CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương này sẽ giới thiệu tổng quát về mạng, giao thức kết nối và trình bày sơ lược về ARM STM32F103VET6, module wifi ESP8266, giao thức MQTT … Chương 3: Thiết kế và tính toán Chương này chúng ta đặt ra yêu cầu cho sản phẩm, lựa chọn phương án thực hiện tính toán và thiết kế đi đến thi công thành sản phẩm hoàn thiện. Chương 4: Thi công hệ thống Chương này sẽ thể hiện quá trình thi công, hình ảnh minh họa cho kết quả đạt được. Chương 5: Kết quả nhận xét đánh giá.
Chương này sẽ thể hiện quá trình thi công, hình ảnh minh họa cho kết quả đạt được, đưa ra nhận xét cho mỗi phần. Chương 6: Kết luận hướng phát triển Chương này chúng ta sẽ đánh giá kết quả đã làm được, đưa ra hướng dẫn sử dụng và hướng phát triển đề tài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 GIỚI THIỆU VỀ MẠNG INTERNET Nội dung phần này được tham khảo tại tài liệu số [1].
Ngày nay, mạng internet không còn xa lạ với chúng ta nữa. Nó ngày càng lan rộng và kết nối tất cả các vùng miền của nước ta và toàn cầu. Thông qua mạng internet chúng ta có thể nâng cao hiểu biết, thực hiện các công việc hàng ngày để phục vụ cho nhu cầu của cuộc sống như: xem phim, nghe nhạc, mua sắm, điều khiển từ xa… Ứng dụng internet trong điều khiển thiết bị từ xa ngày càng phát triển và áp dụng nhiều trong cuộc sống. Ví dụ trước khi trở về nhà từ cơ quan, bạn chỉ cần bấm vào nút “Về nhà” trên web server hoặc điện thoại di động, bình nóng lạnh sẽ bật, hệ thống quạt thông gió, điều hòa nhiệt độ sẽ khởi động… để khi bạn về đến nhà, tất cả đã sẵn sàng phục vụ.
Để tạo nên ứng dụng như vậy người thiết kế cần phải có kiến thức về mạng, am hiểu về phần cứng và có khả năng lập trình.1 Phương thức kết nối mạng Phương thức kết nối mạng được sử dụng chủ yếu trong liên kết mạng, có hai phương thức chủ yếu là: Phương thức điểm - điểm: các đường truyền riêng biệt được thiết lập để nối các cặp máy tính lại với nhau. Mỗi máy tính có thể truyền và nhận trực tiếp dữ liệu hoặc có thể làm trung gian như lưu trữ những dữ liệu mà nó nhận được rồi sau đó chuyển tiếp dữ liệu đi cho một máy khác để dữ liệu đó đạt tới đích. Phương thức đa điểm: tất cả các trạm phân chia chung một đường truyền vật lý. Dữ liệu được gửi đi từ một máy tính sẽ có thể được tiếp nhận bởi tất cả các máy tính còn lại, bởi vậy cần chỉ ra địa chỉ đích của dữ liệu để mỗi máy tính căn cứ vào đó BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT kiểm tra xem dữ liệu có phải dành cho mình không nếu đúng thì nhận còn nếu không thì bỏ qua.2 Mạng toàn cầu internet Mạng toàn cầu Internet là một tập hợp gồm hàng vạn mạng trên khắp thế giới. Mạng Internet bắt nguồn từ một thử nghiệm của Cục quản lý các dự án nghiên cứu tiên tiến (Advanced Research Projects Agency–ARPA) thuộc bộ quốc phòng Mỹ đã kết nối thành công các mạng máy tính cho phép các trường đại học và các công ty tư nhân tham gia vào các dự án nghiên cứu. Về cơ bản, Internet là một liên mạng máy tính giao tiếp dưới cùng một bộ giao thức TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). Giao thức này cho phép mọi máy tính trên mạng giao tiếp với nhau một cách thống nhất giống như một ngôn ngữ quốc tế mà mọi người sử dụng để giao tiếp với nhau hàng ngày.
Số lượng máy tính kết nối mạng và số lượng người truy cập vào mạng Internet trên toàn thế giới ngày càng tăng lên nhanh chóng, đặc biệt từ những năm 90 trở đi. Mạng Internet không chỉ cho phép chuyển tải thông tin nhanh chóng mà còn giúp cung cấp thông tin, nó cũng là diễn đàn và là thư viện toàn cầu đầu tiên.3 Chuẩn giao thức WLAN (Wireless Local Area Network) - IEEE 802.11 giao thức là một công nghệ truy cập mạng để cung cấp kết nối giữa các trạm không dây và cơ sở hạ tầng mạng có dây. Bằng cách triển khai các giao thức và công nghệ liên quan IEEE 802.11, bạn cho phép người dùng di động để đi đến những nơi khác nhau - phòng họp, hành lang, hành lang, nhà ăn, phòng học, vv - và vẫn có quyền truy cập vào dữ liệu mạng. Ngoài ra, vượt ra ngoài nơi làm việc của công ty, bạn cho phép truy cập vào Internet và thậm chí cả các trang web của công ty có thể được cung cấp thông qua mạng không dây công cộng "điểm nóng".
Sân bay, nhà hàng, trạm xe lửa, và các khu vực trong toàn thành phố có thể được cấu hình để cung cấp dịch vụ này. Phần này cung cấp một cái nhìn sâu sắc về cách thức IEEE 802.11 trình, bao gồm kiến trúc, các giao thức liên quan, và các công nghệ. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 do an CHƯƠNG 2. Kiến trúc IEEE 802.11 Các kiến trúc logic 802.11 chứa một số thành phần chính: trạm (STA), điểm truy cập không dây (AP), độc lập với dịch vụ cơ bản thiết lập (IBSS), cơ bản dịch vụ đặt (BSS), hệ thống phân phối (DS), và thiết lập dịch vụ mở rộng (ESS).
Một số thành phần của 802.11 logic bản đồ kiến trúc trực tiếp với các thiết bị phần cứng, chẳng hạn như Stas và các AP không dây. Cố vấn kỹ thuật này không có chứa một card adapter, PC Card, hoặc một thiết bị nhúng để cung cấp kết nối không dây. Các chức năng AP không dây như là một cầu nối giữa Stas không dây và các mạng xương sống hiện cho truy cập mạng. Một IBSS là một mạng không dây, bao gồm ít nhất hai Stas, được sử dụng mà không có quyền truy cập vào một DS có sẵn.
Một IBSS cũng đôi khi được gọi là một hoc mạng không dây quảng cáo. Một BSS là một mạng không dây, bao gồm một AP không dây duy nhất hỗ trợ một hoặc nhiều khách hàng không dây. Một BSS cũng đôi khi được gọi là một mạng không dây cơ sở hạ tầng. Tất cả Stas trong một BSS giao tiếp thông qua AP.
Các AP cung cấp kết nối tới mạng LAN có dây và cung cấp cầu nối chức năng khi một STA khởi truyền thông khác STA hoặc một nút trên DS. Một ESS là một tập hợp của hai hay nhiều điểm truy cập không dây kết nối với mạng có dây giống như định nghĩa một phân đoạn mạng logic duy nhất được bao bọc bởi một bộ định tuyến (còn được gọi là subnet). Các AP của nhiều BSS được nối với nhau bằng DS. Điều này cho phép cho di động, vì Stas có thể di chuyển từ một BSS để BSS khác.
AP có thể được kết nối với nhau có hoặc không dây; Tuy nhiên, hầu hết thời gian họ được kết nối với dây điện. DS là thành phần logic được sử dụng để kết nối BSS. DS cung cấp dịch vụ phân phối để cho phép chuyển vùng của Stas giữa BSS. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1: Mô tả kiến trúc của 802. Các chế độ hoạt động WIFI chuẩn 802.11 định nghĩa các chế độ hoạt động sau: Infrastructure mode: trong chế độ này cần có ít nhất một AP không dây và một khách hàng không dây. Các khách hàng không dây sử dụng AP không dây để truy cập tài nguyên của một mạng có dây truyền thống. Các mạng có dây có thể là một mạng nội bộ tổ chức hoặc Internet, tùy thuộc vào vị trí của các AP không dây.
Một thiết lập dịch vụ mở rộng (ESS) được thể hiện trong hình dưới đây.2: Mô tả thiết lập dịch vụ mở rộng (ESS). Ad hoc mode: trong chế độ này khách hàng không dây giao tiếp trực tiếp với nhau mà không có việc sử dụng một AP không dây, chế độ này cũng được gọi là peer-to- peer mode. Khách hàng không dây trong chế độ ad hoc tạo thành một bộ dịch vụ cơ bản độc lập (IBSS). Một trong những khách hàng không dây, các máy khách không dây đầu tiên trong IBSS, phải mất hơn một số trách nhiệm của các AP không BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 9 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT dây. Những trách nhiệm này bao gồm các quá trình đặt đèn hiệu định kỳ và xác thực thành viên mới. khách hàng không dây này không hành động như một cầu nối để chuyển tiếp thông tin giữa các máy khách không dây. Với chế độ này được sử dụng để kết nối máy khách không dây với nhau khi hiện tại không có AP không dây.
Các khách hàng không dây phải được cấu hình một cách rõ ràng để sử dụng chế độ ad hoc. Có thể có tối đa là chín thành viên trong một mạng không dây.3: Mô tả thiết lập dịch vụ cơ bản độc lập (IBSS). Trong cả hai chế độ hoạt động, một Service Set Identifier (SSID), cũng được biết đến như tên của mạng không dây, xác định mạng không dây. SSID là một tên cấu hình trên AP không dây (cho chế độ cơ sở hạ tầng) hoặc một máy khách không dây ban đầu (đối với chế độ ad hoc) mà xác định mạng không dây.
SSID được định kỳ quảng cáo bởi các AP không dây hoặc máy khách không dây ban đầu sử dụng một 802,11 khung quản lý MAC đặc biệt được gọi là một khung beacon. Các giao thức và công nghệ 802.11: Các chuẩn không dây IEEE 802.11 định nghĩa các thông số kỹ thuật cho các lớp vật lý và kiểm soát truy cập phương tiện truyền thông lớp (MAC).1X: Các tiêu chuẩn IEEE 802.1X định nghĩa cổng, kiểm soát truy cập mạng được sử dụng để cung cấp truy cập mạng đã xác thực cho các mạng Ethernet. Extensible Authentication Protocol (EAP) qua mạng LAN (EAPOL): EAP là dựa trên cơ chế xác thực Point-to-Point Protocol (PPP) đã được điều chỉnh để sử dụng trên mạng (LAN) phân đoạn địa phương point-to-point. Equivalent Privacy dây (WEP): WEP cung cấp các dịch vụ bảo mật dữ liệu bằng cách mã hóa các dữ liệu được gửi giữa các nút không dây.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 10 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Wi-Fi Protected Access (WPA): WPA là một tiêu chuẩn tạm thời cho đến khi các tiêu chuẩn IEEE 802.11i được phê duyệt. Các tiêu chuẩn này, dự định là một thay thế cho các tiêu chuẩn WEP, cung cấp các phương pháp mạnh mẽ hơn về sự mã hóa dữ liệu và mạng xác thực.