Nghiên cứu triển khai mạng xã hội phạm vi gần trên thiết bị di động
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.94 MB, 72 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
NGUYỄN VĂN KHÁNH
NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI
MẠNG XÃ HỘI PHẠM VI GẦN TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Hà Nội – 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN VĂN KHÁNH
NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI
MẠNG XÃ HỘI PHẠM VI GẦN TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC:
1.TS. BÙI VIỆT KHÔI
2. PGS. TS. PHẠM NGỌC NAM
Hà Nội - 2015
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................. 3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................... 4
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ........................................................... 6
MỞ ĐẦU
.................................................................................................. 8
CHƢƠNG 1. CÁC CÔNG NGHỆ KẾT NỐI KHÔNG DÂY PHẠM VI
GẦN
.................................................................................................. 9
1.1. Công nghệ WiFi ................................................................................................... 9
1.2. Công nghệ WiFi Direct ...................................................................................... 12
1.2.1. Giới thiệu.................................................................................................12
1.2.2. Kiến trúc của WiFi Direct .......................................................................13
1.2.3. Bảo mật ...................................................................................................14
1.3. Kết nối Bluetooth ............................................................................................... 15
Kết luận chƣơng 1 ..................................................................................................... 17
CHƢƠNG 2. KIẾN TRÚC VÀ MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG
XÃ HỘI PHẠM VI GẦN ............................................................................... 18
2.1. Mạng xã hội phạm vi gần ................................................................................... 18
2.1.1. Tổng quan................................................................................................18
2.1.2. Công nghệ và tiềm năng..........................................................................19
2.2. Mạng di động ngang hàng .................................................................................. 23
2.2.1. Khái niệm ................................................................................................23
2.2.2. Kiến trúc mạng di động ngang hàng .......................................................24
2.2.3. Bảo mật trong mạng di động ngang hàng ...............................................28
Kết luận chƣơng 2 ..................................................................................................... 30
CHƢƠNG 3. CÁC GIẢI PHÁP PHẦN MỀM CHO MẠNG XÃ HỘI
PHẠM VI GẦN .............................................................................................. 31
3.1. Hệ điều hành Android ........................................................................................ 31
3.1.1. Tổng quan................................................................................................31
1
3.1.2. Phần mềm ứng dụng trên Android ..........................................................32
3.2. Nền tảng phát triển phần mềm AllJoyn framework ........................................... 33
3.2.1. Tổng quan................................................................................................33
3.2.2. Kiến trúc AllJoyn framework .................................................................34
3.3. Nền tảng phát triển phần mềm Chord SDK ....................................................... 36
3.3.1. Tổng quan................................................................................................36
3.3.2. Kiến trúc ..................................................................................................38
3.3.3. Chức năng và hoạt động trong Chord SDK ............................................39
3.4. So sánh AllJoyn framework và Chord SDK ...................................................... 41
Kết luận chƣơng 3 ..................................................................................................... 42
CHƢƠNG 4. PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI MẠNG XÃ
HỘI PHẠM VI GẦN ...................................................................................... 43
4.1. Phân tích ứng dụng............................................................................................. 43
4.1.1. Biểu đồ phân cấp chức năng ...................................................................45
4.1.2. Phân tích các chức năng ..........................................................................47
4.1.3. Xây dựng các thực thể .............................................................................54
4.1.4. Mô hình thực thể liên kết ........................................................................56
4.1.5. Biểu đồ luồng dữ liệu ..............................................................................57
4.2. Thiết kế ứng dụng .............................................................................................. 59
4.2.1. Thiết kế cơ sở dữ liệu ..............................................................................59
4.2.2. Thiết kế biểu đồ gói.................................................................................62
4.2.3. Thiết kế giao diện ngƣời dùng ................................................................63
4.3. Kiểm thử ứng dụng ............................................................................................ 65
4.3.1. Môi trƣờng phát triển ..............................................................................65
4.3.2. Cài đặt ứng dụng .....................................................................................65
4.3.3. Kiểm thử ứng dụng .................................................................................65
Kết luận chƣơng 4 ..................................................................................................... 67
KẾT LUẬN
................................................................................................ 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 69
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn
trung thực, của tôi, không vi phạm bất cứ điều gì trong luật sở hữu trí tuệ và pháp
luật Việt Nam. Nếu sai, tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc pháp luật.
TÁC GIẢ LUẬN VĂN
Nguyễn Văn Khánh
3
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT
Viết tắt
Giải nghĩa
1
IEEE
Institute of Electrical and Electronics Engineers
2
Mbps
Mega bit per second
3
DSSS
Direct-Sequence Spread Spectrum
4
WLAN
5
CCK
Complementary Code Keying
6
WD
Wi-Fi Direct
7
AP
Access Point
8
WPS
Wi-Fi Protected Setup
9
QoS
Quality of Service
10
ERD
Enhanced Data Rate
11
PSNA
Proximity Social Network Application
12
NFC
Near Field Communication
13
LTE
Long Term Evolution
14
IMEI
International Mobile Equipment Identity
15
DoS
Denial of Service
16
p2p
Peer to Peer
17
XML
18
API
Application Programming Interface
19
SDK
Software Development Kit
20
UDP
User Datagram Protocol
21
TCP
Transmission Control Protocol
22
IP
23
AES
Advanced Encryption Standard
24
MVC
Model View Control
Wireless Local Access Network
eXtensible Markup Language
Internet Protocol
4
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1 Thị phần toàn cầu của các nền tảng di động ..............................................31
Bảng 4.1 Các thực thể trong ứng dụng .....................................................................54
Bảng 4.2 Đối tƣợng profile ngƣời dùng ....................................................................59
Bảng 4.3 Đối tƣợng kênh tạo bởi ngƣời dùng...........................................................60
Bảng 4.4 Đối tƣợng ảnh đƣợc chia sẻ .......................................................................60
Bảng 4.5 Đối tƣợng tin nhắn đƣợc chia sẻ ................................................................60
Bảng 4.6 Đối tƣợng bình luận về các nội dung chia sẻ.............................................61
Bảng 4.7 Đối tƣợng lƣợt thích trên các nội dung chia sẻ ..........................................61
Bảng 4.8 Đối tƣợng phân quyền cho ngƣời dùng .....................................................61
Bảng 4.9 Đối tƣợng quan hệ giữa các ngƣời dùng ...................................................61
Bảng 4.10 Kiểm thử các chức năng chính của ứng dụng ..........................................66
5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1 Sự phát triển của công nghệ WiFi ..............................................................11
Hình 1.2 WiFi Direct cho phép kết nối không sử dụng Access Point ......................12
Hình 1.3 Kiến trúc WiFi Direct.................................................................................14
Hình 1.4 Khả năng kết nối của các thiết bị Bluetooth ..............................................16
Hình 2.1 Dự đoán lợi nhuận từ thị trƣờng mạng xã hội phạm vi gần .......................22
Hình 2.2 Dự đoán số lƣợng ngƣời dùng mạng xã hội phạm vi gần ..........................23
Hình 2.3 Kiến trúc mạng di động peer-to-peer .........................................................24
Hình 2.4 Kiến trúc peer-to-peer mobile thực thi các proxy mobile ..........................25
Hình 2.5 Kiến trúc peer-to-peer thuần và peer-to-peer lai ........................................26
Hình 2.6 Kiến trúc mobile proxy ..............................................................................28
Hình 3.1 Mô hình mạng mục tiêu của AllJoyn framework ......................................34
Hình 3.2 Kiến trúc mạng AllJoyn biểu diễn theo thành phần ...................................35
Hình 3.3 Kiến trúc của một AllJoyn Application .....................................................36
Hình 3.4 Các loại kênh đƣợc định nghĩa trong Chord SDK .....................................38
Hình 3.5 Kiến trúc của Chord SDK ..........................................................................39
Hình 3.6 Thị phần của Samsung và phiên bản Android tại thị trƣờng Việt Nam.....41
Hình 4.1 Sơ đồ tổng quan kiến trúc mạng ................................................................43
Hình 4.2 Sơ đồ tổng quan của ứng dụng ...................................................................44
Hình 4.3 Biểu đồ phân cấp chức năng ......................................................................46
Hình 4.4 Chức năng đăng nhập .................................................................................47
Hình 4.5 Biểu đồ chức năng đăng nhập ....................................................................47
Hình 4.6 Chức năng quản lý profile ..........................................................................48
Hình 4.7 Biểu đồ thao tác cập nhật profile ...............................................................49
Hình 4.8 Chức năng quản lý mạng............................................................................49
Hình 4.9 Biểu đồ mời ngƣời dùng khác tham gia kênh ............................................50
Hình 4.10 Chức năng quản lý ngƣời dùng ................................................................51
Hình 4.11 Biểu đồ thêm ngƣời dùng vào danh sách bạn bè/theo dõi .......................51
Hình 4.12 Chức năng tƣơng tác trong mạng xã hội ..................................................52
6
Hình 4.13 Tƣơng tác xem các hoạt động của bạn bè ................................................53
Hình 4.14 Thao tác gửi thông điệp lên kênh/nhóm chung ........................................53
Hình 4.15 Mô hình thực thể liên kết .........................................................................56
Hình 4.16 Biểu đồ luồng dữ liệu mức ngữ cảnh .......................................................57
Hình 4.17 Biểu đồ luồng dữ liệu mức đỉnh ...............................................................58
Hình 4.18 Biểu đồ gói của ứng dụng ........................................................................62
7
MỞ ĐẦU
Xã hội thông tin ngày càng phát triển, đi cùng với đó là nhu cầu chia sẻ, trao
đổi thông tin của con ngƣời. Thông tin có thể chia sẻ theo nhiều cách thức khác
nhau và phổ biến nhất hiện nay đó chính là mạng xã hội. Một số mạng xã hội đƣợc
sử dụng phổ biến nhất hiện nay nhƣ Youtube, Facebook, Twitter, Google+ đã cung
cấp đầy đủ các tính năng nhƣ trò chuyện, e-mail, chia sẻ dữ liệu, blog... Mạng xã
hội giúp kết nối mọi ngƣời trên khắp thế giới và trở thành một thói quen hàng ngày
của hàng trăm triệu thành viên.
Với sự phát triển của Internet và thiết bị di động hiện nay, việc kết nối và
chia sẻ thông tin giữa các thành viên trở nên đơn giản và tiện lợi hơn bao giờ hết.
Tuy nhiên, một câu hỏi đặt ra là, đối với những vùng mà Internet chƣa thể vƣơn tới,
ví dụ nhƣ miền núi, vùng sâu, vùng xa, hải đảo xa xôi hay những vùng có thiên tai
lũ lụt, cơ sở hạ tầng bị phá hủy, chƣa kịp thời khôi phục thì việc chia sẻ và trao đổi
thông tin sẽ bị gián đoạn. Nội dung của đề tài giải quyết các vấn đề:
- Nghiên cứu các công nghệ kết nối không dây phạm vi gần.
- Nghiên cứu kiến trúc và hoạt động của các mô hình mạng xã hội.
- Nghiên cứu kiến trúc và phƣơng thức triển khai mạng xã hội trên các nền
tảng phát triển phần mềm Chord SDK và Alljoyn SDK.
- Xây dựng mạng xã hội phạm vi gần không sử dụng kết nối Internet trên thiết
bị di động sử dụng hệ điều hành Android.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS. Phạm Ngọc Nam, TS. Bùi
Việt Khôi và các thầy cô giáo trong Viện Điện tử - Viễn thông trƣờng Đại học Bách
Khoa Hà Nội đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành nội dung luận văn này.
8
CHƢƠNG 1.
CÁC CÔNG NGHỆ KẾT NỐI KHÔNG DÂY
PHẠM VI GẦN
Chƣơng này trình bày những vấn đề cơ bản liên quan đến các công nghệ kết
nối phạm vi gần nhƣ WiFi, WiFi Direct và Bluetooth. Lịch sử phát triển, hiệp hội
nghiên cứu và ƣu nhƣợc điểm của các chuẩn kết nối là những dữ liệu quan trọng
trong việc chọn lựa công cụ truyền vận dữ liệu cho mạng xã hội phạm vi gần.
1.1. Công nghệ WiFi
WiFi là viết tắt của Wireless Fidelity hay mạng 802.11 là hệ thống mạng
không dây sử dụng sóng vô tuyến. Ban đầu, WiFi đƣợc phát triển bởi Institute of
Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Nhƣng từ năm 1999, nhằm đáp ứng
nhu cầu phát triển và tƣơng thích giữa các thiết bị WiFi, hiệp hội WiFi Alliance
đƣợc thành lập.
Đến năm 2013, WiFi Alliance đã có trên 600 công ty thành viên, bao gồm
hầu hết các nhà sản xuất thiết bị chuẩn 802.11 trên toàn cầu. Cam kết chung của
Hiệp hội là thực hiện kiểm thử, chứng nhận khả năng kết nối giữa các sản phẩm và
thúc đẩy sự phát triển của công nghệ WiFi.
Các chuẩn WiFi đã và đang đƣợc phát triển từ giai đoạn sơ khai bao gồm [1]:
Chuẩn 802.11:
Năm 1997, IEEE đƣa ra chuẩn mạng nội bộ không dây (WLAN) đầu tiên,
đƣợc gọi là 802.11 theo tên của nhóm giám sát sự phát triển của chuẩn này. Lúc
này, 802.11 sử dụng tần số 2,4GHz và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp DSSS
(Direct-Sequence Spread Spectrum) nhƣng chỉ hỗ trợ băng thông tối đa là 2Mbps –
tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng. Vì lý do đó, các sản phẩm chuẩn không
dây này không còn đƣợc sản xuất nữa.
Chuẩn 802.11b:
Từ tháng 6 năm 1999, IEEE bắt đầu mở rộng chuẩn 802.11 ban đầu và tạo ra
các đặc tả kỹ thuật cho 802.11b. Chuẩn 802.11b hỗ trợ tốc độ lên đến 11Mbps,
9
ngang với tốc độ Ethernet lúc đó. Đây là chuẩn WLAN đầu tiên đƣợc chấp nhận
trên thị trƣờng, sử dụng tần số 2,4 GHz. Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật điều chế
khóa mã bù CCK (Complementary Code Keying) và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp
giống nhƣ chuẩn 802.11 nguyên bản. Nhƣng khi đó, các thiết bị sử dụng chuẩn
802.11b có nhƣợc điểm là có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng.
Chuẩn 802.11a:
Song hành với 802.11b, IEEE tiếp tục đƣa ra chuẩn mở rộng thứ hai cũng
dựa vào 802.11 đầu tiên - 802.11a. Chuẩn 802.11a sử dụng tần số 5GHz, tốc độ
54Mbps tránh đƣợc can nhiễu từ các thiết bị dân dụng. Đồng thời, chuẩn 802.11a
cũng sử dụng kỹ thuật trải phổ khác với chuẩn 802.11b - kỹ thuật trải phổ theo
phƣơng pháp đa phân chia tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division
Multiplexing). Đây đƣợc coi là kỹ thuật vƣợt trội hơn so với DSSS. Tuy nhiên, do
tần số cao nên tín hiện của 802.11a gặp nhiều khó khăn hơn khi xuyên tƣờng và các
vật cản khác.
Chuẩn 802.11g:
Năm 2002, các sản phẩm WLAN hỗ trợ chuẩn mới hơn đƣợc gọi là 802.11g
ra đời. 802.11g hỗ trợ băng thông 54Mbps và sử dụng tần số 2,4GHz cho phạm vi
phủ sóng lớn hơn và đặc biệt có khả năng tƣơng thích ngƣợc với 802.11b, nghĩa là
các điểm truy cập 802.11g sẽ làm việc với card mạng WiFi chuẩn 802.11b. Ƣu
điểm của 802.11g là tốc độ nhanh, tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che khuất
nhƣng có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng.
Chuẩn 802.11n:
Chuẩn 802.11n đƣợc phê duyệt năm 2009, đƣợc thiết kế để cải thiện tính
năng của 802.11g bằng cách sử dụng công nghệ MIMO (multiple input - multiple
output). Sử dụng băng thông lên tới 40MHz, gấp đôi băng thông của các chuẩn
10
WiFi khác, 802.11n có khả năng cung cấp tốc độ tối đa lên tới 300Mbps hoặc cao
hơn nữa và có thể hoạt động ở cả hai dải tần 2.4GHz và 5GHz.
Chuẩn 802.11ac:
Chuẩn Wi-Fi thế hệ mới nhất đƣợc phê duyệt năm 2013, chuẩn 802.11ac
hoạt động ở băng tần 5GHz, hiện tại đạt tốc độ tối đa 1730 Mbps. Chuẩn 802.11ac
có thể hỗ trợ băng thông lên tới 160MHz với 8 luồng dữ liệu song song.
Các thiết bị di động đã và đang đƣợc tích hợp chuẩn WiFi mới nhất này
nhằm đáp ứng các dịch vụ gia tăng cho ngƣời dùng trong tƣơng lai nhƣ thực tại
nâng cao, chia sẻ live video chất lƣợng cao... với mức tiêu hao năng lƣợng thấp so
với các công nghệ 3G/4G của các nhà mạng di động.
Hình 1.1 Sự phát triển của công nghệ WiFi
11
1.2. Công nghệ WiFi Direct
1.2.1. Giới thiệu
WiFi Direct (WD) là một công nghệ mới đƣợc định nghĩa bởi tổ chức WiFi
Alliance nhằm mục đích nâng cao tính kết nối chính xác giữa các thiết bị WiFi. WD
đƣợc thiết kế để cho phép kết nối WiFi ngang hàng giữa các thiết bị nhƣ điện thoại
thông minh, máy ảnh,… không đƣợc trang bị khả năng phát sóng mạng WiFi truyền
thống. Điều này có nghĩa là một máy ảnh đƣợc cài đặt WiFi có thể liên lạc trực tiếp
với một khung hình kỹ thuật số hoặc máy in, cho phép tải dữ liệu hình ảnh trong
cùng một phạm vi hiện có của WiFi là 200 mét với tốc độ lên đến 250 Mbps.
Thay vì tận dụng cách hoạt động của mô hình ad-hoc, WD đƣợc xây dựng
dựa trên sự thành công của mô hình cơ sở IEEE 802.11, cho phép các thiết bị tự
đàm phán rằng bên nào sẽ đóng vai trò để thực hiện các chức năng nhƣ một Access
Point (AP). Do đó, các thiết bị WiFi cũ hoàn toàn có thể kết nối tới các thiết bị WD.
Với quyết định này, WD lập tức đƣợc thừa hƣởng tất cả các QoS nâng cao, tiết
kiệm điện năng, cơ chế bảo mật đã đƣợc phát triển cho cơ sở mô hình WiFi trong
những năm qua [2].
Hình 1.2 WiFi Direct cho phép kết nối không sử dụng Access Point
Theo CEO của WiFi Alliance, ngài Edgar Figueroa cho biết đó là một bƣớc
đột phá của công nghệ: "Công nghệ này mở ra những điều không tƣởng, chẳng hạn
12
nhƣ hãy tƣởng tƣợng nếu hai ngƣời cùng đi trên một chuyến tàu và muốn chơi một
trò chơi theo thời gian thực trên thiết bị cầm tay riêng của mình mà không có một
bộ phát WiFi thì WiFi Direct sẽ giúp bạn điều này".
1.2.2. Kiến trúc của WiFi Direct
Các thiết bị WD, đƣợc gọi là các thiết bị p2p, truyền thông bằng cách thiết
lập các nhóm gọi là p2pGroups, có chức năng tƣơng đƣơng với mạng WiFi truyền
thống có cơ sở hạ tầng. Các thiết bị thực hiện chức năng AP trong nhóm p2p đƣợc
gọi là nút điều khiển nhóm ( p2p Group Owner - p2p GO), và các thiết bị hoạt động
nhƣ các client đƣợc gọi là các p2p client. Những vai trò vừa nói trên không phải là
cố định, khi 2 thiết bị p2p tìm kiếm lẫn nhau, chúng thực hiện "đàm phán" vai trò
của nhau (thiết bị nào là p2p GO, thiết bị nào là client) để thiết lập một p2p Group.
Một khi nhóm p2p đã đƣợc thiết lập, các thiết bị p2p client khác có thể tham gia vào
nhóm giống nhƣ các mạng WiFi truyền thống. Khi các thiết bị tham gia vào mạng
WD đã thiết lập, chúng giao tiếp với p2p GO, mà chúng xem p2p GO nhƣ một AP
[3].
Nhƣ một AP truyền thống, p2p GO tự thông báo quảng bá nó trên các thông
tin tín hiệu và hỗ trợ dịch vụ tiết kiệm năng lƣợng cho các client có liên quan tới nó.
P2p GO cũng đồng thời thực hiện giao thức DHCP để cung cấp IP cho các p2p
client. Hơn nữa chỉ có p2p GO đƣợc phép kết nối chéo các thiết bị trong p2p Group
của nó với một mạng bên ngoài, ví dụ nhƣ một mạng 3G hoặc một mạng có cơ sở
hạ tầng WLAN nhƣ trong Hình 1.3, và kết nối chéo này không cho phép kiểu kết
nối bắc cầu.
13
Hình 1.3 Kiến trúc WiFi Direct
Cuối cùng WD không cho phép chuyển quyền của p2p GO trong Group của
nó. Nghĩa là, nếu p2p GO rời khỏi Group thì Group đó sẽ bị phá bỏ và sẽ phải đƣợc
tái thiết lập bằng cách tuân thủ quy trình cấu hình mạng ở trên.
1.2.3. Bảo mật
Các thiết bị WD đƣợc thực thi WiFi Protected Setup (WPS) để hỗ trợ kết nối
an toàn với các thiết bị khác trong mạng. Theo thuật ngữ WPS, thiết bị p2p GO
đƣợc yêu cầu thực thi một đăng kí nội bộ, p2p client đƣợc yêu cầu thực thi một
hành động "ghi danh". Hoạt động của WPS đƣợc chia thành 2 giai đoạn [3]:
-
Giai đoạn 1: quá trình đăng ký có trách nhiệm tạo và phát hành các
giấy ủy nhiệm mạng nhƣ các khóa bảo mật để các peer tham gia vào mạng thực
hiện ghi danh. WPS đƣợc xây dựng dựa trên bảo mật WPA-2 và sử dụng chuẩn mã
hóa AES_CCMP, và tạo trƣớc một khóa chia sẻ cho việc xác thực lẫn nhau.
-
Giai đoạn 2: thủ tục đăng ký dành cho P2P Clients. Nếu 2 thiết bị đều
đã có các giấy ủy nhiệm xác thực đƣợc yêu cầu, không cần thực hiện giai đoạn một,
mà chúng có thể trực tiếp tiến hành việc chứng thực với nhau.
14
1.3. Kết nối Bluetooth
Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn sử dụng băng tần 2.4 GHz để
kết nối các thiết bị cá nhân nhƣ điện thoại, laptop, máy tính bảng với nhau tạo thành
mạng cục bộ nhỏ. Khi 2 thiết bị đƣợc kết nối với nhau bằng bluetooth, ta có thể chia
sẻ tập tin giữa 2 thiết bị.
Bluetooth đƣợc phát triển đầu tiên bởi Ericsson, và sau đó đƣợc chuẩn hoá
bởi Bluetooth Special Interest Group (SIG). Chuẩn kết nối Bluetooth đƣợc phát
hành vào ngày 20 tháng 5 năm 1999. Ngày nay đƣợc công nhận bởi hơn 1800 công
ty trên toàn thế giới.
Bluetooth đã đƣợc phát triển qua một số phiên bản nhƣ sau [4]:
Bluetooth 1.0: là phiên bản đầu tiên của chuẩn kết nối Bluetooth đƣợc đƣa
vào sử dụng với tốc độ truyền tải dữ liệu là 1Mbps, tuy nhiên thực tế tốc độ của
phiên bản này chỉ đạt đƣợc mức 720Kbps.
Bluetooth 2.0 + ERD: phiên bản nâng cấp sau Bluetooth 1.0 đƣợc nâng cấp
tốc độ truyền tải lên 2.1 Mbps cùng với chế độ truyền tải mới ERD (enhanced data
rate). Phiên bản 2.1 đƣợc nâng cấp về tốc độ truyền tải nhƣng lại hạn chế trên thiết
bị sử dụng do ERD chỉ là chế độ tùy chọn, một số nhà sản xuất đã không đƣa chế độ
này vào sản phẩm của mình để giảm chi phí sản xuất.
Bluetooth 2.1+ ERD: đƣợc nâng cấp từ Bluetooth 2.0 vào năm 2007 với
thay đổi quan trọng nhƣ hiệu năng cao hơn, giảm điện năng tiêu thụ. Phiên bản này
đƣợc sử dụng trên các thiết bị nhƣ điện thoại di động, laptop, tai nghe... Tuy nhiên,
Bluetooth 2.1 vẫn chƣa cho phép truyền tải các tập tin có dung lƣợng lớn.
Bluetooth 3.0 + HS: ra đời năm 2009 với sự thay đổi lớn về tốc độ truyền
tải, đạt 24Mbps ở phiên bản này các thiết bị có thể tƣơng tác dễ dàng với nhau hơn,
có thể tự dò tìm các thiết bị ở gần.
Bluetooth 4.0: là sự kết hợp của các đời Bluetooth trƣớc đó với nhau.
Bluetooth 4.0 đạt tốc độ truyền tải lên đến 25Mbps, dễ dàng ghép đôi các thiết bị
15
với nhau, hiệu năng tiêu thụ thấp. Đây là chuẩn Bluetooth đƣợc sử dụng trên hầu
hết các thiết bị hiện nay.
Bluetooth 4.1: là phiên bản mới nhất ra đời đầu năm 2014 với nhiều cải tiến
vƣợt bậc so với Bluetooth 4.0 nhƣ [5]:
-
Khả năng tƣơng thích: Bluetooth 4.1 cải thiện tình trạng chống chéo
tín hiệu của Bluetooth 4.0 và mạng 4G. Bluetooth 4.1 sẽ tự động nhận diện và điều
chỉnh băng tần để thực hiện tối đa sức mạnh của mình.
-
Khả năng kết nối thông minh: Bluetooth 4.1 cho phép các nhà sản
xuất có thể xác định khoảng thời gian kết nối trở lại sau thời gian chờ trên các thiết
bị của họ giúp quản lý năng lƣợng của nó đƣợc tốt hơn, và các thiết bị kết hợp sẽ
điều chỉnh năng lƣợng phù hợp.
Hình 1.4 Khả năng kết nối của các thiết bị Bluetooth
16
Kết luận chƣơng 1
Bên cạnh các chuẩn kết nối đã đƣợc giới thiệu, các thiết bị di động ngày nay
còn hỗ trợ một số công nghệ kết nối phạm vi gần khác nhƣ NFC, hồng ngoại, sóng
âm... Nhƣng các chuẩn kết nối này tồn tại một số nhƣợc điểm về khoảng cách hoặc
tốc độ trao đổi dữ liệu nên ta không đề cập ở đây.
Qua các công nghệ kết nối phạm vi gần đƣợc giới thiệu trong Chƣơng 1, ta
có thể thấy các phƣơng thức truyền vận dữ liệu hiện nay hoàn toàn có thể đáp ứng
đƣợc nhu cầu trao đổi các loại dữ liệu nhƣ bản tin, hình ảnh, tài liệu... thời gian thực
giữa các thiết bị di động với nhau. Tuy nhiên, việc triển khai ứng dụng trực tiếp trên
các giao thức này là một thách thức lớn với bất kỳ lập trình viên nào. Do đó, sự ra
đời của các nền tảng phát triển ứng dụng là một xu hƣớng phát triển tất yếu của
công nghệ di động ngày nay.
17
CHƢƠNG 2.
KIẾN TRÚC VÀ MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA
MẠNG XÃ HỘI PHẠM VI GẦN
Chƣơng này sẽ trình bày khái quát về mạng xã hội phạm vi gần và mô hình
mạng di động ngang hàng bao gồm những khái niệm liên quan, đặc điểm, kiến trúc
và cơ chế hoạt động của mạng. Ngoài ra, trong chƣơng cũng sẽ đƣa ra một số phân
tích về sự phát triển của mạng phạm vi gần trong tƣơng lai.
2.1. Mạng xã hội phạm vi gần
2.1.1. Tổng quan
Các ứng dụng mạng xã hội phạm vi gần PSNA (proximity-based social
networking applications) là các ứng dụng sử dụng thông tin địa lý lân cận (geoproximity) nhƣ bộ lọc chính để phát hiện các kết nối trong mạng xã hội (định nghĩa
dựa trên nghiên cứu của công ty Gigaom Pro – công ty chuyên nghiên cứu và phân
tích thị trƣờng trong lĩnh vực công nghệ thông tin [6]).
PSNA khác với các ứng dụng mạng xã hội đƣợc xây dựng dựa trên vị trí địa
lý hay các ứng dụng hẹn hò là các kết nối đƣợc chọn lọc với ƣu tiên trên nhất là sự
lân cận theo vị trí hiện tại của ngƣời dùng với nhau. Đƣơng nhiên, PSNA cũng đƣợc
thiết kế để kết nối mọi ngƣời với nhau, tuy nhiên giới hạn của nó nằm trong khoảng
không gian và thời gian nhất định.
Với sự xuất hiện và phát triển của các ứng dụng mạng xã hội dựa trên tính
chất “proximity” trong khoảng thời gian gần đây đã tạo ra một thị trƣờng đầy triển
vọng trong lĩnh vực công nghệ thông tin hiện nay. Các tƣơng tác của ngƣời dùng
trên mạng xã hội sẽ đƣợc thực hiện thông qua các cơ chế kết nối của mạng không
dây cục bộ hay mô hình mạng ad-hoc (p2p). Sự thay đổi từ mạng không dây diện
rộng sang mạng cục bộ LAN sẽ làm giảm thiểu lƣợng dữ liệu phải vận chuyển trên
mạng, cũng nhƣ tăng độ bảo mật cho ngƣời dùng. Đồng thời cũng tạo ra các cơ hội
mới và các sáng kiến mới, hƣớng đi mới cho các nhà khai thác và phát triển thị
trƣờng di động.
18
Nhƣ đã giới thiệu ở trên, PSNA có thể phát hiện các kết nối mới dựa trên vị
trí địa lý của ngƣời dùng so với các ngƣời dùng khác. Tuy nhiên các nhà cung cấp
ứng dụng di động cũng đang đồng thời phát triển các yếu tố bổ sung không chỉ
trong việc lọc tìm và kết nối mà còn có các chính sách bảo vệ quyền riêng tƣ của
ngƣời dùng.
Có 2 yếu tố cơ bản quyết định đến khả năng tìm kiếm, phát hiện các kết nối
giữa các ngƣời dùng sử dụng PSNA:
-
Thời gian: Một số nhà cung cấp giới hạn khả năng phát hiện ngƣời
dùng trong phạm vi lân cận gần tại thời điểm sử dụng.
-
Không gian: Một số nhà cung cấp giới hạn khả năng tìm kiếm trong
cùng một không gian nhƣ cùng một tòa nhà, cùng một căn phòng… Một số ứng
dụng sẽ đánh giá các kết nối tiềm năng dựa trên vị trí của họ đối với ngƣời sử dụng
khác trong các vị trí lân cận.
Trong các mạng xã hội truyền thống nhƣ Facebook, Myspace hay Twitter,
các yếu tố về thời gian và không gian không có sự liên quan với nhau, việc tìm
kiếm kết nối giữa ngƣời dùng chủ yếu thông qua các mạng lƣới quan hệ có sẵn.
2.1.2. Công nghệ và tiềm năng
a.
Công nghệ phục vụ mạng xã hội phạm vi gần
Ngày nay, dịch vụ dựa trên vị trí (Location Based Service) nói chung và
mạng xã hội phạm vi gần nói riêng đang trở thành một xu hƣớng phát triển tiềm
năng. Ta có thể xem xét một số công nghệ hỗ trợ cho sự phát triển của mạng xã hội
phạm vi gần PSNA nhƣ [7]:
Công nghệ xác định vị trí và không gian lân cận: Các thiết bị hiện nay đang
đƣợc tích hợp các công nghệ mới nhằm nâng cao khả năng trải nghiệm của các ứng
dụng trong không gian lân cận. Xác định chính xác vị trí của ngƣời dùng là một
phần quan trọng của mạng xã hội PSNA. Độ chính xác của công nghệ GPS là một
trong những giải pháp, nhƣng có thể kết hợp cùng với các thuật toán phức tạp khác
19
để nâng cao sự chính xác. Ví dụ các nhà phát triển đang tiến hành thử nghiệm và
phân tích dữ liệu từ microphone trên 2 thiết bị ngƣời dùng riêng biệt để khớp tiếng
ồn xung quanh và xác định xem liệu 2 thiết bị có ở chung một phòng hoặc một
không gian chung hay không. Camera cũng có thể đƣợc sử dụng một cách tƣơng tự
bằng cách đo ánh sáng. Các công nghệ này cho phép các ứng dụng theo vết ngƣời
dùng xem họ ở đâu, vị trí có liên quan đến nhau mà không cần bất cứ hành động
nào của ngƣời dùng.
Công nghệ mạng p2p: Sự tƣơng tác của ngƣời dùng trong không gian lân cận
tạo cơ hội cho họ có thể trao đổi dữ liệu và thông tin một cách trực tiếp. Hiện nay
đang nổi lên một số công nghệ cho phép thực hiện việc truyền dữ liệu giữa 2 thiết bị
mà không cần truy cập bất cứ một mạng diện rộng nào:
-
Công nghệ NFC: có thể thực hiện việc truyền nhận nhanh chóng một
lƣợng nhỏ dữ liệu từ các thiết bị khác.
-
Công nghệ WiFi Direct: cho phép bất kì thiết bị nào có hỗ trợ WiFi
Direct đóng vai trò nhƣ bộ định tuyến WiFi.
-
LTE Direct: là một công nghệ đang đƣợc phát triển bởi Qualcomm,
nó sẽ hỗ trợ mạng PSNA trong tƣơng lai. LTE Direct có thể thực hiện tìm kiếm
ngƣời dùng phù hợp trong các ứng dụng PSNA một cách tự động và sử dụng pin
hiệu quả.
Một nhân tố khác cũng đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát triển các
ứng dụng mạng xã hội proximity đó là dự án mã nguồn mở AllJoyn của Qualcomm
Innovation Center và Chord SDK của Samsung, cho phép các thiết bị có thể thiết
lập mạng ad-hoc p2p sử dụng Bluetooth và WiFi mà không cần sử dụng đến một
mạng tập trung nào cả. Ngƣời dùng trong phạm vi lân cận có thể phát hiện những
ngƣời dùng khác và tự động kết nối. Các công nghệ này cũng có thể đƣợc sử dụng
thay thế cho các mạng diện rộng khi các mạng diện rộng bị quá tải, ví dụ nhƣ trong
các sự kiện thể thao. Bằng cách kết hợp mạng xã hội phạm vi gần với mô hình
mạng p2p hay các mạng ad-hoc, các nhà cung cấp ứng dụng có khả năng tạo ra các
mạng xã hội với dữ liệu riêng tƣ để chạy các ứng dụng. Những mô hình mạng trên
20
cho phép lập trình viên bỏ qua các công việc tại tầng mạng vận chuyển để trao đổi
dữ liệu và mạng xã hội phạm vi gần sẽ có vai trò kiểm soát luồng dữ liệu. Các mạng
PSNA sẽ trở nên thu hút hơn với cả lập trình viên và ngƣời dùng.
b.
Tiềm năng phát triển
Với những yếu tố đã chỉ ra ở trên, phân khúc thị trƣờng mạng xã hội PSNA
đƣợc chia ra một số loại ứng dụng chính trên thị trƣờng di động nhƣ sau [7]:
-
Các ứng dụng kết bạn: Đƣợc thiết kế để giúp ngƣời dùng tìm kiếm
những bạn bè mới dựa trên vị trí của họ với những ngƣời khác. Các kết nối tiềm
năng thƣờng đƣợc đánh giá bằng vị trí và sự phù hợp với đặc điểm các nhân.
-
OTPA (Over - the - top proximty applications): Các ứng dụng OTPA
sẽ khai thác dữ liệu mà ngƣời dùng mạng xã hội sẵn có trên web thông qua hồ sơ
các mạng xã hội hiện có. Tính chất phạm vi gần đƣợc kết hợp với các dữ liệu này và
cùng với các thuật toán thông minh để cung cấp đầy đủ chức năng cho ngƣời dùng.
-
Mạng xã hội dựa vào vị trí: Những ứng dụng này tập trung vào kết
nối những ngƣời dùng xung quanh, chia sẻ những trải nghiệm trong cuộc sống.
Ngƣời dùng cũng có thể tìm kiếm những ngƣời dùng khác tại một thời gian và
không gian của mạng PSNA và thậm chí còn có thể tiếp tục tƣơng tác với nhau sau
các sự kiện đó trong mạng thông thƣờng.
-
Các cơ hội cho quảng cáo, kinh doanh, giao dịch: Dữ liệu từ các ứng
dụng phạm vi gần có thể cung cấp cho các nhà quảng cáo những nhận thức về hành
vi của ngƣời tiêu dùng, theo dấu những chuyển động của ngƣời dùng để có thể hiểu
rõ hơn cách ngƣời dùng di chuyển và việc mua bán trong thế giới thực cũng nhƣ
trên Internet. Đây cũng là cơ hội phát triển cho quảng cáo nhanh (Instant
Advertisiment), một loại quảng cáo trong một không gian cụ thể, thay đổi theo thời
gian, và tốn rất ít chi phí so với các quảng cáo truyền thống.
-
Trò chơi, giải trí: Cùng với sự xuất hiện của công nghệ thực tại nâng
cao Augmented Reality là công nghệ cho phép những đồ vật 2D hay 3D trong thế
giới thực đƣợc xuất hiện bằng dữ liệu số hóa, cho phép gia tăng trải nghiệm của
21
ngƣời dùng về thế giới thực thông qua các lớp thông tin hỗ trợ, cho phép nhìn thấy
thông tin số vốn không thể nhìn đƣợc bằng mắt thƣờng, nó cung cấp một môi
trƣờng cho ngƣời dùng mạng xã hội lân cận tƣơng tác và giải trí. Một ví dụ điển
hình là trò chơi quần vợt ảo đƣợc tạo ra cho một chiến dịch tiếp thị của Fanta.
Ngƣời dùng có thể chơi với một quả bóng tennis ảo trong một môi trƣờng tƣơng tác
thực tế AR sử dụng các cảm biến chuyển động ở điện thoại của họ. Trò chơi yêu
cầu 2 ngƣời chơi ở trong phạm vi lân cận.
c.
Các dự báo cho tương lai
Dự báo cho một thị trƣờng còn non trẻ nhƣ thị trƣờng mạng xã hội PSNA là
một thử thách. Các nhà phân tích đã thực hiện các ƣớc tính số lƣợng ngƣời sử dụng
và lợi nhuận mang lại của mạng xã hội phạm vi gần. Giá trị của các ứng dụng
PSNA sẽ cần thời gian để đƣợc ngƣời dùng biết tới, nhận thức rõ đƣợc giá trị của
nó, từ đó dẫn tới sự gia tăng của số ngƣời sử dụng. Trung tâm nghiên cứu ABI [6]
dự báo lợi nhuận thu đƣợc từ mạng PSNA sẽ đạt khoảng 2 tỉ USD với 226 triệu
ngƣời dùng vào năm 2016, chiếm 13% thị phần của mạng xã hội nói chung.
Hình 2.1 Dự đoán lợi nhuận từ thị trường mạng xã hội phạm vi gần
22
Hình 2.2 Dự đoán số lượng người dùng mạng xã hội phạm vi gần
2.2. Mạng di động ngang hàng
2.2.1. Khái niệm
Mạng di động ngang hàng (mobile p2pnetwork - MPPN) là một tập các đối
tƣợng di chuyển kết nối thông qua các công nghệ không dậy phạm vi gần nhƣ IEEE
802.11, Wifi Direct, Bluetooth, hoặc Ultra Wide Band (UWB). Với các cơ chế kết
nối, một đối tƣợng di chuyển nhận thông tin từ các nút lân cận nó, hoặc từ các đối
tƣợng từ xa bởi sự truyền multi-hop qua các đối tƣợng trung gian. Công nghệ này
cho phép các nút mạng truyền trực tiếp với nhau sử dụng bộ thu phát không dây mà
không cần bất cứ một cơ sở hạ tầng cố định nào. Đây là một đặc tính riêng biệt so
với các mạng không dây truyền thống nhƣ các mạng chia ô (cellular network) và
mạng WLAN, trong đó các nút (ví dụ nhƣ các thuê bao điện thoại di động) giao tiếp
với nhau thông qua các trạm vô tuyến cơ sở (base station).
Những ứng dụng của mạng di động p2p rất nhiều tiềm năng. Một mạng di
động p2p có thể đƣợc sử dụng trong việc kết nối nhà sản xuất và ngƣời tiêu thụ. Ví
dụ, cá nhân hay tập thể có thể sử dụng phƣơng pháp này để quảng cáo cho mục đích
của họ. Xa hơn, mạng di động p2p có thể đƣợc sử dụng trong các mạng xã hội, khi
23
