CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN MẠNG KHÔNG DÂY VÀ VẤN ĐỀ BẢO ĐẢM AN TOÀN MẠNG KHÔNG DÂY 1. Tổng quan về WLAN 1. Lịch sử hình thành và phát triển. Mạng LAN không dây viết tắt là WLAN (Wireless Local Area Network), là một mạng dùng để kết nối hai hay nhiều máy tính với nhau mà không sử dụng dây dẫn.
WLAN dùng công nghệ trải phổ, sử dụng sóng vô tuyến cho phép truyền thông giữa các thiết bị trong một vùng nào đó còn được gọi là Basic Service Set. Nó giúp cho người sử dụng có thể di chuyển trong một vùng bao phủ rộng mà vẫn kết nối được với mạng. Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà sản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz. Những giải pháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng cáp hiện thời.
Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sử dụng băng tần 2. Mặc dù những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được công bố rộng rãi. Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những dãy tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn mạng không dây chung. Năm 1997, Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) đã phê chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WI-FI (Wireless Fidelity) cho các mạng WLAN.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2.
Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802. Và những thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không dây vượt trội. Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps.11b được tạo ra nhằm cung cấp những đặc điểm về tính hiệu dụng, thông lượng (throughput) và bảo mật để so sánh với mạng có dây. 12 Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thể truyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 54Mbps.
Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g cũng có thể tương thích ngược với các thiết bị chuẩn 802. Hiện nay chuẩn 802.11g đã đạt đến tốc độ 108Mbps-300Mbps. Ưu điểm của WLAN - Sự tiện lợi: Mạng không dây cũng như hệ thống mạng thông thường. Nó cho phép người dùng truy xuất tài nguyên mạng ở bất kỳ nơi đâu trong khu vực được triển khai (nhà hay văn phòng).
Với sự gia tăng số người sử dụng máy tính xách tay (laptop), đó là một điều rất thuận lợi. - Khả năng di động: Với sự phát triển của các mạng không dây công cộng, người dùng có thể truy cập Internet ở bất cứ đâu. - Hiệu quả: Người dùng có thể duy trì kết nối mạng khi họ đi từ nơi này đến nơi khác. - Triển khai: Việc thiết lập hệ thống mạng không dây ban đầu chỉ cần ít nhất 1 access point.
Với mạng dùng cáp, phải tốn thêm chi phí và có thể gặp khó khăn trong việc triển khai hệ thống cáp ở nhiều nơi trong tòa nhà. - Khả năng mở rộng: Mạng không dây có thể đáp ứng tức thì khi gia tăng số lượng người dùng. Với hệ thống mạng dùng cáp cần phải gắn thêm cáp. Nhược điểm của WLAN 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.
Trong một số trường hợp mạng LAN không dây có thể không như mong muốn vì một số lý do. Hầu hết chúng phải làm việc với những giới hạn vốn có của công nghệ. - Bảo mật: Môi trường kết nối không dây là không khí nên khả năng bị tấn công của người dùng là rất cao. - Phạm vi: Một mạng chuẩn 802.11g với các thiết bị chuẩn chỉ có thể hoạt động tốt trong phạm vi vài chục mét.
Nó phù hợp trong 1 căn nhà, nhưng với một tòa nhà lớn thì không đáp ứng được nhu cầu. Để đáp ứng cần phải mua thêm Repeater hay access point, 13 dẫn đến chi phí gia tăng. - Độ tin cậy: Vì sử dụng sóng vô tuyến để truyền thông nên việc bị nhiễu, tín hiệu bị giảm do tác động của các thiết bị khác (lò vi sóng,…) là không tránh khỏi. Làm giảm đáng kể hiệu quả hoạt động của mạng.
- Tốc độ: Tốc độ của mạng không dây (1- 125 Mbps) rất chậm so với mạng sử dụng cáp (100 Mbps đến hàng Gbps). Các chuẩn thông dụng của WLAN Hiện nay tiêu chuẩn chính cho Wireless là một họ giao thức truyền tin qua mạng không dây IEEE 802. Do việc nghiên cứu và đưa ra ứng dụng rất gần nhau nên có một số giao thức đã thành chuẩn của thế giới, một số khác vẫn còn đang tranh cãi và một số còn đang dự thảo. Một số chuẩn thông dụng như: 802.11b (cải tiến từ 802.1: Phạm vi của WLAN trong mô hình OSI 1.11b Chuẩn này được đưa ra vào năm 1999, nó cải tiến từ chuẩn 802.
- Cũng hoạt động ở dải tần 2,4 Ghz nhưng chỉ sử dụng trải phổ trực tiếp DSSS. - Tốc độ tại Access Point có thể lên tới 11Mbps (802. - Các sản phẩm theo chuẩn 802.11b được kiểm tra và thử nghiệm bởi hiệp hội các công ty Ethernet không dây (WECA) và được biết đến như là hiệp hội Wi-Fi, những sản 14 phẩm Wireless được WiFi kiểm tra nếu đạt thì sẽ mang nhãn hiệu này. - Hiện nay IEEE 802.11b là một chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất cho Wireless LAN.
Vì dải tần số 2,4Ghz là dải tần số ISM (Industrial, Scientific and Medical: dải tần vô tuyến dành cho công nghiệp, khoa học và y học, không cần xin phép) cũng được sử dụng cho các chuẩn mạng không dây khác như là: Bluetooth và HomeRF, hai chuẩn này không được phổ biến như là 801. Bluetooth được thiết kế sử dụng cho thiết bị không dây mà không phải là Wireless LAN, nó được dùng cho mạng cá nhân PAN(Personal Area Network). Như vậy Wireless LAN sử dụng chuẩn 802.11b và các thiết bị Bluetooth hoạt động trong cùng một dải băng tần. Data Rate Data Rate Range Release Date Frequency (Typ) (Max) (Indoor) October 1999 2.5 Mbit/s 11 Mbit/s ~35 m Bảng 1.1: Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11a - Đây là một chuẩn được cấp phép ở dải băng tần mới.
Nó hoạt động ở dải tần số 5 Ghz sử dụng phương thức điều chế ghép kênh theo vùng tần số vuông góc (OFDM). Phương thức điều chế này làm tăng tốc độ trên mỗi kênh (từ 11Mbps/1kênh lên 54 Mbps/1 kênh). - Có thể sử dụng đến 8 Access Point (truyền trên 8 kênh Non-overlapping, kênh không chồng lấn phổ), đặc điểm này ở dải tần 2,4Ghz chỉ có thể sử dụng 3 Access Point (truyền trên 3 kênh Non – overlapping). - Hỗ trợ đồng thời nhiều người sử dụng với tốc độ cao mà ít bị xung đột.
- Các sản phẩm của theo chuẩn IEEE 802.11a không tương thích với các sản phẩm theo chuẩn IEEE 802.11b vì chúng hoạt động ở các dải tần số khác nhau. Tuy nhiên các nhà sản xuất chipset đang cố gắng đưa loại chipset hoạt động ở cả 2 chế độ theo hai chuẩn 802. Sự phối hợp này được biết đến với tên WiFi5 (WiFi cho công nghệ 5Gbps). 15 Release Date Op.
Frequency Data Rate (Typ) Data Rate (Max) Range (Indoor) October 1999 5 GHz 23 Mbit/s 54 Mbit/s ~35 m Bảng 1.2: Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.11g - Bản dự thảo của tiêu chuẩn này được đưa ra vào tháng 10 – 2002. - Sử dụng dải tần 2,4 Ghz, tốc độ truyền lên đến 54Mbps. - Phương thức điều chế: Có thể dùng một trong 2 phương thức + Dùng OFDM (giống với 802.11a) tốc độ truyền lên tới 54Mbps. + Dùng trải phổ trực tiếp DSSS tốc độ bị giới hạn ở 11 Mbps.
- Tương thích ngược với chuẩn 802. - Bị hạn chế về số kênh truyền. Release Date Op. Frequency Data Rate (Typ) Data Rate (Max) Range (Indoor) June 2003 2.4 GHz 23 Mbit/s 54 Mbit/s ~35 m Bảng 1.3: Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.2: Logo Wi-fi 16 Chuẩn 802.11n đang được xúc tiến để đạt tốc độ 100 Mb/giây, nhanh gấp 5 lần chuẩn 802.11g và cho phép thiết bị kết nối hoạt động với khoảng cách xa hơn các mạng Wi-Fi hiện hành.
Winston Sun, giám đốc công nghệ của công ty không dây Atheros Communications, nhận xét, một thiết bị tương thích 802.11n có thể truy cập các điểm hotspot với tốc độ 150 MB/giây với khoảng cách lý tưởng dưới 6m, khả năng liên kết càng giảm khi người dùng ở cách xa điểm truy cập đó.11n chưa thể sớm trở thành chuẩn Wi-Fi thế hệ mới vì một số mạng Wi-Fi không thuộc thông số 802.11n cũng được giới thiệu. Theo Sun, các chuẩn Wi-Fi mới được ra mắt có thể tự động dò tần sóng thích hợp để kết nối Internet. Chính vì thế, thiết bị hỗ trợ 802.11n không thể “độc chiếm” phổ Wi-Fi và phải “nhường” sóng cho các mạng kết nối khác. Ông Sun cho biết, tốc độ truy cập Wi-Fi giảm tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ thiết bị tới hotspot vẫn cho phép các máy cầm tay, như iTV của Apple stream được các đoạn video clip nhưng không thể stream video nén có độ nét cao.
17 Release Data Rate Data Rate Range Op. Frequency Date (Typ) (Max) (Indoor) 300 Mbit/s June 5 GHz and/or 74 Mbit/s (2 ~70 m 2009 (est.4 GHz streams) Bảng 1.4: Một số thông số kỹ thuật của chuẩn IEEE 802.3: Tốc độ truyền tải so với các chuẩn khác 1. So sánh các chuẩn IEEE 802.11x Wi-Fi còn có tên gọi khác là IEEE 802.11 (hay ngắn gọn là 802.11) cũng chính là nhóm các tiêu chuẩn kỹ thuật của công nghệ kết nối này do liên minh Wi-Fi (Wi-Fi Alliance: www.org) quy định. Hiện tồn tại các xác thực sau được đưa ra bởi Wi-Fi Alliance: 18 Bảng 1.5: So sánh các chuẩn IEEE 802.11x Tính năng chính Chuẩn Phân loại Chú thích Định nghĩa Tần số: 2,4 GHz Tốc độ tối đa: 2 mbps IEEE 802.11 Kết nối Chuẩn lý thuyết Tầm hoạt động: không xác định Tần số: 5 GHz Xem thêm 802.11a Kết nối Tốc độ tối đa: 54 mbps và 802.11h Tầm hoạt động: 25-75 m Tần số: 2,4 GHz Tương thích với IEEE 801.11b Kết nối Tốc độ tối đa: 11 mbps 802.11g Tầm hoạt động: 35-100 m Tương thích ngược Tần số: 2,4 GHz với 802.11g Kết nối Tốc độ tối đa: 54 mbps thêm 802.11d và Tầm hoạt động: 25-75 m 802.