Phân tích và thiết kế tăng hiệu năng hệ thống mạng wifi tại đại học thăng long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ TĂNG HIỆU NĂNG HỆ
THỐNG MẠNG WIFI TẠI ĐẠI HỌC THĂNG LONG

NGUYỄN DUY LÂM

HÀ NỘI - 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

LUẬN VĂN THẠC SĨ
Đề tài: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ TĂNG HIỆU
NĂNG HỆ THỐNG MẠNG WIFI TẠI ĐẠI HỌC
THĂNG LONG
NGUYỄN DUY LÂM

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG
Mã số: 60520208
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS NGUYỄN TIẾN DŨNG

Hà Nội, năm 2016

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong Luận văn là trung thực và thực tế.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã
được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc.

Học viên thực hiện Luận văn

Nguyễn Duy Lâm


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành Luận văn này lời đầu tiên tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc
đến PGS.TS. Nguyễn Tiến Dũng đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo trong suốt
quá trình thực hiện.
Tôi chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong khoa Đào Tạo Sau Đại Học,
Viện Đại Học Mở Hà Nội đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình hai năm tôi
học tập và nghiên cứu.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Hội đồng quản trị, Ban giám hiệu,
Phòng công nghệ thông tin, các đồng nghiệp trường Đại học Thăng Long đã
tạo điều kiện thuận lợi nhất để những nghiên cứu trong luận văn này từ lý
thuyết đến thực tế được áp dụng thành công.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ MẠNG KHÔNG DÂY WLAN ........ 3
1.1 Khái niệm và lịch sử hình thành mạng WLAN .......................................... 3
1.2 Các tiêu chuẩn mạng thông dụng của WLAN ........................................... 4
1.2.1 Tiêu chuẩn 802.11 .................................................................................. 4

1.2.2 Tiêu chuẩn 802.11a ................................................................................ 4
1.2.3 Tiêu chuẩn 802.11b ................................................................................ 5
1.2.4 Tiêu chuẩn 802.11g ................................................................................ 6
1.2.5 Tiêu chuẩn 802.11n ................................................................................ 6
1.2.6 Tiêu chuẩn 802.11ac............................................................................... 7
1.2.7 Tiêu chuẩn 802.11ad .............................................................................. 7
1.2.8 Một số tiêu chuẩn khác ........................................................................... 8
1.3 Cấu trúc và mô hình mạng WLAN............................................................. 9
1.3.1 Cấu trúc cơ bản của mạng WLAN .......................................................... 9
1.4 Các mô hình mạng WLAN ........................................................................ 10
1.4.1 Mô hình mạng độc lập IBSS hay còn gọi là mạng Ad-hoc .................... 10
1.4.2 Mô hình mạng cơ sở ............................................................................. 11
1.4.3 Mô hình mạng mở rộng ........................................................................ 11
1.4.4 Một số mô hình mạng WLAN khác ...................................................... 12
1.5 Đánh giá ưu, nhược điểm và thực trạng mạng WLAN hiện nay ............ 13
1.5.1 Ưu điểm ............................................................................................... 13
1.5.2 Nhược điểm.......................................................................................... 14
1.5.3 Thực trạng mạng WLAN hiện nay........................................................ 15
Kết luận ........................................................................................................... 16
CHƯƠNG 2 - CÁC VẤN ĐỀ BẢO MẬT TRONG MẠNG WLAN ................. 17
2.1. Khái quát bảo mật trong mạng cục bộ không dây WLAN ..................... 17
2.1.1 Những nguy cơ bảo mật trong WLAN bao gồm: .................................. 17
2.1.2 Vai trò của bảo mật mạng không dây WLAN ....................................... 18
2.1.3 Mô hình chung của bảo mật mạng không dây WLAN .......................... 19


2.2. Nguy cơ mất an ninh mạng ...................................................................... 21
2.2.1 Những nguy hiểm cho an ninh mạng .................................................... 21
2.2.2 Một số kiểu tấn công WLAN cơ bản .................................................... 22
2.2.2.1 Tấn công bị động ............................................................................... 22

2.3 Kiến trúc mạng WLAN ............................................................................. 32
2.3.1 Kiến trúc mạng WLAN điển hình ......................................................... 32
2.3.2 Kiến trúc mạng WLAN với giải pháp tường lửa vô tuyến..................... 33
2.4 Các phương thức bảo mật trong WLAN ................................................. 34
2.4.1 WEP ..................................................................................................... 34
2.4.2 WPA .................................................................................................... 39
2.4.3 WPA2 .................................................................................................. 41
2.5 Cơ chế bảo mật phụ trợ............................................................................. 43
2.5.1 Lọc (filtering) ....................................................................................... 43
2.5.2 WLAN VPN......................................................................................... 49
2.6 Các phương pháp nhận thực và chống xâm nhập trái phép nhằm nâng
cao khả năng bảo mật của mạng WLAN. ...................................................... 51
2.6.1 Nhận thực và tiêu chuẩn xác thực 802.1x ............................................. 51
2.6.2 Server RADIUS (máy chủ xác thực) .................................................... 54
2.6.3 Bảo mật cấp cao (EAP) ........................................................................ 55
2.6.4 Phương pháp phát hiện xâm nhập trong mạng không dây (WIDS)........ 57
2.6.5 Giải pháp ngăn ngừa và phát hiện xâm nhập IDS/IPS ........................... 59
Kết luận ........................................................................................................... 66
CHƯƠNG 3 - PHÂN TÍCH, MÔ PHỎNG TĂNG HIỆU NĂNG CHO HỆ
THỐNG MẠNG WLAN ĐẠI HỌC THĂNG LONG ........................................ 67
3.1. Phân tích hiện trạng hệ thống mạng WLAN của ĐH Thăng long ......... 67
3.1.1. Hiện trạng hệ thống mạng WLAN ....................................................... 67
3.1.2. Vấn đề bảo mật mạng WLAN tại ĐH Thăng long ............................... 69
3.2. Đề xuất các phương pháp tăng hiệu năng cho hệ thống mạng WLAN tại
ĐH Thăng long ................................................................................................ 70
3.2.1. Các giải pháp đề xuất. ......................................................................... 70
3.3 Mô phỏng tăng hiệu năng mạng WLAN tại ĐẠI HỌC THĂNG LONG 79
3.3.1 Các công cụ cần thiết để thực hiện việc mô phỏng : ............................. 79

3.3.2. Mục tiêu của mô phỏng ....................................................................... 83
3.3.3. Mô hình mô phỏng .............................................................................. 83
3.3.4.Các bước mô phỏng.............................................................................. 83
3.3.5 Mô phỏng các giao thức định tuyến nâng cao hiệu năng mạng WLAN . 94
Kết luận ........................................................................................................... 99
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI ................................. 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 101


DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ
Bảng 1.1 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn 802.11a
Bảng 1.2 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn 802.11b
Bảng 1.3 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn 802.11g
Hình 1.1 – Cấu trúc cơ bản của một mạng WLAN.
Hình 1.2 – Mô hình mạng Ad-hoc
Hình 1.3 – Mô hình mạng cơ sở
Hình 1.4 – Mô hình mạng mở rộng
Hình 1.5 – Mô hình chuyển tiếp
Hình 1.6 – Mô hình khuyếch đại tín hiệu
Hình 1.7 – Mô hình điểm - điểm
Hình 1.8 – Mô hình điểm - đa điểm
Hình 2.1-Truy cập trái phép vào mạng không dây
Hình 2.2 - Bảo mật mạng không dây Wlan
Hình 2.3 - Mô hình bảo mật cho mạng không dây
Hình 2.4 - Sự đánh chặn trong một mạng
Hình 2.5 - Tấn công sửa đổi trong một mạng 802.11
Hình 2.6 - Tấn công phúc đáp trên một mạng
Hình 2.7 - Ví dụ về tấn công phản ứng
Hình 2.8 - Một ví dụ về phủ nhận
Hình 2.9 - Một ví dụ về ngắt

Hình 2.10 - Sự làm giả mạo trong mạng
Hình 2.11 - Kiến trúc WLAN điển hình
Hình 2.12 - Một tường lửa nhận thực vô tuyến bảo vệ LAN
Hình 2.13 - Mô hình mã hóa bằng WEP
Hình 2.14 - Sự hỗ trợ ẩn SSID ở các thiết bị định tuyến phổ biến
Hình 2.15- Mô hình lọc địa chỉ MAC
Hình 2.16 -Tiến trình xác thực MAC
Hình 2.17 - Lọc giao thức
Hình 2.18-Bảo mật WLAN VPN


Hình 2.19 - Nhận thực 802.1x
Hình 2.20- Mô hình xác nhận cuối cùng
Hình 2.21 -Hệ thống sử dụng máy chủ RADIUS
Hình 2.22 - Mô hình hoạt động xác thực 802.1x
Hình 2.23 - Hệ thống WIDS
Bảng 3.1: Các mục tiêu khác khi hệ thống mạng thay đổi
Hình 3.1 Mô hình tổng thể hệ thống mạng của Đại Học Thăng Long
Hình 3.2 Mô hình quản lý tập trung
Hình 3.3 Mô hình nguyên lý hoạt động
Bảng 3.2: Các kết quả đem lại qua một đợt tấn công
Hình 3.4-Chỉnh IP và default gateway
Hình 3.5- IP của router chạy SDM
Hình 3.6-Cho phép chạy pop up
Hình 3.7 - Cảnh báo
Hình 3.8 - Chứng thực username & password
Hình 3.9 - Cảnh báo secure của IE
Hình 3.10 - Cảnh báo
Hình 3.11- Quá trình nạp SDM
Hình 3.12 - Yêu cầu chứng thực username & password

Hình 3.13 - Quá trình nạp cấu hình từ router lên sdm
Hình 3.14: Hiển thị các tính năng có trên router
Hình 3.15- Tính năng IPS trên router
Hình 3.16 - Thông báo khi chạy ips
Hình 3.17 - Hướng dẫn các bước cấu hình
Hình 3.18 - Mô tả cách nạp signature
Hình 3.19 - Chọn vị trí signature
Hình 3.20 - Kết thúc các quá trình cấu hình
Hình 3.21– Hiển thị các signature được nạp và cấu hình signature
Hình 3.22 Tỷ lệ gói tin nhận được
Hình 3.23 Trễ trung bình đầu cuối – đầu cuối
Hình 3.24 Thông lượng từ đầu cuối – đầu cuối


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AES

Advance Encryption Standar

AP

Access Point

AODV

Ad hoc on-demand distance vector routing

BSS

Base Station Subsystem

CBR

Constant Bit Rate

DSR

Data Set Ready

DSDV

Destination-Sequenced DistanceVector – Proactive

DES

Data Encryption Standard

DS

Distribution System

DSS

Direct Sequence Spectrum

ESS

Mô hình mạng mở rộng

FHSS

Frequence Hopping Spread Spectrum

IBSS

Independent Basic Service Set

IEEE

Institute of Electrical and Electronics Engineers

IPSec

Internet Protocol Security

NIC

Network Interface Card

NIST
SDM

National Institute of Standards and Technology
Security Device Manager

MAC

Media Access Control

OFDM

Orthogonal Frequency Division Multiplex

PDA

Personal Digital Associasion

BTS

Base Transceiver Station

WIFI

Wireless Fidelity

WLAN

Wireless Local Area Network

WM

Wireless Medium


MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự bùng nổ thông tin thì sự phát triển của các phương
tiện truyền tải thông tin liên lạc và nhu cầu cập nhật, trao đổi thông tin ở mọi lúc
mọi nơi đang trở nên thiết yếu trong các hoạt động xã hội. Tuy nhiên, để có thể kết
nối trao đổi thông tin người sử dụng phải truy nhập (Internet) từ một vị trí cố định.
Điều này gây hạn chế khi người dùng không cố định hoặc ở những nơi không có

điều kiện kết nối vào mạng. Do đó, để giải quyết vấn đề truyền tải thông tin/dữ liệu,
hệ thống mạng không dây đã được ứng dụng. Cùng với sự phát triển của mạng di
động, mạng không dây thực sự là một bước đột phá trong lĩnh vực truyền thông.
Trong những năm qua, bên cạnh việc các thiết bị hỗ trợ liên lạc vô tuyến như
PDA, Pocket PC, Smart phone xuất hiện hàng loạt, mạng không dây cũng phát triển
không kém và WLAN là một trong số đó. Hàng loạt chuẩn mạng WLAN cũng được
ra đời, trong đó có IEEE 802.11.
Với nhiều lợi thế như dễ kết nối, tính cơ động cao, chí phí giá thành rẻ, có
khả năng ứng dụng rộng rãi nên việc nghiên cứu mạng WLAN thực sự là cần thiết.
Mặt khác, khi nghiên cứu và triển khai ứng dụng công nghệ WLAN, cần phải quan
tâm tới tính bảo mật an toàn thông tin. Do môi trường truyền dẫn vô tuyến nên
WLAN rất dễ bị rò rỉ thông tin do môi trường truyền tải và đặc biệt là nguy cơ bị
tấn công của các Hacker.
Do đó, cùng với sự phát triển của WLAN chúng ta phải quan tâm phát triển
các khả năng bảo mật WLAN an toàn, cung cấp thông tin hiệu quả, tin cậy cho
người sử dụng. Đồng thời trên cơ sở nghiên cứu xem xét thực trạng vấn đề bảo vệ
ngăn chặn xâm nhập trái phép của mạng WLAN, đề xuất ứng dụng giải pháp bảo
mật mạng WLAN một cách hiệu quả và phù hợp nhất nhằm tăng hiệu năng của
mạng.Chính vì những lý do trên, học viên quyết định chọn đề tài: “Phân tích

và thiết kế tăng hiệu năng hệ thống mạng Wifi tại Đại Học Thăng Long”
làm luận văn thạc sỹ. Trong suốt quá trình nghiên cứu và triển khai đề tài, học

1


viên nhận thấy vấn đề hiệu năng của một hệ thống mạng là vô cùng quan
trọng vì nó cho chúng ta biết được khả năng đáp ứng cũng như hiệu quả cụ
thể khi người sử dụng tham gia vào hệ thống mạng. Dựa trên thực tế hệ thống
mạng của Đại Học Thăng Long trong nội dung chương 3 của luận văn học

viên đã đi sâu và phân tích kỹ lưỡng các kỹ thuật để nhằm tăng hiệu năng cho
mạng WLAN của trường một cách hiệu quả nhất.

Nội dung chính của luận văn gồm:
Chương I. Tổng quan chung về mạng không dây - WLAN
Chương II. Các vấn đề bảo mật trong mạng - WLAN
Chương III. Phân tích, mô phỏng tăng hiệu năng mạng WLAN ĐẠI HỌC
THĂNG LONG

2


Chương 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ MẠNG
KHÔNG DÂY WLAN
1.1 Khái niệm và lịch sử hình thành mạng WLAN
Mạng LAN không dây viết tắt là WLAN (Wireless Local Area Network), là
một loại mạng máy tính mà các thành phần trong mạng không sử dụng cáp như
mạng thông thường, môi trường truyền thông trong mạng là không khí. Các thành
phần trong mạng sử dụng sóng điện từ để truyền thông với nhau, giúp cho người sử
dụng có thể kết nối mạng trong vùng phủ sóng vô tuyến.
Công nghệ WLAN xuất hiện vào cuối những năm 1990, khi các nhà sản xuất
giới thiệu sản phẩm hoạt động dưới băng tần 900MHz. Những giải pháp này cung
cấp tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết
các mạng sử dụng cáp đương thời.
Năm 1992, các nhà sản xuất bắt đầu đưa ra những sản phẩm sử dụng băng
tần 2,4 Ghz. Mặc dù những sản phẩm này có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhưng
chúng vẫn là những giải pháp của riêng từng nhà sản xuất và chưa được công bố
rộng rãi. Sự thống nhất hoạt động giữa các thiết bị ở những dải tần khác nhau dẫn
đến một số tổ chức quốc tế bắt đầu phát triển những chuẩn mạng không dây chung.
Năm 1997, IEEE đã phê chuẩn chuẩn 802.11 và cũng được gọi với tên WIFI

cho các mạng WLAN.
Năm 1999, IEEE bổ sung cho chuẩn 802.11 hai phương pháp truyền tín hiệu
là các chuẩn 802.11a và 802.11b. Các thiết bị 802.11b truyền phát ở tần số 2,4GHz,
cung cấp tốc độ truyền tín hiệu có thể lên tới 11Mbps, và 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.
Đầu năm 2003, IEEE công bố thêm một chuẩn nữa là 802.11g có thể truyền
nhận thông tin ở cả hai dải tần 2,4GHz và 5GHz. Chuẩn 802.11g có thể nâng tốc độ

3


truyền dữ liệu lên tới 54Mbps. Hơn thế nữa, những sản phẩm sử dụng chuẩn
802.11g cũng có thể tương thích với những thiết bị chuẩn 802.11b.
Cuối năm 2009, chuẩn 802.11n đã được IEEE phê duyệt đưa vào sử dụng
chính thức và được Hiệp hội Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) kiểm định và cấp chứng nhận
cho các sản phẩm đạt chuẩn. Mục tiêu chính của công nghệ này là tăng tốc độ
truyền và tầm phủ sóng cho các thiết bị bằng cách kết hợp các công nghệ vượt trội
và tiên tiến nhất.
1.2 Các tiêu chuẩn mạng thông dụng của WLAN
1.2.1 Tiêu chuẩn 802.11
Đây là chuẩn đầu tiên của hệ thống mạng không dây. Tốc độ truyền khoảng
từ 1 đến 2 Mbps, hoạt động ở băng tần 2.4GHz. Chuẩn này chứa tất cả công nghệ
truyền tải hiện hành bao gồm trải phổ chuỗi trực tiếp (DSS), trải phổ nhảy tần
(FHSS) và hồng ngoại. Chuẩn 802.11 là một trong hai chuẩn miêu tả những thao tác
của sóng truyền (FHSS) trong hệ thống mạng không dây.
1.2.2 Tiêu chuẩn 802.11a
Chuẩn này được IEEE bổ sung và phê duyệt vào tháng 9 năm 1999, nhằm
cung cấp một chuẩn hoạt động ở băng tần mới 5GHz và cho tốc độ cao hơn (từ 20
đến 54 Mbit/s). Các hệ thống tuân thủ theo chuẩn này hoạt động ở băng tần từ 5,15

đến 5,25GHz và từ 5,75 đến 5,825 GHz, với tốc độ dữ liệu lên đến 54 Mbit/s.
Chuẩn này sử dụng kỹ thuật ghép kênh tần số trực giao (OFDM), cho phép đạt được
tốc độ dữ liệu cao hơn và khả năng chống nhiễu đa đường tốt hơn.
Bảng 1.1 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn 802.11a
Thời điểm phê chuẩn

9/1999

Giải tần

5 Ghz

Tốc độ truyền dữ liệu

54Mbps

Độ khả thông

31Mbps

4


Phạm vi phủ sóng (outdoor)

~ 50m

Phạm vi phủ sóng (indoor)

~ 35m

Kỹ thuật truy nhập môi trường

CSMA/CA

Kỹ thuật điều chế

OFDM

Phổ tần chiếm dụng

300Mhz

1.2.3 Tiêu chuẩn 802.11b
Cũng giống như chuẩn IEEE 802.11a, chuẩn này cũng có những thay đổi ở
lớp vật lý so với chuẩn IEEE 802.11. Các hệ thống tuân thủ theo chuẩn này hoạt
động trong băng tần từ 2,400 đến 2,483 GHz, chúng hỗ trợ cho các dịch vụ thoại,
dữ liệu và ảnh ở tốc độ lên đến 11 Mbit/s. Chuẩn này xác định môi trường truyền
dẫn DSSS với các tốc độ dữ liệu 11 Mbit/s, 5,5 Mbit/s, 2Mbit/s và 1 Mbit/s.
Các hệ thống tuân thủ chuẩn IEEE 802.11b hoạt động ở băng tần thấp hơn và
khả năng xuyên qua các vật thể cứng tốt hơn các hệ thống tuân thủ chuẩn IEEE
802.11a. Các đặc tính này khiến các mạng WLAN tuân theo chuẩn IEEE 802.11b
phù hợp với các môi trường có nhiều vật cản và trong các khu vực rộng như các nhà
máy, kho hàng, trung tâm phân phối. Dải hoạt động của hệ thống khoảng 100 mét.

Bảng 1.2 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn 802.11b
Thời điểm phê chuẩn

9/1999

Dải tần hoạt động

2,4 GHz

Tốc độ truyền dữ liệu

11 Mbps

Bán kính phủ sóng

100m (với tần số 11Mbps)

Kỹ thuật điều chế

FHSS, DSSS

Phổ tần chiếm dụng

83,5 MHz

5


1.2.4 Tiêu chuẩn 802.11g
Các hệ thống tuân theo chuẩn này hoạt động ở băng tần 2,4 GHz và có thể
đạt tới tốc độ 54 Mbit/s. Giống như IEEE 802.11a, IEEE 802.11g còn sử dụng kỹ
thuật điều chế OFDM để có thể đạt tốc độc cao hơn. Ngoài ra, các hệ thống tuân thủ
theo IEEE 802.11g có khả năng tương thích ngược với các hệ thống theo chuẩn
IEEE 802.11b vì chúng thực hiện tất cả các chức năng bắt buộc của IEEE 802.11b
và cho phép các khách hàng của hệ thống tuân theo IEEE 802.11b kết hợp với các

điểm chuẩn AP của IEEE 802.11g.
Bảng 1.3 Một số thông số kỹ thuật của chuẩn 802.11g
Thời điểm phê chuẩn

10/2002

Dải tần truyền dữ liệu

2,4 GHz

Tốc độ bit

54 Mbps

Bán kính phủ sóng

100m (với tốc độ11Mbps)

Kỹ thuật điều chế

OFDM

1.2.5 Tiêu chuẩn 802.11n
Chuẩn 802.11n đã được IEEE phê duyệt đưa vào sử dụng chính thức và cũng
đã được Hiệp hội Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) kiểm định và cấp chứng nhận cho các sản
phẩm đạt chuẩn. Các yêu cầu cơ bản như băng tần, tốc độ, các định dạng khung,
khả năng tương thích ngược không thay đổi.
Về mặt lý thuyết, chuẩn 802.11n cho phép kết nối với tốc độ 300 Mbps (có
thể lên tới 600Mbps), tức là nhanh hơn khoảng 6 lần tốc độ đỉnh theo lý thuyết của
các tiêu chuẩn trước đó như 802.11g/a (54 Mbps) và mở rộng vùng phủ sóng.

802.11n là mạng Wi-Fi đầu tiên có thể cạnh tranh về mặt hiệu suất với mạng có dây
100Mbps. Chuẩn 802.11n hoạt động ở cả hai tần số 2,4GHz và 5GHz với kỳ vọng
có thể giảm bớt được tình trạng “quá tải” ở các chuẩn trước đây.

6


1.2.6 Tiêu chuẩn 802.11ac
Là chuẩn Wifi mới nhất được IEEE giới thiệu. Chuẩn ac có hoạt động ở băng
tầng 5 GHz và tốc độ tối đa lên đến 1730 Mpbs khi sử dụng lại công nghệ đa anten
trên chuẩn 802.11n cho người dùng trải nghiệm tốc độ cao nhất.
Hiện tại, chuẩn này được sử dụng trên một số thiết bị cao cấp của các hang
điện thoại như Apple, Samsung, Sony,… Tuy nhiên, do giá thành khá cao nên các
thiết bị phát tín hiệu cho chuẩn này chưa được phổ biến trên thị trường nên mặc dù
các thiết bị này không hoạt động tối ưu khi sử dụng bởi sự hạn chế của các thiết bị
phát.
Ngoài ra, Wi-Fi 802.11ac còn có thể được áp dụng để truyền dữ liệu giữa các
thiết bị trong một mạng nội bộ hoặc mạng gia đình với tốc độ cao hơn hiện nay.
Một ứng dụng dễ thấy nhất là để stream video Full-HD. Trong một đợt trình diễn,
hãng Netgear có thể sử dụng router 802.11ac của họ để truyền 4 bộ phim Full-HD
cùng lúc đến bốn chiếc HDTV khác nhau, điều không thể làm được với Wi-Fi n
hiện nay. Nó cũng sẽ giúp quá trình sao chép dữ liệu giữa máy tính, smartphone,
tablet với ổ cứng mạng cũng như giữa các thiết bị với nhau được nhanh chóng hơn
(về lý thuyết là chỉ tốn 1/3 thời gian so với chuẩn 802.11n). Và thời thời gian chờ
đợi ngắn hơn kéo theo thời lượng pin sẽ dài hơn bởi năng lượng tiêu thụ ít hơn.
1.2.7 Tiêu chuẩn 802.11ad
Chuẩn mạng vô tuyến 802.11ad mới cung cấp siêu thông lượng và năng lực
mạng, kèm theo là một số vấn đề:
- Trong khi nhiều mạng doanh nghiệp đang chuyển hẳn sang chuẩn mạng vô
tuyến 802.11n và thậm chí đã để mắt tới chuẩn 802.11ac với thông lượng lên tới

1.3Gbps, một chuẩn khác với tốc độ thông lượng cao hơn thì đang được hướng tới
đó là chuẩn mạng vô tuyến Gigabit 802.11ad.
- Chuẩn mạng vô tuyến Gigabit 802.11ad cung cấp tốc độ thông lượng chưa
từng có lên tới 7Gbps. Trong khi công nghệ còn mang những thách thức của chính

7


nó, nhưng nó có thể bổ sung cho các mạng vô tuyến hiện tại cho phép khả năng kết
nối BYOD (Bring Your Own Device) quy mô lớn và cung cấp truyền video tốc độ
cao hơn.
- Chuẩn 802.11ad đầu tiên được phát triển bởi Liên minh vô tuyến Gigabit
(Wireless Gigabit Alliance), nhưng sau đó tổ chức này đã sáp nhập với Liên minh
WiFi (WiFi Alliance), tổ chức chịu trách nhiệm trước mỗi chuẩn WiFi chính được
đưa ra, bao gồm 802.11b,g,a,n, và ac. Hiện nay, Liên minh WiFi đang thiết đặt phát
hành một bộ đặc tả kỹ thuật giao thức 802.11ad vào đầu năm 2014, khả năng mang
lại một công nghệ sẽ trở thành xu hướng chính cho cả người dùng và doanh nghiệp.
1.2.8 Một số tiêu chuẩn khác
Ngoài các chuẩn phổ biến trên, IEEE còn lập các nhóm làm việc độc lập để
bổ sung các quy định vào các chuẩn 802.11a, 802.11b, và 802.11g nhằm nâng cao
tính hiệu quả, khả năng bảo mật và phù hợp với các chuẩn cũ như :
- IEEE 802.11c : Bổ sung việc truyền thông và trao đổi thông tin giữa LAN
qua cầu nối lớp MAC với nhau.
- IEEE 802.11d : Chuẩn này được đặt ra nhằm giải quyết vấn đề là băng tần
2,4 GHz không khả dụng ở một số quốc gia trên thế giới. Ngoài ra còn bổ sung các
đặc tính hoạt động cho các vùng địa lý khác nhau.
- IEEE 802.11e : Nguyên gốc chuẩn 802.11 không cung cấp việc quản lý chất
lượng dịch vụ. Phiên bản này cung cấp chức năng QoS.
- IEEE 802.11f : Hỗ trợ tính di động, tương tự mạng di động tế bào.
- IEEE 802.11h : Hướng tới việc cải tiến công suất phát và lựa chọn kênh của

chuẩn 802.11a, nhằm đáp ứng các tiêu chuẩn của thị trường châu Âu.
- IEEE 802.11i : Cải tiến vấn đề mã hoá và bảo mật. Cách tiếp cận là dựa trên
chuẩn mã hoá dữ liệu (DES).

8


- IEEE 802.11j : Sự hợp nhất trong việc đưa ra phiên bản tiêu chuẩn chung của
2 tổ chức IEEE và ETSI trên nền IEEE 802.11a và HIPERLAN 2.
- IEEE 802.11k : Cung cấp khả năng đo lường mạng và sóng vô tuyến thích
hợp cho các lớp cao hơn.
- IEEE 802.11p: Hình thức kết nối mở rộng sử dụng trên các phương tiện giao
thông (vd: sử dụng Wi-Fi trên xe buýt, xe cứu thương...).
- IEEE 802.11r: Mở rộng của IEEE 802.11d, cho phép nâng cấp khả năng
chuyển vùng.
- IEEE 802.11u : Quy định cách thức tương tác với các thiết bị không tương
thích 802 (như các mạng điện thoại di động).
- IEEE 802.11w : Là nâng cấp của các tiêu chuẩn bảo mật được mô tả ở IEEE
802.11i, hiện chỉ trong giai đoạn khởi đầu.
Các chuẩn IEEE 802.11F và 802.11T được viết hoa chữ cái cuối cùng để
phân biệt đây là hai chuẩn dựa trên các tài liệu độc lập, thay vì là sự mở rộng / nâng
cấp của 802.11, và do đó chúng có thể được ứng dụng vào các môi trường khác
802.11 (chẳng hạn WiMAX – 802.16).
Trong khi đó, 802.11x sẽ không được dùng như một tiêu chuẩn độc lập mà sẽ
bỏ trống để trỏ đến các chuẩn kết nối IEEE 802.11 bất kì. Nói cách khác, 802.11 có
ý nghĩa là “mạng cục bộ không dây”, và 802.11x mang ý nghĩa “mạng cục bộ
không dây theo hình thức kết nối nào đó (a/b/g/n/ac)”. [7][8]
1.3 Cấu trúc và mô hình mạng WLAN
1.3.1 Cấu trúc cơ bản của mạng WLAN
Mạng sử dụng chuẩn 802.11 gồm có 4 thành phần chính :



Hệ thống phân phối (Distribution System - DS)



Điểm truy cập (Access Point)



Môi trường truyền tải vô tuyến (Wireless Medium)
9




Trạm (Stations)

Hình 1.1 – Cấu trúc cơ bản của một mạng WLAN.
1.4 Các mô hình mạng WLAN
Mạng WLAN gồm 3 mô hình cơ bản như sau :


Mô hình mạng độc lập (IBSS) hay còn gọi là mạng phi liên kết (Ad



Mô hình mạng cơ sở (BSS).



Mô hình mạng mở rộng (ESS).

hoc).

1.4.1 Mô hình mạng độc lập IBSS hay còn gọi là mạng Ad-hoc
Các trạm (máy tính có hỗ trợ card mạng không dây) tập trung lại trong một
không gian nhỏ để hình thành nên kết nối ngang cấp (peer-to-peer) giữa chúng. Các
nút di động có card mạng wireless là chúng có thể trao đổi thông tin trực tiếp với
nhau, không cần phải quản trị mạng.

Hình 1.2 – Mô hình mạng Ad-hoc

10




Ưu điểm : Kết nối Peer-to-Peer không cần dùng Access Point, chi phí

thấp, cấu hình và cài đặt đơn giản.


Khuyết điểm : Khoảng cách giữa các máy trạm bị giới hạn, số lượng

người dùng cũng bị giới hạn, không tích hợp được vào mạng có dây sẵn có.
1.4.2 Mô hình mạng cơ sở
Trong mô hình mạng cở sở, các Client muốn liên lạc với nhau phải thông qua
Access Point (AP). AP là điểm trung tâm quản lý mọi sự giao tiếp trong mạng, khi
đó các Client không thể liên lạc trực tiếp với như trong mạng độc lập. Để giao tiếp

với nhau các Client phải gửi các khung dữ liệu đến AP, sau đó AP sẽ gửi đến máy
nhận.

Hình 1.3 – Mô hình mạng cơ sở


Ưu điểm: Các máy trạm không kết nối trực tiếp được với nhau, các

máy trạm trong mạng không dây có thể kết nối với hệ thống mạng có dây.


Khuyết điểm: Giá thành cao, cài đặt và cấu hình phức tạp.

1.4.3 Mô hình mạng mở rộng
Nhiều mô hình BSS kết hợp với nhau gọi là mô hình mạng ESS. Là mô hình
sử dụng từ 2 AP trở lên để kết nối mạng. Khi đó các AP sẽ kết nối với nhau thành
một mạng lớn hơn, phạm vi phủ sóng rộng hơn, thuận lợi và đáp ứng tốt cho các
Client di động.

11


Hình 1.4 – Mô hình mạng mở rộng
1.4.4 Một số mô hình mạng WLAN khác

Hình 1.5 – Mô hình chuyển tiếp

Hình 1.6 – Mô hình khuyếch đại tín hiệu

12

Hình 1.7 – Mô hình điểm - điểm

Hình 1.8 – Mô hình điểm - đa điểm
1.5 Đánh giá ưu, nhược điểm và thực trạng mạng WLAN hiện nay
1.5.1 Ưu điểm
Độ tin cậy cao trong nối mạng của các doanh nghiệp và sự tăng trưởng mạnh
mẽ của mạng Internet, các dịch vụ trực tuyến là bằng chứng mạnh mẽ đối với lợi ích
của dữ liệu và tài nguyên dùng chung. Với mạng WLAN, người dùng truy cập
thông tin dùng chung mà không cần tìm chỗ để cắm và các nhà quản lý mạng thiết
lập hoặc bổ sung mạng mà không lắp đặt hoặc di chuyển dây nối. Mạng WLAN
cung cấp các hiệu suất sau : khả năng phục vụ, tiện nghi, và các lợi thế về chi phí
hơn hẳn các mạng nối dây truyền thống.

13


 Khả năng lưu động cải thiện hiệu suất và dịch vụ : Các hệ thống mạng
WLAN cung cấp sự truy cập thông tin thời gian thực tại bất cứ đâu cho người dùng
mạng trong khu vực được triển khai. Khả năng lưu động này hỗ trợ các cơ hội về
hiệu suất và dịch vụ mà mạng nối dây không thể thực hiện được.
 Cài đặt đơn giản : Cài đặt hệ thống mạng WLAN nhanh và dễ dàng, loại trừ
nhu cầu kéo dây qua các tường và các trần nhà.
 Linh hoạt trong cài đặt: Công nghệ không dây cho phép mạng đi đến các
nơi mà mạng nối dây không thể.
 Giảm bớt giá thành sở hữu: Trong khi đầu tư ban đầu của phần cứng cần
cho mạng WLAN có giá thành cao hơn các chi phí phần cứng mạng LAN hữu
tuyến, nhưng chi phí cài đặt toàn bộ và giá thành tính theo tuổi thọ thấp hơn đáng
kể.

 Tính linh hoạt: Các hệ thống mạng WLAN được định hình theo các kiểu
liên kết mạng khác nhau để đáp ứng các nhu cầu của các ứng dụng và các cài đặt cụ
thể. Cấu hình mạng dễ thay đổi từ các mạng độc lập phù hợp với số nhỏ người dùng
đến các mạng cơ sở hạ tầng với hàng nghìn người sử dụng trong một vùng rộng lớn.
 Khả năng mở rộng: Mạng không dây có thể đáp ứng tức thì khi gia tăng số
lượng người dùng.
1.5.2 Nhược điểm
Công nghệ mạng LAN không dây, ngoài rất nhiều sự tiện lợi và những ưu
điểm được đề cập ở trên thì cũng có các nhược điểm như:
 Bảo mật: Môi trường kết nối không dây là không gian tự do, nên khả năng
bị tấn công của người dùng là rất cao.
 Phạm vi: Với chuẩn mạng 802.11 mới nhất hiện nay, phạm vi của mạng
WLAN đã có sự thay đổi lớn. Tuy nhiên nó vẫn chưa thể đáp ứng được nhu cầu của

14


người dùng. Để mở rộng phạm vi cần phải mua thêm Repeater hay Access Point,
dẫn đến chi phí gia tăng. Với mô hình mạng lớn vẫn phải kết hợp với mạng có dây.
 Độ tin cậy: Vì sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông nên việc bị nhiễu, tín
hiệu bị giảmdo tác động của các thiết bị khác (lò vi sóng, tín hiệu radio…) là không
tránh khỏi. Làm giảm đáng kể hiệu quả hoạt động của mạng.
 Tốc độ:Tốc độ của mạng không dây vẫn còn rất chậm so với mạng sử dụng
cáp (100 Mbps đến hàng Gbps).
1.5.3 Thực trạng mạng WLAN hiện nay
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của Internet và các thiết bị mạng, sự phát
triển của nền kinh tế thị trường, nhu cầu trao đổi thông tin và dữ liệu của con người
là rất lớn. Ở Việt Nam, mạng WLAN trở nên rất phổ biến và gần gũi với người
dùng. Chúng ta có thể dễ dàng kết nối mạng không dây tại nhiều địa điểm như:
trường học, văn phòng,… hoặc ngay tại gia đình bằng nhiều thiết bị hiện đại như :

laptop, PDA...Tuy nhiên, vẫn còn một số tồn tại như :
 Không thay đổi mật khẩu của nhà sản xuất: Điều này rất dễ dàng cho người
nào đó truy cập vào Router và thay đổi các thiết lập để thoải mái truy cập vào mạng.
 Không kích hoạt các tính năng mã hóa: Nếu tính năng này không được kích
hoạt, người khác hoàn toàn có thể dùng một số phần mềm dò mật khẩu để lấy
những thông tin nhạy cảm phục vụ cho những ý đồ riêng.
 Không kiểm tra thường xuyên chế độ bảo mật: Nhiều người vẫn cho rằng
mạng của mình hoàn toàn bảo mật với một chế độ bảo mật nào đó.


Kích hoạt phương pháp bảo mật cấp thấp hoặc không kích hoạt: Một số người

dùng hiện nay không hề kích hoạt bất kỳ chế độ bảo mật nào. Hoặc nếu có kích
hoạt thì kích hoạt các chế độ bảo mật cấp thấp như WEP. Điều này hoàn toàn
không nên. Người ngoài mạng có thể bẻ khóa và truy cập vào mạng. [1] [2]

15