Tìm hiểu công nghệ các chuẩn mạng IEEE 802.xx đặc biệt là 802.11 và các ứng dụng thực tiễn của nó

IEEE 802.XX

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện đại, tiện ích, đa năng là những ưu điểm vượt trội của máy tính mà
không một công cụ nào có thể đánh bật. Chính vì lẽ đó mà từ những ngôi nhà trọ
sinh viên đến những gia đình tri thức, những công ty, xí nghiệp, những trường
học, bệnh viện hay bất cứ một môi trường kinh doanh nào cũng đều có sự xuất
hiện của “anh chàng mặt vuông”.
Và khi xã hội càng phát triển con người càng cần đến sự quan tâm và chia
sẻ thông tin. Chính điều này đã tạo cơ hội cho chiếc máy tính phát huy hết
những tiện ích vốn có của mình. Một chiếc máy tính đơn lẻ đã làm nên bao điều
kỳ diệu và khi kết nối các máy tính lại với nhau thành một hệ thống thì điều kỳ
diệu đó còn được nhân lên rất nhiều lần.
Đồ án về các chuẩn mạng IEEE 802.xx này sẽ cho chúng ta hiểu sâu hơn
về một khía cạnh của mạng máy tính đó là các giao thức vật lý để xây dựng lên
một môi trường mạng thông suốt và ràng buộc lẫn nhau. Các giao thức này được
tổ chức IEEE ( Institute of Electrical and Electronics Engineers ) nghiên cứu và áp
dụng cho các mạng ngày nay. Sự phát triển không ngừng của các chuẩn này và công
nghệ điện tử, công nghệ thông tin giúp cho chúng ta ngày càng tận hưởng cuộc sống
và làm việc nhanh hơn, hiệu quả hơn.

Vì vậy, nhóm chúng em đã chọn đề tài: “Tìm hiểu công nghệ các chuẩn
mạng IEEE 802.xx đặc biệt là 802.11 và các ứng dụng thực tiễn của nó”.
Và chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo Thạc sĩ Đỗ
Quang Trung đã hướng dẫn tận tình chúng em hoàn thành đồ án này và trong
suốt quá trình học tập.

1


IEEE 802.XX

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU..................................................................................................................1
CHƯƠNG 1......................................................................................................................4
1.1 Tổ chức IEEE...................................................................................................4
1.2 Dự án 802.........................................................................................................4
CHƯƠNG 2 : IEEE 802.3 & ETHERNET..................................................................8
2.1 Giới thiệu.........................................................................................................8
2.3 Hoạt động của Ethernet.................................................................................11
2.6 Các chuẩn của Ethernet.................................................................................16
2.7 Các thiết bị mạng Ethernet LAN...................................................................20
2.8. Bảo mật và ứng dụng thực tế của mạng Ethernet :
Ethernet cho hệ thống an ninh giám sát diện rộng với độ tin cậy cao...............23
CHƯƠNG 3 : IEEE 802.11 & WLAN........................................................................36
3.1 Giới thiệu dự án IEEE 802.11.......................................................................36
3.3 Một số họ chuẩn IEEE 802.11.......................................................................39
3.4 Chuẩn mới 802.11n........................................................................................43
3.5 Các thiết bị chuẩn 802.11..............................................................................50
CHƯƠNG 4 : SO SÁNH VÀ KHẢO SÁT CÁC CHUẨN 802.11...........................51
4.2 Tiêu chuẩn WLAN........................................................................................52
4.4 802.11g : Hiệu năng và đặc điểm..................................................................56
4.5 Môi trường mạng...........................................................................................58
4.6 Chọn lựa chuẩn để triển khai.........................................................................60
CHƯƠNG 5:WLAN......................................................................................................63
5.1 : Các ứng dụng của Mạng WLAN...............................................................64
5.2 Các lợi ích của mạng WLAN......................................................................65
5.3 : Bảng so sánh ưu và nhược điểm giữa mạng không dây và có dây............66
CHƯƠNG 6: NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA WLAN....................................69
6.1 Cách làm việc của mạng WLAN...................................................................69
6.2 Các cấu hình mạng WLAN...........................................................................70
6.3 Các tùy chọn công nghệ.................................................................................75

6.4 Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng WLAN........................................................78

2


IEEE 802.XX
CHƯƠNG 7 : CHUẨN IEEE 802.11...........................................................................83
7.2 Kiến trúc IEEE chuẩn IEEE 802.11..............................................................83
CHƯƠNG 8: BẢO MẬT TRONG MẠNG WLAN.................................................105
8.1 Một số hình thức tấn công mạng...............................................................106
8.2 Cơ sở chuẩn IEEE 802.11..........................................................................111
8.3 Các mức bảo vệ an toàn mạng....................................................................115
8.4 Cơ sở bảo mật mạng WLAN......................................................................116
8.4.4 WEP.......................................................................................................119
8.4.5 WPA..............................................................................................121
8.5 Trạng thái bảo mật mạng WLAN................................................................122
8.6 Các ví dụ kiến trúc bảo mật mạng WLAN..................................................122
8.7 Bảo mật........................................................................................................126
CHƯƠNG 9: GIẢI PHÁP MẠNG WIRELESS CHO TRƯỜNG ĐH BKNP....130
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .......................................139
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................140

3


IEEE 802.XX

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1 Tổ chức IEEE
Tổ chức Institute of Electrical and

Electronics Engineers viết tắt (IEEE)
là một tổ chức xã hội phi lợi nhuận
với hơn 350.000 thành viên. IEEE có
sứ mệnh để "thúc đẩy các nghiên cứu khoa học nhằm tạo ra, phát triển, kết hợp
và chia sẻ, ứng dụng các hiểu biết về điện tử, công nghệ thông tin và khoa học
từ hàng trăm ngàn nhà nghiên cứu là thành viên của tổ chức. Với sự hiểu biết
sâu rộng về Networking, IEEE làm việc nhằm tạo ra các chuẩn chung cho quá
trình kết nối.
Thành lập : New York – Hoa Kỳ
Hoạt động : Từ 1963 – Nay
Thành viên : Hơn 350.000
Lĩnh vực : Tin học, điện tử, viễn thông.
Thành viên nổi tiếng : Thomas Edison, Alexander Graham Bell ..
1.2 Dự án IEEE 802
Một ảnh hưởng lớn của IEEE là việc phát triển tiêu chuẩn 802 cho mạng
LAN và được phổ dụng mọi nơi trên thế giới.
Dự án 802 là một trong rất nhiều dự án của IEEE, tuy nhiên trong đồ án
này chúng em chỉ tìm hiểu dự án mang số hiệu 802 đặc biệt là 802.11 và 802.3
của IEEE.

4


IEEE 802.XX
Các dự án của IEEE được chia ra làm nhiều dự án nhỏ hơn cho những
nhóm làm việc độc lập phát triển và nghiên cứu các chuẩn, những vấn đề cần
thiết, những lỗi xảy ra. Một trong những dự án nhỏ của dự án 802 là dự án IEEE
802.3 là nhóm làm việc nhằm tạo ra chuẩn hóa cho Ethernet, và dự án IEEE
802.11 làm việc nhằm tạo ra chuẩn hóa cho mạng không dây. Số hiệu được gán
cho mỗi nhóm được đặt tên một cách khác nhau không theo thứ tự nào cả. Ví dụ

số 11 được đặt cho dự án IEEE 802.11 bởi dự án được nhóm hoàn thành sau 11
tháng làm việc trong dự án 802 của IEEE.
Với sự nghiên cứu kỹ lưỡng các chuẩn mới được tạo ra cũng như xem xét
những chuẩn đã có nhằm phát triển và mở rộng hơn nữa, những chi tiết sâu về
những chuẩn cụ thể. Và với những chuẩn lại chia ra thành những chuẩn nhỏ
khác và giờ đây việc sử dụng chữ cái thường được gán cho các chuẩn, có thể sử
dụng một hoặc nhiều chữ cái thường để đặt vào đuôi của các chuẩn như
802.11a, 802.11g và 802.11af. Tuy nhiên người ta không sử dụng một số ký tự
để thể hiện các chuẩn như chữ "i" và chữ "o" hai chữ cái này khi viết nó sẽ
giống số "1" và số "0", một điều đặc biệt nữa đó là với ký tự "x" thì người ta
phải viết bằng chữ in hoa bởi dễ nhầm với dấu nhân ví như 802.11x thì phải viết
là 802.11X.
Một điều quan trọng với các chuẩn mà IEEE đưa ra đó là, nó như là một
chuẩn chung cho nhiều nhà sản xuất khác nhau có thể sử dụng kỹ thuật, tài liệu
được IEEE viết ra. Thật may mắn khi có một chuẩn chung cho nhiều hãng sản
xuất, bởi khi đó các sản phẩm từ các hãng khác nhau hoàn toàn tương thích
trong quá trình kết nối
1.2.1 Các dự án của IEEE 802
Là một trong những tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hoá mạng
cục bộ, IEEE với đề án IEEE 802 đã cho ra lò một loạt các chuẩn thuộc họ
IEEE802.XX .
5


IEEE 802.XX
Một số chuẩn kết nối thông dụng nhất của IEEE 802.XX :

IEEE 802.2 : Chuẩn kết nối dành cho tầng dịch vụ giao thức của mạng cục bộ.
IEEE 802.3 : Chuẩn kết nối dành cho mạng cục bộ dựa trên mạng Ethernet.
Mạng Ethernet là mạng nổi tiếng của Digital, Intel và Xerox hợp tác xây dựng.

IEEE 802.4 : Chuẩn kết nối dành cho mạng cục bộ với tô-pô mạng dạng bus
dùng thẻ bài để điều khiển việc truy nhập đường truyền.

IEEE 802.5 : Chuẩn kết nối dành cho mạng cục bộ với tô-pô mạng dạng vòng
(ring) dùng thẻ bài để điều khiển việc truy nhập đường truyền.

IEEE 802.6 : Chuẩn kết nối dành cho mạng tốc độ cao kết nối với nhiều mạng
cục bộ thuộc các khu vực khác nhau của thành phố, đô thị (Mạng MAN).
IEEE 802.9 : Chuẩn kết nối dành cho mạng tích hợp dữ liệu và tiếng nói bao
gồm một kênh dị bộ 10 Mb/s và 96 kênh 64 Kbps. Chuẩn này được xây dựng
cho các môi trường truyền dẫn có lưu lượng lớn và cấp bách.
IEEE 802.11 : Chuẩn kết nối dành cho mạng cục bộ không dây (WLAN) Chuẩn đang tiếp tục được phát triển.

IEEE 802.12 : Chuẩn kết nối dành cho mạng cục bộ dựa trên công nghệ do
AT&T, IBM và HP đề xuất. Công nghệ này được gọi là 100 VG - AnyLAN.
Mạng này có tô-pô mạng hình sao và có phương pháp truy nhập đường truyền

6


IEEE 802.XX
kiểu tranh chấp. Khi một trạm có nhu cầu truyền dữ liệu thì nó sẽ gửi yêu cầu
đến hub và chờ hub cho phép mới thực hiện việc truyền dữ liệu.
IEEE 802.16 : IEEE 802.16 là hệ thống tiêu chuẩn truy nhập không dây băng
rộng (Broadband Wireless Access Standards) cung cấp đặc tả chính thức cho
các mạng MAN không dây băng rộng triển khai trên toàn cầu. Hệ thống này do
nhóm làm việc IEEE 802.16, do IEEE thành lập năm 1999, nghiên cứu và đề
xuất. Nhóm làm việc này là một đơn vị của hội đồng tiêu chuẩn LAN/MAN
IEEE 802.
Họ tiêu chuẩn 802.16 chính thức được gọi là WirelessMAN (viết tắt là

WMAN).
Chuẩn cũng không có nghĩa là đã hoàn toàn chuẩn - do vậy bạn cũng
không nhất thiết tuân theo một cách máy móc các điều kiện của nó khi vẽ lên
một bản thiết kế của mình.

7


IEEE 802.XX

CHƯƠNG 2 : IEEE 802.3 & ETHERNET
2.1 Giới thiệu
“Với sự đòi hỏi nối mạng các máy tính, mạng LAN đã ra đời. Cùng với đó là
các bộ giao thức cho phép kết nối LAN (FDDI, TokenRing...) tuy nhiên phát
triển nhất vẫn là Ethernet. Và IEEE đã dùng số hiệu 802.3 để quy định cho mọi
quy tắc, quy chuẩn, luật có liên quan đến Ethernet.”

Ethernet là mạng do các công ty Xerox, Intel và Digital xây dựng và phát
triển. Ethernet là mạng thông dụng nhất đối với các mạng nhỏ hiện nay.
Ethernet LAN được xây dựng theo chuẩn 7 lớp trong cấu trúc mạng của ISO,
mạng truyền số liệu Ethernet cho phép đưa vào mạng các loại máy tính khác
nhau kể cả máy tính mini. Ethernet có các đặc tính kỹ thuật chủ yếu sau đây:
•

Có cấu trúc dạng tuyến phân đoạn, đường truyền dùng cáp đồng trục, tín
hiệu truyền trên mạng được mã hoá theo kiểu đồng bộ, tốc độ truyền dữ
liệu là 10 Mb/s.

•

Chiều dài tối đa của một đoạn cáp tuyến là 500m, các đoạn tuyến này có
thể được kết nối lại bằng cách dùng các bộ chuyển tiếp và khoảng cách
lớn nhất cho phép giữa 2 nút là 2,8 km.

8


IEEE 802.XX
•

Sử dụng tín hiệu bǎng tần cơ bản, truy xuất tuyến (bus access) hoặc tuyến
token (token bus), giao thức là CSMA/CD, dữ liệu chuyển đi trong các
gói. Gói (packet) thông tin dùng trong mạng có độ dài từ 64 đến 1518
byte.

2.2 Hiểu biết cơ bản về hệ thống Ethernet
2.2.1. Hệ thống Ethernet
Sơ lược về hệ thống Ethernet .
- Ethernet là 1 công nghệ mạng bộ (LAN) nhằm chuyển thông tin giữa các
máy tính với tốc độ từ 10 đến 100 triệu bít một giây (Mbps) . Hiện thời
công nghệ Ethernet thường được sử dụng nhất là công nghệ sử dụng cáp
đôi xoắn 10-Mbps.
- Công nghệ truyền thông 10-Mbps sử dụng hệ thống cáp đồng trục cỡ lớn
, hoặc cáp đôi , cáp sợi quang . Tốc độ chuẩn cho hệ thống Ethernet hiện
nay là 100-Mbps .
2.2.2 Ethernet là công nghệ mạng thiết bị và thông dụng
Mặc dù ngày nay có nhiều công nghệ LAN nhưng Ethernet vẫn là
công nghệ được sử dụng nhiều nhất . Năm 1994 ước tính có khoảng hơn
40 triệu nút Ethernet được sử dụng trên toàn cầu .
Từ khi chuẩn Ethernet ra đời , các đặc tính kĩ thuật và trình tự để xây

dựng nên 1 mạng Ethernet đã trở nên dễ dàng hơn đối với mọi người .
Những đặc tính này cùng với tính dễ sử dụng đã tạo nên một thị trường
Ethernet rộng lớn và là nguyên nhân cho sự ứng dụng rộng rãi của
Ethernet trong nền công nghiệp máy tính .

9


IEEE 802.XX
Phần lớn các hãng sản xuất máy tính ngày nay trang bị cho sản phẩm của
họ thiết bị 10-Mbps Ethernet khiến cho thiết bị của họ có thể sẵn sàng kết
nối vào mạng Ethernet bộ . Khi chuẩn Ethernet 100-Mbps đã trở nên phổ
biến hơn thì máy tính được trang bị các thiết bị Ethernet hoạt động ở cả
hai tốc độ 10-Mbps và 100-Mbps . Những quản trị viên mạng Ethernet
ngày nay cần thiết phải biết liên kết một số lượng lớn các máy tính lại với
nhau bằng công nghệ mạng thiết bị trung gian . Rất nhiều mạng LAN
ngày nay hỗ trợ các máy tính được sản xuất bởi nhiều hãng khác nhau ,
tuy nhiên cần phải đảm bảo được sự tương thích giữa các dòng máy tính .
2.2.3 Sự phát triển của các chuẩn Ethernet
Ethernet đã được phát minh ra tại trung tâm nghiên cứu Xerox Palo
Alto vào những năm 1970 bởi tiến sĩ Robert M. Metcalfe . Nó đã được
thiết kế với mục đích phục vụ nghiên cứu trong “ hệ thống công sở trong
tương lai” , bao gồm trạm cá nhân đầu tiên trên thế giới , trạm Xerox
Alto. Trạm Ethernet đầu tiên chạy với tốc độ xấp xỉ 3-Mbps và được biết
đến với tên gọi : “ tiền Ethernet” .
Ethernet chính thức được công bố vào năm 1980 bởi liên minh DECIntel-Xerox(DIX) . Nỗ lực này đã chuyển “tiền Ethernet” trở thành một hệ
thống Ethernet mở và có chất lượng với tốc độ 10-Mbps. Công nghệ
Ethernet được công nhận là tiêu chuẩn bởi uỷ ban tiêu chuẩn LAN nằm
trong viện kỹ thuật điện và điện tử thế giới (IEEE 802) . Chuẩn IEEE đã
được công bố lần đầu tiên vào năm 1985 , với tiêu đề “ IEEE 802.3

khuyến nghị về lớp vật lý và phương thức truy nhập đa truy nhập sóng
mang phát hiện va chạm “ . Chuẩn IEEE đã được công nhận bởi tổ chức
chuẩn hoá của thế giới (ISO ) .
Chuẩn IEEE cung cấp hệ thống kiểu Ethernet dựa trên nền là công nghệ
DIX Ethernet . Mọi hệ thống Ethernet từ năm 1985 đều được xây dựng

10


IEEE 802.XX
dựa trên chuẩn IEEE 802.3 . Nói chính xác hơn , chúng ta đã dựa trên
công nghệ “IEEE 802.3 CSMA/CD” . Tuy nhiên hầu hết mạng Ethernet
hiện nay đều từ mạng Ethernet nguyên thuỷ mà ra.
Chuẩn 802.3 được nâng lên từng bước bao gồm các chuẩn công nghệ
mới . Từ nằm 1985 chẩn đã được tăng cường những công nghệ 10-Mbps (
ví dụ cáp xoắn ) cũng như các khuyến nghị mới về mạng Ethernet nhanh
100

Mbps.

2.2.4 Các thành phần của Ethernet
Hệ thống Ethernet bao gồm 3 thành phần cơ bản :
•

Hệ thống trung gian truyền tín hiệu Ethernet giữa các máy tính.

•

Các nhóm thiết bị trung gian đóng vai trò giao diện Ethernet làm cho
nhiều máy tính có thể kết nối tới cùng 1 kênh Ethernet.

•

Các khung Ethernet đóng vai trò làm các bit chuẩn để luân chuyển dữ liệu
trên Ethernet.

Phần tiếp sau đây sẽ miêu tả quy tắc thiết lập cho các thành phần đầu tiên ,
các mảng truyền thông vật lí , thiết lập quy tắc truy cập trung gian cho
Ethernet và các khung Ethernet.
2.3 Hoạt động của Ethernet
Mỗi máy Ethernet, hay còn gọi là máy trạm , hoạt động độc lập với tất cả
các trạm khác trên mạng , không có một trạm điều khiển trung tâm.Mọi trạm
đều kết nối với Ethernet thông qua một đường truyền tín hiệu chung còn gọi là
đuờng trung gian. Tín hiệu Ethernet được gửi theo chuỗi , từng bit một , qua
đường trung gian tới tất cả các trạm thành viên. Để gửi dữ liệu trước tiên trạm
cần lắng nghe xem kênh có rỗi không , nếu rỗi thì mới gửi đi các gói ( dữ liệu).

11


IEEE 802.XX
Cơ hội để tham gia vào truyền là bằng nhau đối với mỗi trạm . Tức là không có
sự ưu tiên . Sự thâm nhập vào kênh chung được quyết dịnh bởi nhóm điều khiển
truy nhập trung gian ( Medium Access Control-MAC) được đặt trong mỗi trạm .
MAC thực thi dựa trên cơ sở sự phát hiện va chạm sóng mang ( CSMA/CD).
- Giao thức CSMA/CD .
- Xung đột
- Truyền dữ liệu
2.3.1 Giao thức CSMA/CD.

Hình 2.1 : Giải thuật CSMA

Các bước giải thuật :
1. Máy cần truyền gói tin.
2. Kiểm tra xem đường truyền có bị chiếm hay không (bằng cách kiểm tra
carrier).
3. Tập hợp frame.
4. Bắt đầu truyền gói tin.
5. Kiểm tra xem có xung đột trên đường truyền không.
12


IEEE 802.XX
6. Tiếp tục truyền gói tin.
7. Kiểm tra xem đã truyền hết gói tin chưa.
8. Hoàn thành việc chuyển gói tin.
9. Phát sinh tín hiệu xung đột.
10. Attempt = Attempt + 1 (tăng số lần thử).
11. Kiểm tra xem có phải đã thử quá nhiều lần chưa.
12. Quá nhiều lần thử. Bỏ qua việc truyền gói tin.
13. Thuật toán backoff.
14. Chờ một khoảng thời gian (cỡ micro giây).
Half và Full-Duplex Ethernet
Ethernet được phát triển trên các công nghệ cáp xoắn từ trước, và
nó chỉ cho một tín hiệu duy nhất truyền trong một đơn vị thời gian. Và đó
là lý do vì sao Ethernet cần công nghệ truyền CSMA/CD. Với những
switch cao cấp, công nghệ truyền Ethernet được sử dụng cáp UTP ( Cáp
xoắn đôi không có vỏ bọc chống nhiễu UTP- Unshielded Twisted-Pair) và
fiber ( cáp quang ) , Full-duplex Ethernet được hỗ trợ đầy đủ. Full-duplex
Ethernet cho phép các đối tượng vừa truyền vừa nhận trong cùng một đơn

vị thời gian. Full-duplex không dùng công nghệ CSMA/CD. Full-duplex
chỉ sử dụng khi cả đối tượng (máy tính) và switchs đều hỗ trợ full-duplex,
các hub bình thường sẽ không thể thực hiện full-duplex được.
Để truyền thông tin, mỗi giao tiếp mạng phải lắng nghe cho tới khi
không có tín hiệu trong kênh chung , lúc này nó mới có thể truyền thông
tin . Nếu một giao tiếp mạng thực hiện truyền thông tin trong kênh thì gọi
là sóng và các trạm khác phải chờ đợi cho tới khi sự truyền dẫn này kết
thúc . Quá trình này gọi là phát hiện sóng mang.
Mọi giao tiếp Ethernet đều có cơ hội ngang nhau trong việc truyền
thông tin trong mạng (Đa truy nhập ) . Trong quá trình truyền từ đầu này
tới đầu kia của Ethernet , những bít đầu tiên của khung cần phải đi tới mọi

13


IEEE 802.XX
vùng của mạng . Tức là có thể có 2 giao tiếp mạng cùng thấy mạng rỗi và
gửi đi cùng 1 lúc. Khi đó Ethernet phát hiện sự “ va chạm “ và dừng việc
truyền và gửi lại các khung . ĐÓ là quá trình phát hiện va chạm.
Giao thức CSMA/CD được thiết kế nhằm cung cấp cơ hội ngang bằng
truy nhập kênh chung cho mọi trạm trong mạng . Sau khi gói tin được gửi
đi mỗi trạm trong mạng sẽ sủ dụng giao thức CSMA/CD để xem trạm nào
sẽ được gửi tiếp sau.
2.3.2 Va chạm
Nếu có có hơn 1 trạm cùng gửi thông tin cùng lúc thì tín hiệu được
nói rằng đang va chạm , Các trạm sẽ nhận ra biến cố này và dừng việc
truyền bằng thuật toán backoff . Sau đó mỗi trạm sẽ chọn 1 thời gian ngẫu
nhiên sau đó để truyền tiếp .
Thông thường khoảng thời gian trễ này là rất ngắn chỉ khoảng phần
nghìn hoặc phần triệu của giây . Nếu như sau đó lại có va chạm thì lại

phải truyền lại . Nếu sau một số lần liên tiếp nào đó va chạm thì hệ thống
sẽ thôi truyền gói tin này nữa , thường Ethernet chọn 16 lần để hảy bỏ
truyền gói tin. Nếu mạng càng lớn và càng nhiều trạm thì khả năng huỷ bỏ
càng lớn .
2.3.3 Truyền dữ liệu
Cũng như các mạng LAN khác , Ethernet luôn tìm cách truyền dữ
liệu tốt nhất , Tuy nhiên ngay cả với những mạng Ethernet đắt tiền nhất và
được thiết kế tốt nhất thì dữ liệu truyền đi vẫn không hoàn hảo.
Nhiễu điện có thể xuất hiện mọi lúc trên hệ thống cáp và làm dữ liêu bị
hỏng . Trong trường hợp kênh LAN bị tắc nghẽn làm cho số lần va chạm
vượt quá 16 làm cho các khung bị mất . Không thể có mạng LAN nào
hoàn hảo , vì thế những phần mềm ở lớp giao thức mạng cao hơn được
thiết kế để cứu dữ liệu khỏi lỗi.
Cần thiết phải nâng lên các giao thức mạng mức cao để chắc chắn dữ liệu
nhận được là chính xác .Các giao thức bậc cao làm được điều nàu nhờ

14


IEEE 802.XX
phương thức truyền đáng tin cậy và sự xác nhận chuỗi thông tin truyền
qua mạng .

15


IEEE 802.XX
2.4 .Khung và địa chỉ Ethernet
Quả tim của Ethernet là là khung ,
khung được sử dụng để truyền dữ liệu

giữa các máy tính ,Khung gồm các bit
được chia thành các trường . Các
trường này bao gồm trường địa chỉ ,
trường dữ liệu chứa từ 46 tới 15000 byte dữ liệu , và 1 trường kiểm tra lỗi để
kiểm tra các bit nhận được có giống với các bit được truyền đi không.
Trường đầu tiên mang 48 bit địa chỉ , gọi là địa chỉ nhận và địa chỉ gửi, IEEE
quản lí các địa chỉ bởi trường địa chỉ. IEEE cung cấp 24 bit nhận dạng gọi là “
định danh tổ chức duy nhất “ (OUI) , mỗi tổ chức tham gia vào Ethernet sẽ được
cung cấp 1 định danh duy nhất .Tổ chức sẽ tạo ra 48 bit địa chỉ sử dụng OUI của
24 bit địa chỉ đầu tiên . 48 bit này được biết đến như là địa chỉ vật lí , phần cứng
hoặc địa chỉ MAC.
48 bít địa chỉ là dấu hiệu nhận biết chung cho mỗi giao tiếp Ethernet khi nó
được tạo ra , nhờ đó mà làm đơn giản hơn cấu trúc của Ethernet. Với cách định
danh này bạn có thể nhóm nhiều tổ chức Ethernet vì thế dễ dàng hơn trong việc
quản lí Ethernet.
Mỗi khung Ethernet được gửi tới 1 kênh chung , khi đó mỗi giao tiếp mạng sẽ
xem xét trường 48 bit đầu tiên có chứa địa chỉ , giao tiếp mạng sẽ so sánh địa chỉ
của chính nó với địa chỉ này . Giao tiếp mạng có địa chỉ trùng với địa chỉ nhận
sẽ đọc toàn bộ khung và gửi những dữ liệu này tới phần mềm trong máy . Mọi
giao tiếp mạng sẽ ngừng đọc thông tin trong khung sau khi chúng phát hiện địa
chỉ của chúng không trùng với địa chỉ nhận.

16


IEEE 802.XX
2.5 Địa chỉ Multicast and Broadcast
Một địa chỉ multicast cho phép một khung đơn có thể nhận được
một nhóm trạm. Phần mềm mạng có thể cho phép giao tiếp mạng lắng
nghe những địa chỉ multicast chỉ định. Điều này cho phép một nhóm trạm

có thể được nhận biết bởi một nhóm multicast đã được gán cho địa chỉ
multicast riêng. Một gói đơn gởi tới 1 địa chỉ multicast sẽ được nhận bởi
mọi trạm trong nhóm này. Có một trường hợp đặc biệt của multicast là
broadcast , đó là 48 bit địa chỉ của mỗi phần tử. Mọi giao tiếp Ethernet
nếu thấy 1 khung với địa chỉ đến kiểu này sẽ đọc khung và gửi nó đến
phần mềm trong trạm.
2.6 Các chuẩn của Ethernet
Sơ lược sự phát triển các chuẩn của Ethernet :
• Năm 1999: đưa ra chuẩn IEEE 802.3ab cho Gigabit Ethernet sử dụng cáp
đồng
• Tháng 6 năm 2006: Đưa ra chuẩn IEEE 802.3an cho 10 Gigabit Ethernet
sử dụng cáp đồng
• Tháng 7 năm 2006: IEEE HSSG phát triển phiên bản mới của chuẩn
Ethernet bao gồm, 40G và 100G
• Năm 2007: IEEE sẽ đưa ra một phiên bản 100G Ethernet Task Force
• 2009/2010: IEEE chính thức đưa ra chuẩn 100G Ethernet.

Tên gọi các chuẩn của IEEE cũng được chuẩn hoá như: 10Base-T, 10 có
nghĩa là tốc độ truyền dữ liệu là 10 Mbps, T có nghĩa là sử dụng cáp xoắn
(Twisted-pair), trong khi chữ F là chuẩn cho công nghệ truyền sử dụng Cáp

17


IEEE 802.XX
Quang (fiber). Các phiên bản trước sử dụng cáp đồng trục như 10Base-5 và
10Base-2 với tên gọi không được chuẩn hoá.
Vào năm 1995 chuẩn Fast Ethernet đã được ra đời mang tên 802.3u dựa
trên công nghệ Cat 3-5 hay sử dụng cáp quang là một bước đột phá rất lớn,
và hiện nay đã có mặt trong hầu hết các mạng nội bộ của các tổ chức hay

doanh nghiệp.
Tiếp sau đó năm 1998 chuẩn Gigabit Ethernet đã ra đời với tên 802.3z
đánh dấu một bước ngoặt trong công nghệ truyền cải tiết đáng kể việc truyền
thông tin.
Chuẩn 802.3ae đang đưa vào thử nghiệm nếu thành công nó là một chuẩn
dùng trên đường backbone của mạng doanh nghiệp là hết sức hợp lý. Chuẩn
này dang hoàn thiện dần và trong tương lai chúng ta sẽ chứng kiến nhiều
chuẩn khác mới ra đời với các tính năng năng ngày càng ưu việt hơn.

Hình 2.2 Các chuẩn trong họ Ethernet IEEE 802.3 và đặc tính kỹ thuật

18


IEEE 802.XX

Hình 2.3 . Mô hình OSI của Ethernet

Ethernet làm việc tại lớp thứ hai trong mô hình OSI (OSI Layers 2) tức
tầng data link. Trong tầng data link được chia làm hai tầng khác đó là MAC
Layer và Logical Link Control (LLC) Layer. Lớp LLC – 802.2 là một chuẩn
giữa lớp địa chỉ MAC và các giao thức thuộc tầng 3 trong mô hình OSI.
Thông tin tại tầng MAC được hiểu như các frame chúng được đóng gói với địa
chỉ nguồn và đích (địa chỉ này là địa chỉ MAC - địa chỉ của phần cứng). Địa chỉ
MAC bao gồm 48 bits trong đó 3 bytes đầu được gán bởi IEEE và 3 bytes sau là
được gán bởi nhà sản xuất phần cứng.
Đảm bảo quá trình truyền tin một cách tin cậy
Đồng bộ dữ liệu truyền
Nhận ra lỗi trong quá trình truyền
Điều khiển truyền

2.6.1 : 10Base-T:

Là một chuẩn mạng Ethernet có tốc độ
băng thông (bandwidth) là 10Mbps (10), sử
19


IEEE 802.XX
dụng dải tần cơ sở (Baseband) và cáp xoắn đôi (T). Các trạm trong
mạng (LAN stations) được kết nối theo kiểu hình sao (star
configuration) vào một bộ tập trung ở giữa được gọi là Concentrrator
(bộ tập trung).
2.6.2 100Base-T:
Tương tự như 10BaseT nhưng có tốc độ băng thông là
100Mbps (100).
-

Cáp xoắn đôi CAT-5

- Đầu nối Rj-45
- Thiết bị kết nối HUB
- Tốc độ truyền: 10/100 MBPS (tùy HUB, card mạng)
- Độ dài tối đa: 500m
- Max workstation: tùy theo HUB
- Là cấu trúc mạng hình Sao (star)
2.6.3 10Base-2

Là một chuẩn mạng Ethernet có tốc độ băng
thông (bandwidth) là 10Mbps (10), sử dụng dải
tần cơ sở (Baseband) và cáp đồng trục mỏng (thin

coaxial cable = RG58). Chiều dài tối đa mà một
phân đoạn mạng (LAN segment) sử dụng cáp
đồng trục mỏng có thể đạt là 607 feet - gần bằng 200 mét (nên ký hiệu của
mạng này là 10Base-2). Tất cả các máy trong mạng (LAN stations) được
kết nối theo dạng tuyến tính (bus) dọc theo sợi cáp đồng trục.

20


IEEE 802.XX
2.6.4 10Base-5:
Tương tự như 10Base-2, nhưng sử dụng
cáp đồng trục dày (thick coaxial cable =
RG62). Chiều dài tối đa mà một phân
đoạn mạng

(LAN segment) sử dụng cáp đồng trục dày có thể đạt 500 mét (nên ký
hiệu của mạng này là 10Base-5). Tất cả các máy trong mạng (LAN
stations) được kết nối theo dạng tuyến tính (bus) dọc theo sợi cáp đồng
trục.
2.6.5 10Base-F:

Là chuẩn mạng Ethernet sử dụng cáp sợi quang (optical fibers).

21


IEEE 802.XX
2.7. Các thiết bị của mạng Ethernet LAN :
2.7.1 Hub

Hub là một trong những yếu tố quan trọng nhất của LAN, đây là
điểm kết nối dây trung tâm của mạng, tất cả các trạm trên mạng LAN
được kết nối thông qua HUB. Một hub thông thường có nhiều cổng nối
với người sử dụng để gắn máy tính và các thiết bị ngoại vi. Mỗi cổng hỗ
trợ một bộ kết nối dùng cặp dây xoắn 10BASET từ mỗi trạm của mạng.
Khi bó tín hiệu Ethernet được truyền từ một trạm tới hub, nó được lặp lại
trên khắp các cổng khác của hub. Các hub thông minh có thể định dạng,
kiểm tra, cho phép hoặc không cho phép bởi người điều hành mạng từ
trung tâm quản lý hub.
Có ba loại hub:
• Hub đơn (stand alone hub)
• Hub phân tầng (stackable hub, có tài liệu gọi là HUB sắp xếp)
• Hub modun (modular hub)
Modular hub rất phổ biến cho các hệ thống mạng vì nó có thể dễ dàng mở
rộng và luôn có chức nǎng quản lý, modular có từ 4 đến 14 khe cắm, có
thể lắp thêm các modun Ethernet 10BASET.
Stackable hub là lý tưởng cho những cơ quan muốn đầu tư tối thiểu ban
đầu nhưng lại có kế hoạch phát triển LAN sau này.
22


IEEE 802.XX
Chú ý: Uỷ ban kỹ thuật điện tử (IEEE) đề nghị dùng các tên sau đây để
chỉ 3 loại dây cáp dùng với mạng Ethernet chuẩn 802.3.
• Dây cáp đồng trục sợi to (thick coax) thì gọi là 10BASE5 (Tốc độ 10
Mbps, tần số cơ sở, khoảng cách tối đa 500m).
• Dây cáp đồng trục sợi nhỏ (thin coax) gọi là 10BASE2 (Tốc độ 10
Mbps, tần số cơ sở, khoảng cách tối đa 200m).
• Dây cáp đôi xoắn không vỏ bọc (twisted pair) gọi là 10BASET (Tốc độ

10 Mbps, tần số cơ sở, sử dụng cáp sợi xoắn).
• Dây cáp quang (Fiber Optic Inter-Repeater Link) gọi là FOIRL
Liên mạng (internetworking)
Việc kết nối các LAN riêng lẻ thành một liên mạng chung được gọi là
Internetworking. Internetworking sử dụng ba công cụ chính là: bridge,
router và switch.
2.7.2 Cầu nối (bridge):

Là cầu nối hai hoặc nhiều đoạn (segment) của một mạng. Theo mô hình
OSI thì bridge thuộc mức 2. Bridge sẽ lọc những gói dữ liệu để gửi đi
(hay không gửi) cho đoạn nối, hoặc gửi trả lại nơi xuất phát. Các bridge
cũng thường được dùng để phân chia một mạng lớn thành hai mạng nhỏ
nhằm làm tǎng tốc độ. Mặc dầu ít chức nǎng hơn router, nhưng bridge
cũng được dùng phổ biến.

23


IEEE 802.XX
2.7.3 Bộ dẫn đường (router)
Chức nǎng cơ bản của router là gửi đi các gói
dữ liệu dựa trên địa chỉ phân lớp của mạng và
cung cấp các dịch vụ như bảo mật, quản lý
lưu thông...
Giống như bridge, router là một thiết bị siêu
thông minh đối với các mạng thực sự lớn. router biết địa chỉ của tất cả các
máy tính ở từng phía và có thể chuyển các thông điệp cho phù hợp. Chúng
còn phân đường-định truyền để gửi từng thông điệp có hiệu quả.
Theo mô hình OSI thì chức nǎng của router thuộc mức 3, cung cấp thiết bị
với thông tin chứa trong các header của giao thức, giúp cho việc xử lý các

gói dữ liệu thông minh.
Dựa trên những giao thức, router cung cấp dịch vụ mà trong đó mỗi
packet dữ liệu được đọc và chuyển đến đích một cách độc lập.
Khi số kết nối tǎng thêm, mạng theo dạng router trở nên kém hiệu quả và
cần suy nghĩ đến sự thay đổi.
2.7.4 Bộ chuyển mạch (switch)

Chức nǎng chính của switch là cùng một lúc duy trì nhiều cầu nối
giữa các thiết bị mạng bằng cách dựa vào một loại đường truyền xương
sống (backbone) nội tại tốc độ cao. Switch có nhiều cổng, mỗi cổng có thể
hỗ trợ toàn bộ Ethernet LAN hoặc Token Ring.
24


IEEE 802.XX
Bộ chuyển mạch kết nối một số LAN riêng biệt và cung cấp khả nǎng lọc
gói dữ liệu giữa chúng.
Các switch là loại thiết bị mạng mới, nhiều người cho rằng, nó sẽ trở nên
phổ biến nhất vì nó là bước đầu tiên trên con đường chuyển sang chế độ
truyền không đồng bộ ATM.
2.8. Bảo mật và ứng dụng thực tế của mạng Ethernet : Sử dụng Ethernet
cho các hệ thống an ninh giám sát diện rộng với độ tin cậy cao.
2.8.1
Ngày càng có nhiều tổ chức đảm bảo an ninh cho chính mình bằng
cách ứng dụng các hệ thống an ninh giám sát và hệ thống kiểm soát vào ra
điện tử cho cơ sở vật chất, hạ tầng. Các hệ thống này, cả ở công cộng và
tư gia, đã phát triển rầm rộ trong những năm gần đây.
Các hệ thống giám sát này có thể được sử dụng trong các cụm văn
phòng, khu công nghiệp, trường đại học, các siêu thị bán lẻ, hệ thống giao
thông công cộng, những nơi mà an ninh được đặt lên hàng đầu.

Cùng với sự hiện diện rộng rãi các sản phẩm an ninh, trong đó có
camera, hệ thống thông tin liên lạc, các thiết bị kiểm soát vào ra, các hệ
thống báo động và điều khiển là chúng ngày càng có kết cấu phức tạp.
Thách thức đặt ra đầu tiên là để đảm bảo rằng tất cả các thiết bị sử dụng
chung một nền tảng truyền thông. Ethernet là sự lựa chọn đương nhiên.
Đây là một giao thức truyền thông được chứng minh có khả năng cung
cấp dịch vụ nhanh đáng tin cậy. Để đảm bảo độ tin cậy tối đa, cần xem xét
cẩn thận cấu trúc liên kết mạng, băng thông thích hợp và cả hệ thống dự
phòng.

25