

IEEE 802.11g+: được cải tiến từ chuẩn 802.11g, hoàn toàn tương thích với
802.11a và 802.11b, được phát triển bởi TI. Khi các thiết bị 802.11g+ hoạt động
với nhau thì thông lượng đạt được có thể lên đến 100Mbps.
Tầm hoạt động trung bình của các chuẩn có thể đạt đến 90 mét, tùy theo
tiêu chuẩn, tốc độ và điều kiện môi trường làm việc.

19

Bảng1: Bảng tóm tắt thông số các chuẩn 802.11 thông dụng
Chuẩn WiFi

Tần
số (GHz)

Tốc
(Mbps)

Khoảng cách

độ
(m)

12m: 54Mb/s
IEEE 802.11a

5

54
90m: 6Mb/s
30m: 11Mb/s

EEE 802.11b

2.4

11
90m: 1Mb/s

15m: 54Mb/s

IEEE 802.11g

2.4

54
45m: 11Mb/s

1.6.1.5 IEEE 802.11i :
Nó là chuẩn bổ sung cho các chuẩn 802.11a, 802.11b, 802.11g về vấn đề
bảo mật. Nó mô tả cách mã hóa dữ liệu truyền giữa các hệ thống sử dụng các
chuẩn này. 802.11i định nghĩa một phương thức mã hoá mạnh mẽ gồm Temporal
Key Integrity Protocol (TKIP) và Advanced Encryption Standard (AES).

1.6.1.6 IEEE 802.11n
Một chuẩn Wi-Fi mới đang được Liên minh WWiSE đưa ra xin phê chuẩn
(dự kiến vào năm 2008), với mục tiêu đưa kết nối không dây băng thông rộng lên
một tầm cao mới. Công nghệ này hứa hẹn sẽ đẩy mạnh đáng kể tốc độ của các
mạng cục bộ không dây (WLAN).
Liên minh WWiSE (WorldWide Spectrum Efficiency), bao gồm các công
ty: Airgo Networks, Bermai, Broadcom, Conexant Systems, STMicroelectronics
và Texas Instruments, cho biết công nghệ Wi-Fi mới đang được nhóm thảo luận
802.11n của Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử (IEEE) xem xét. Đây là bộ phận
giám sát một chuẩn Wi-Fi thế hệ kế tiếp có khả năng duy trì tốc độ trao đổi dữ
liệu không dây vượt mức 100Mbps.
Chuẩn Wi- Fi đề xuất dựa trên công nghệ MIMO- OFDM ( multiple input,
multiple output- orthogonal frequency division multiplexing), cung cấp tốc độ
cao hơn bằng cách sử dụng hai anten ở mỗi đầu của tín hiệu (một để truyền, một
để nhận), thay vì một anten ở mỗi đầu như hiện nay.

20


Công nghệ MIMO sẽ là thành phần cốt yếu của chuẩn 802.11n, cung cấp
phạm vi phủ sóng WLAN ổn định hơn với tỷ lệ truyền dữ liệu siêu nhanh. Nó sẽ
cho phép người dùng thực hiện nhiều công việc hơn với Wi- Fi, đặc biệt trong
các ứng dụng đa phương tiện.
WWiSE cho biết công nghệ mới có thể đạt tỷ lệ truyền tối đa lên đến
135Mbps trong cấu hình tối thiểu 2 nối 2 (two- by- two), và tỷ lệ này có thể lên
tới 540Mbps qua 1 cấu trúc MIMO 4 nối 4 (four- by- four) và độ rộng kênh
truyền 40MHz.
1.6.2. Các thành phần mạng WI-FI
Một mạng WI-FI 802.11 thông thường gồm bốn thành phần chính: Hệ thống
phân phối (DS), Điểm truy nhập (AP), Môi trường vô tuyến (WM) và Các trạm
STA

Hình:1.11. Các thành phần vật lý cơ bản của mang 802.11
1.6.2.1 Hệ thống phân phối (Distribution System)
Thành phần kiến trúc dùng để kết nối các nhóm dịch vụ với nhau và tích
hợp với các mạng LAN để tạo thành một mạng mở rộng được gọi là Hệ thống
phân phối DS. Hay nói cách khác, DS sử dụng để kết nối các BSS với nhau, để
điều phối thông tin đến các trạm đích.
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. Dữ
liệu di chuyển giữa một BSS và DS qua một AP. 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.

21

WI-FI phân tích một cách logic môi trường vô tuyến với môi trường hệ
thống phân phối. Mỗi môi trường logic khác nhau được sử dụng cho mỗi mục
đích khác nhau bởi một thành phần kiến trúc khác nhau.
Trong thực tế, hệ thống phân phối được xem như sự kết hợp giữa cầu nối
(bridge) và môi trường hệ thống phân phối. Nó là các mạng xương sống
(backbone), sử dụng để chuyển các gói tin giữa các điểm truy nhập.
1.6.2.2 Điểm truy nhập (Access Points)
Thiết bị gọi là điểm truy nhập đóng vai trò như là cầu nối giữa mạng WI-FI
với trường bên ngoài. Chức năng chính của điểm truy nhập là mở rộng mạng (mở
rộng một vùng phủ sóng vô tuyến). Các điểm truy nhập bổ sung có thể được triển
khai trong một toà nhà hay khuôn viên trường đại học,công ty nhằm tạo ra các
vùng truy nhập vô tuyến rộng lớn.
Điểm truy nhập hỗ trợ khả năng truy nhập tới hệ thống phân phối bằng cách
cung cấp các dịch vụ bổ sung để nó hoạt động như một trạm cơ sở. Ngoài ra
điểm truy nhập cũng đóng vai trò phân bố trong các cấu hình mạng không ngang
hàng.
1.6.2.3 Môi trường vô tuyến (Wireless Medium)
Là môi trường truyền các sóng điện từ mang thông tin từ trạm này đến trạm
khác. Đây chính là môi trường không khí.
1.6.2.4 Các trạm (Station)
Các mạng WLAN được thiết kế và xây dựng nhằm mục đích kết nối các
trạm với nhau. Trạm có thể là những thiết bị như máy tính, điện thoại cầm tay
hay bất cứ thiết bị nào có giao diện vô tuyến.


Basic service set (BSS)

802.11 định nghĩa BSS như một khối kết cấu cơ bản của mạng WI-FI.

Hình 1.12 biểu diễn hai BSS, mỗi BSS có hai trạm.

Hình 1.12. : cấu trúc cơ bản của mạng WI-FI

22


BSS chỉ gồm một nhóm các trạm không dây truyền thông với nhau trong
một phạm vi giới hạn, được xác định bởi các đặc tính của môi trường truyền. Khi
một trạm nằm trong vùng phục vụ, nó có thể liên lạc với tất cả các thành phần
khác trong BSS. 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.
1.6.3. Mô hình mạng WI-FI
Hai mô hình cơ bản sử dụng cho WI-FI là mạng Ad- hoc và mạng cơ sở hạ
tầng (Infrastructure). Hai mô hình này có sự khác biệt nhau rõ ràng về giới hạn
không gian sử dụng, cách quản lý mạng, kiến trúc mạng.

1.6.3.1 Ad - hoc hay còn gọi là IBSS (Independent Basic Service Set)
Ad- hoc là mô hình mạng mà trong đó chỉ bao gồm các máy trạm, không có
Access Point. Mỗi thiết bị kết nối trực tiếp với các thiết bị khác trong mạng, các
nút di động trao đổi thông tin trực tiếp với nhau thông qua các bộ biến đổi vô
tuyến..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. Mô hình này
rất thích hợp cho việc kết nối một nhóm nhỏ các thiết bị và không cần phải giao
tiếp với các hệ thống mạng khác, như trong các hội nghị thương mại hoặc trong
các nhóm làm việc tạm thời. 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.
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 1.13.:Mô hình Ad- hoc

23


1.6.3.2 Mô hình mạng cơ sở hạ tầng (Infrastructure Basic Service Set)
Infrastructure BSS là một mô hình mở rộng của một mạng WI-FI đã có
bằng cách sử dụng điểm truy cập Access Point, các thiết bị di động không giao
tiếp trực tiếp với nhau mà giao tiếp với các điểm truy nhập. Điểm truy cập AP
đóng vai trò vừa là cầu nối của mạng WI-FI với các mạng khác vừa là trung tâm
điều khiển sự trao đổi thông tin trong mạng. Điểm truy cập giúp truyền và nhận
dữ liệu giữa các thiết bị trong một vùng lớn hơn. Phạm vi và số thiết bị sử dụng
trong mạng cơ sở hạ tầng tuỳ thuộc vào chuẩn sử dụng và sản phẩm của các nhà
sản xuất. Trong mô hình mạng cơ sở hạ tầng có thể có nhiều AP để tạo ra một
mạng hoạt động trên phạm vi rộng hay chỉ có duy nhất một Access Point cho một
phạm vi nhỏ như trong một căn nhà, một toà nhà. Mạng cơ sở hạ tầng có hai lợi
thế chính so với mạng độc lập IBSS:
• Infrastructure được thiết lập phụ thuộc vào tầm hoạt động của AP. Vì vậy,
muốn thiết lập WLAN tất cả các thiết bị di động bắt buộc phải nằm trong vùng
phủ sóng của AP và mọi công việc giao tiếp mạng đều phải thông qua AP.
Ngược lại, kết nối trực tiếp IBSS trong mạng ad- hoc giúp hạn chế thông tin
truyền và nhận của mạng nhưng chi phí lại gia tăng ở tầng vật lý bởi vì tất các
thiết bị đều luôn luôn phải duy trì kết nối với tất cả các thiết bị khác trong vùng
dịch vụ.
• Trong mạng cơ sở hạ tầng , AP còn cho phép các station chuyển sang chế

độ tiết kiệm năng lượng. Các AP được thông báo khi một station chuyển sang
chế độ tiết kiệm năng lượng và tạo frame đệm cho chúng. Các thiết bị chú trọng
sử dụng năng lượng (Battery- operated) có thể chuyển bộ thu phát tín hiệu của

mình sang chế độ nghỉ và khi hoạt động lại sẽ nhận được tín hiệu được khôi phục
từ các frame đệm lưu trong AP.

Hình 1.14.:Mô hình mạng cơ sở hạ tầng Infratructure

24


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 WI-FI 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 mô hình mạng
Ah- hoc. 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 WI-FI sử dụng các giao
thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang CSMA/CA 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.
1.6.3.3 Mô hình mạng mở rộng ESS (Extended Service Set)

Mạng 802.11 mở rộng phạm vi di động tới một phạm vi bất kỳ thông qua
ESS. Một ESS là một tập hợp của các Infrastructure BSS nơi mà các Access
Point giao tiếp với nhau để chuyển lưu lượng từ một BSS tới một BSS khác để
làm cho việc di chuyển dễ dàng của các trạm giữa các BSS
Access Point thực hiện việc giao tiếp thông qua hệ thống phân phối. Hệ
thống phân phối là một lớp mỏng trong mỗi Access Point mà nó xác định đích
đến cho lưu lượng được nhận từ một BSS. Hệ thống phân phối xác định lưu
lượng nên được tiếp sóng trở lại một đích đến trong cùng một BSS, chuyển tiếp
trên hệ thống phân phối tới một Access Point khác, hoặc gửi tới mạng có dây tới
đích đến không nằm trong ESS. Các thông tin nhận bởi Access Point từ hệ thống
phân phối được truyền tới BSS để được nhận bởi trạm đích.

25