Nghiên cứu về mạng di động và công nghệ IEEE 802.10

Mạng ad-hoc là mạng tự phát, gồm các nút, được tạo ra nhân một sự kiện hoặc nhu cầu nào đó. Điều này có nghĩa là một mạng MANET có thể có tuổi thọ rất ngắn, ngược lại hoàn toàn với mạng hữu tuyến truyền thống – được lắp đặt và tồn tại trong một khoảng thời gian rất dài mà không hề thay đổi về cấu trúc. Các công nghệ của mạng đặc biệt di động đem lại rất nhiều lợi ích so với các mạng truyền thống (cả không dây và có dây) trong những ngữ cảnh khó có thể triển khai được một cơ sở hạ tầng mạng cố định hoặc việc triển khai là không khả thi do những lý do về mặt thực hành (địa hình,…) hoặc do những lý do về kinh tế (chi phí cáp trong một không gian lớn, chi phí thiết lập nhiều điểm truy cập).

Các thuật ngữ của mạng đặc biệt di động được sử dụng trong luận văn này: Nút mạng (node): Các máy tính/thiết bị riêng lẻ tham gia vào mạng ad-hoc. Một mạng đặc biệt di động có thể được biểu diễn như trong Hình vẽ 1-1. Hai nút là có liên kết với nhau bởi một đường liên kết (link) nếu như chúng ở trong phạm vi hoạt động của nhau. Trong luận văn này, các từ (cụm từ) “mạng đặc biệt di động”, “mạng MANET”, “mạng ad-hoc” đều chỉ cùng một mạng đặc biệt di động (mobile adhoc network) với định nghĩa đã được đưa ra trong mục 1.

Một số kiểu tấn công phổ biến bao gồm tấn công từ chối dịch vụ (DoS), tấn công nghe lén, tấn công giả mạo và tấn công lỗ đen. Các cuộc tấn công này có thể gây ra gián đoạn dịch vụ, đánh cắp thông tin và làm suy yếu hiệu suất mạng. Việc phát hiện và ngăn chặn các cuộc tấn công này đòi hỏi các cơ chế an ninh mạnh mẽ và hiệu quả.

Các giải pháp an ninh cho giao thức định tuyến bao gồm sử dụng chữ ký số, mã hóa và các cơ chế xác thực để bảo vệ thông tin định tuyến khỏi bị giả mạo và sửa đổi. Các giao thức định tuyến an toàn như AODVsec và DSRsec được thiết kế để chống lại các cuộc tấn công vào giao thức định tuyến. Việc triển khai các giao thức này có thể cải thiện đáng kể an ninh của mạng MANET.

Các chiến lược an ninh cho mạng ad-hoc bao gồm sử dụng các cơ chế phát hiện xâm nhập, hệ thống phòng thủ đa lớp và các chính sách an ninh linh hoạt. Việc giám sát liên tục hoạt động mạng và phản ứng nhanh chóng với các sự cố an ninh là rất quan trọng. Các giải pháp an ninh cần phải được thiết kế để có thể mở rộng và thích ứng với sự thay đổi của môi trường mạng.

IEEE 802.11b là một chuẩn công nghệ mạng không dây được sử dụng rộng rãi nhất đối với WLAN. Ngoài ra trên thị trường có rất nhiều thiết bị tương thích với WLAN.11b là một chuẩn rất tốt cho xây dựng mạng ad hoc đơn giản. Chuẩn này sử dụng giao thức CSMA/CA để tránh xung đột và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu lên đến 11 Mbps. Kiến trúc của IEEE 802.11b bao gồm các thành phần như trạm (STA), điểm truy cập (AP) và hệ thống phân phối (DS).

Bluetooth là một chuẩn công nghệ trong thực tế cho phép xây dựng các mạng ad-hoc trong bán kính 10m. Bluetooth sử dụng tần số vô tuyến 2.4 GHz và cung cấp tốc độ truyền dữ liệu lên đến 1 Mbps. Kiến trúc của Bluetooth bao gồm các thành phần như piconet và scatternet. Bluetooth có ưu điểm là tiêu thụ ít năng lượng và chi phí thấp, nhưng tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn và phạm vi phủ sóng hẹp hơn so với IEEE 802.11b.

Hiệu suất của IEEE 802.11b và Bluetooth phụ thuộc vào nhiều yếu tố như khoảng cách giữa các nút, số lượng nút trong mạng và môi trường truyền dẫn. IEEE 802.11b thường cung cấp hiệu suất tốt hơn trong các môi trường có mật độ nút thấp và khoảng cách giữa các nút lớn. Bluetooth có thể phù hợp hơn trong các môi trường có mật độ nút cao và khoảng cách giữa các nút nhỏ.

Thông lượng là lượng dữ liệu được truyền thành công qua mạng trong một đơn vị thời gian. IEEE 802.11b thường cung cấp thông lượng cao hơn so với Bluetooth do tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. Tuy nhiên, thông lượng thực tế có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như xung đột, nhiễu và khoảng cách giữa các nút.

Độ trễ là thời gian cần thiết để một gói dữ liệu được truyền từ nguồn đến đích. Tỷ lệ mất gói là tỷ lệ các gói dữ liệu bị mất trong quá trình truyền. Độ trễ và tỷ lệ mất gói có thể ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ (QoS) của các ứng dụng thời gian thực như thoại và video. Các giao thức định tuyến và cơ chế kiểm soát tắc nghẽn có thể được sử dụng để giảm độ trễ và tỷ lệ mất gói.

Tiêu thụ năng lượng là một yếu tố quan trọng cần xem xét trong mạng MANET, đặc biệt là đối với các thiết bị di động chạy bằng pin. IEEE 802.11b thường tiêu thụ nhiều năng lượng hơn so với Bluetooth. Các kỹ thuật quản lý năng lượng như chế độ ngủ và điều chỉnh công suất có thể được sử dụng để giảm tiêu thụ năng lượng và kéo dài tuổi thọ pin.

Trong quân sự, mạng MANET có thể được sử dụng để cung cấp thông tin liên lạc an toàn và tin cậy cho các đơn vị di động trong các môi trường chiến đấu. Mạng MANET có thể được sử dụng để truyền tải dữ liệu, thoại và video giữa các đơn vị di động. Trong cứu hộ, mạng MANET có thể được sử dụng để hỗ trợ các hoạt động tìm kiếm và cứu nạn trong các khu vực bị thiên tai. Mạng MANET có thể được sử dụng để truyền tải thông tin về vị trí của nạn nhân và các nguồn lực cứu hộ.

Trong hội nghị, mạng MANET có thể được sử dụng để chia sẻ tài liệu và thông tin giữa những người tham dự. Mạng MANET có thể được sử dụng để tạo ra một môi trường cộng tác cho những người tham dự. Trong đời sống hàng ngày, mạng MANET có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị di động trong các môi trường như xe buýt và tàu điện. Mạng MANET có thể được sử dụng để chia sẻ file, chơi game và truy cập internet.

Công nghệ 5G và 6G sẽ cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và độ trễ thấp hơn cho mạng MANET. Điều này sẽ cho phép mạng MANET hỗ trợ các ứng dụng đòi hỏi băng thông lớn và độ trễ thấp như video trực tuyến, thực tế ảo và thực tế tăng cường. Mạng MANET có thể được sử dụng để mở rộng phạm vi phủ sóng của mạng 5G/6G và cung cấp các dịch vụ mới trong các khu vực không có cơ sở hạ tầng mạng cố định.

Mạng MANET sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị IoT. Các thiết bị IoT thường có tài nguyên hạn chế và không thể kết nối trực tiếp với internet. Mạng MANET có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị IoT và cung cấp các dịch vụ mới trong các lĩnh vực như thành phố thông minh, nhà thông minh và xe tự lái.