Tìm Hiểu Về Mạng LAN Không Dây và Chuẩn IEEE 802.3

• Trường học: Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội
• Đề tài: Tìm Hiểu Về Mạng LAN Không Dây và Chuẩn IEEE 802.3
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG INTERNET VÀ MẠNG KHÔNG DÂY
• 1.1. Sự ra đời của mạng máy tính và mạng Internet
• 2. CHƯƠNG 2: CHUẨN VỀ MẠNG LAN CÓ DÂY
• 4. CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT CỦA MẠNG 802
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Mạng LAN Không Dây Khái Niệm và Ưu Điểm

Mạng LAN không dây (WLAN) đang ngày càng trở nên phổ biến nhờ tính linh hoạt và tiện lợi. WLAN cung cấp tất cả các tính năng của mạng LAN truyền thống, nhưng loại bỏ sự cần thiết của dây cáp. Các thiết bị trong mạng giao tiếp với nhau thông qua sóng điện từ hoặc hồng ngoại. WLAN thường được sử dụng trong phạm vi giới hạn như văn phòng, gia đình hoặc khuôn viên trường học, mở rộng khả năng kết nối cho người dùng di động. Các tổ chức như IEEE đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn hóa các công nghệ WLAN, đảm bảo khả năng tương thích và hiệu suất. Sự ra đời của chuẩn IEEE 802.11 đã đánh dấu một bước tiến lớn trong sự phát triển của WLAN, mang lại tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và phạm vi phủ sóng rộng hơn. WLAN giúp chúng ta kết nối mọi nơi trong khu vực triển khai (nhà hay văn phòng) vì chuẩn 802.3 được xây dựng cho các thiết bị USB không dây, các thiết bị có tính chất di động (như máy chiếu, camera,...).

1.1. Định Nghĩa và Lợi Ích Của Mạng WLAN

Mạng LAN không dây (WLAN) là một loại mạng cục bộ (LAN) sử dụng sóng vô tuyến để kết nối các thiết bị, thay vì sử dụng cáp vật lý. Điều này mang lại tính linh hoạt cao, cho phép người dùng di chuyển trong phạm vi phủ sóng mà vẫn duy trì kết nối mạng. WLAN đặc biệt hữu ích trong các môi trường như văn phòng, trường học, quán cà phê và gia đình, nơi việc lắp đặt cáp có thể gặp khó khăn hoặc tốn kém. Ưu điểm chính của WLAN bao gồm tính di động, dễ dàng cài đặt và mở rộng, giảm chi phí bảo trì và tăng tính thẩm mỹ. Tuy nhiên, WLAN cũng có một số nhược điểm như tốc độ truyền dữ liệu có thể chậm hơn so với mạng LAN có dây, bảo mật kém hơn và dễ bị nhiễu sóng hơn.

1.2. Vai Trò Của IEEE Trong Chuẩn Hóa WLAN 802.11

IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) là một tổ chức quốc tế chuyên về kỹ thuật điện và điện tử, đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển và chuẩn hóa các công nghệ mạng không dây. Chuẩn IEEE 802.11 là một tập hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật cho WLAN, định nghĩa các giao thức và phương pháp truyền dữ liệu qua sóng vô tuyến. Các chuẩn 802.11 khác nhau cung cấp các tốc độ truyền dữ liệu, phạm vi phủ sóng và mức độ bảo mật khác nhau. IEEE liên tục cập nhật và cải tiến các chuẩn 802.11 để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về tốc độ và hiệu suất của mạng không dây. Việc tuân thủ các chuẩn IEEE 802.11 đảm bảo khả năng tương thích giữa các thiết bị WLAN khác nhau từ các nhà sản xuất khác nhau.

II. Chuẩn IEEE 802

Chuẩn IEEE 802.3 là một tập hợp các tiêu chuẩn kỹ thuật định nghĩa cách thức hoạt động của mạng Ethernet, một công nghệ mạng có dây phổ biến. Ethernet sử dụng cáp để kết nối các thiết bị trong mạng, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao và độ tin cậy. Chuẩn 802.3 bao gồm các thông số kỹ thuật về cáp, giao thức và phương pháp truyền dữ liệu. Ethernet vẫn là một lựa chọn phổ biến cho các mạng LAN đòi hỏi tốc độ và độ tin cậy cao, chẳng hạn như mạng doanh nghiệp và trung tâm dữ liệu. Mặc dù WLAN ngày càng phát triển, Ethernet vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp kết nối mạng ổn định và hiệu suất cao cho các ứng dụng quan trọng. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng cáp đồng trục, nhưng mạng sử dụng cáp này không có tính mềm dẻo khi cần mở rộng và tốc độ không cao.

2.1. Tổng Quan Về Mạng Ethernet và Chuẩn 802.3

Mạng Ethernet là một công nghệ mạng có dây phổ biến, sử dụng cáp để kết nối các thiết bị trong mạng cục bộ (LAN). Chuẩn IEEE 802.3 định nghĩa các thông số kỹ thuật cho Ethernet, bao gồm các loại cáp, giao thức và phương pháp truyền dữ liệu. Ethernet cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao, độ tin cậy và khả năng mở rộng, làm cho nó trở thành một lựa chọn phổ biến cho các mạng LAN doanh nghiệp và gia đình. Các phiên bản khác nhau của Ethernet hỗ trợ các tốc độ truyền dữ liệu khác nhau, từ 10 Mbps (Megabit per second) đến 100 Gbps (Gigabit per second) và hơn thế nữa. Ethernet sử dụng giao thức CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) để quản lý việc truy cập vào môi trường truyền dẫn chung.

2.2. Các Loại Cáp Ethernet Phổ Biến Cat5e Cat6 Fiber Optic

Có nhiều loại cáp Ethernet khác nhau, mỗi loại có các đặc tính và hiệu suất khác nhau. Cat5e (Category 5 enhanced) là một loại cáp Ethernet phổ biến, hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên đến 1 Gbps. Cat6 (Category 6) là một loại cáp Ethernet cao cấp hơn, cung cấp hiệu suất tốt hơn và hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu lên đến 10 Gbps trong khoảng cách ngắn hơn. Cáp quang (Fiber optic) sử dụng ánh sáng để truyền dữ liệu, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cực cao và khoảng cách truyền dẫn xa hơn so với cáp đồng. Cáp quang thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi băng thông lớn và khoảng cách truyền dẫn dài, chẳng hạn như mạng backbone và trung tâm dữ liệu. Các nhà nghiên cứu đã tìm đến giải pháp sử dụng cáp có dạng tựa đường dây điện thoại, đó là 4 cặp cáp xoắn gọi là UTP, với loại cáp này có thể dễ dàng tạo thành các kiến trúc mạng dạng sao phổ biến cho mạng LAN hiện nay.

III. So Sánh Mạng LAN Không Dây WLAN và Ethernet 802

Mạng LAN không dây (WLAN) và Ethernet (dựa trên chuẩn IEEE 802.3) là hai công nghệ mạng cục bộ phổ biến, mỗi công nghệ có những ưu điểm và nhược điểm riêng. WLAN mang lại tính linh hoạt và di động, cho phép người dùng kết nối mạng mà không cần dây cáp. Ethernet cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao và độ tin cậy, làm cho nó trở thành một lựa chọn tốt cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao. Việc lựa chọn giữa WLAN và Ethernet phụ thuộc vào nhu cầu cụ thể của người dùng và môi trường mạng. Trong nhiều trường hợp, cả hai công nghệ có thể được sử dụng kết hợp để cung cấp một giải pháp mạng toàn diện. Các kiến trúc mạng kiểu LAN thông dụng bao gồm: Mạng bus hay mạng tuyến tính, Mạng vòng, Mạng sao.

3.1. Ưu và Nhược Điểm Của WLAN So Với Ethernet

WLAN có ưu điểm là tính di động, dễ dàng cài đặt và mở rộng, giảm chi phí bảo trì và tăng tính thẩm mỹ. Tuy nhiên, WLAN cũng có nhược điểm là tốc độ truyền dữ liệu có thể chậm hơn so với Ethernet, bảo mật kém hơn và dễ bị nhiễu sóng hơn. Ethernet có ưu điểm là tốc độ truyền dữ liệu cao, độ tin cậy và bảo mật tốt hơn. Tuy nhiên, Ethernet cũng có nhược điểm là tính di động hạn chế, khó khăn trong việc cài đặt và mở rộng, và chi phí bảo trì cao hơn. D0 đó các nhà nghiên cứu đưa ra cơ chế Token (thẻ bài), đó là 1 gói tin điều khiển để thực hiện việc kiểm soát truy cập mạng theo các mức ưu tiên khác nhau, đảm bảo tránh được xung đột trong mạng.

3.2. Khi Nào Nên Sử Dụng WLAN và Khi Nào Nên Sử Dụng Ethernet

Nên sử dụng WLAN khi tính di động là yếu tố quan trọng, chẳng hạn như trong các văn phòng, trường học và gia đình. WLAN cho phép người dùng di chuyển trong phạm vi phủ sóng mà vẫn duy trì kết nối mạng. Nên sử dụng Ethernet khi tốc độ và độ tin cậy là yếu tố quan trọng, chẳng hạn như trong các trung tâm dữ liệu, mạng doanh nghiệp và các ứng dụng đòi hỏi băng thông lớn. Ethernet cung cấp kết nối mạng ổn định và hiệu suất cao cho các ứng dụng quan trọng. Trong nhiều trường hợp, cả hai công nghệ có thể được sử dụng kết hợp để cung cấp một giải pháp mạng toàn diện, với Ethernet được sử dụng cho các thiết bị cố định và WLAN được sử dụng cho các thiết bị di động.

IV. Các Giao Thức Mạng Quan Trọng TCP IP và Mô Hình OSI

Các giao thức mạng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo giao tiếp hiệu quả giữa các thiết bị trong mạng. TCP/IP là một bộ giao thức phổ biến được sử dụng rộng rãi trên Internet và trong các mạng LAN. Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một mô hình tham chiếu trừu tượng mô tả cách các giao thức mạng hoạt động. Hiểu rõ về các giao thức mạng và mô hình OSI là rất quan trọng để thiết kế, triển khai và quản lý mạng hiệu quả. Trong Internet giao thức được sử dụng là IP (Internet Protocol). IP là một giao thức sử dụng Datagram để thực hiện trong chuyển mạch gói (packet- switch network).

4.1. Tổng Quan Về Bộ Giao Thức TCP IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) là một bộ giao thức mạng được sử dụng rộng rãi trên Internet và trong các mạng LAN. TCP/IP bao gồm nhiều giao thức khác nhau, mỗi giao thức chịu trách nhiệm cho một chức năng cụ thể. Các giao thức quan trọng trong bộ TCP/IP bao gồm IP (Internet Protocol), TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol), HTTP (Hypertext Transfer Protocol) và SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). TCP/IP sử dụng mô hình phân lớp, với mỗi lớp cung cấp các dịch vụ cho lớp trên nó. Các lớp trong mô hình TCP/IP bao gồm lớp ứng dụng, lớp giao vận, lớp mạng và lớp liên kết dữ liệu.

4.2. Mô Hình OSI Kiến Trúc Tham Chiếu Cho Mạng

Mô hình OSI (Open Systems Interconnection) là một mô hình tham chiếu trừu tượng mô tả cách các giao thức mạng hoạt động. Mô hình OSI chia quá trình giao tiếp mạng thành bảy lớp khác nhau, mỗi lớp chịu trách nhiệm cho một chức năng cụ thể. Các lớp trong mô hình OSI bao gồm lớp vật lý, lớp liên kết dữ liệu, lớp mạng, lớp giao vận, lớp phiên, lớp trình bày và lớp ứng dụng. Mô hình OSI cung cấp một khuôn khổ chung để hiểu và thiết kế các giao thức mạng, giúp đảm bảo khả năng tương tác giữa các hệ thống mạng khác nhau. Trong giao thức TCP sử dụng thuật ngữ segment để chỉ đơn vị dữ liệu của giao thức, các segment được đánh số thứ tự để bên nhận có thể ghép dữ liệu lại một cách chính xác.

V. Bảo Mật Mạng Không Dây WEP WPA2 và WPA3

Bảo mật là một vấn đề quan trọng trong mạng LAN không dây (WLAN). Các giao thức bảo mật như WEP, WPA2 và WPA3 được sử dụng để bảo vệ mạng WLAN khỏi truy cập trái phép. WEP là một giao thức bảo mật cũ và không an toàn, trong khi WPA2 và WPA3 cung cấp các mức độ bảo mật cao hơn. Việc sử dụng một giao thức bảo mật mạnh là rất quan trọng để bảo vệ dữ liệu và quyền riêng tư của người dùng trên mạng WLAN. Mạng cá nhân sử dụng công nghệ không dây “wireless personal area networks (WPAN)”.3 là chuẩn cho các mạng LAN không dây (WLAN) nhằm cho đối tượng là người sử dụng trong gia đình, nhằm đạt được việc kết nối có giá thành thấp, tiết kiệm năng lượng, dải thông lớn, tốc độ cao, có thể tới 480 Mbps trong cự ly 3m.

5.1. Các Giao Thức Bảo Mật WLAN Phổ Biến WEP WPA2 WPA3

WEP (Wired Equivalent Privacy) là một giao thức bảo mật cũ và không an toàn, dễ bị tấn công và không nên sử dụng. WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) là một giao thức bảo mật mạnh hơn, sử dụng thuật toán mã hóa AES (Advanced Encryption Standard) để bảo vệ dữ liệu. WPA3 (Wi-Fi Protected Access 3) là giao thức bảo mật mới nhất, cung cấp các tính năng bảo mật nâng cao hơn so với WPA2, bao gồm mã hóa mạnh hơn và bảo vệ chống lại các cuộc tấn công brute-force. Việc sử dụng WPA3 là lựa chọn tốt nhất để bảo vệ mạng WLAN khỏi truy cập trái phép.

5.2. Các Biện Pháp Tăng Cường Bảo Mật Mạng WLAN

Ngoài việc sử dụng một giao thức bảo mật mạnh, có nhiều biện pháp khác có thể được thực hiện để tăng cường bảo mật mạng WLAN. Các biện pháp này bao gồm thay đổi mật khẩu mặc định của router, ẩn tên mạng (SSID), bật lọc địa chỉ MAC, sử dụng tường lửa và phần mềm diệt virus, và cập nhật phần mềm firmware của router thường xuyên. Việc thực hiện các biện pháp bảo mật này giúp giảm thiểu rủi ro bị tấn công và bảo vệ dữ liệu của người dùng trên mạng WLAN. Mạng LAN theo chuẩn không dây 802.3 giúp chúng ta kết nối bất kỳ khi nào và trong tương lai nó là yếu tố hình thành “ngôi nhà thông minh” vì các thiết bị gia đình có thể tích hợp chuẩn không dây 802.

VI. Ứng Dụng Thực Tế và Tương Lai Của Mạng LAN Không Dây

Mạng LAN không dây (WLAN) có nhiều ứng dụng thực tế trong các lĩnh vực khác nhau, từ gia đình và văn phòng đến trường học và bệnh viện. WLAN cho phép người dùng truy cập mạng từ mọi nơi trong phạm vi phủ sóng, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc và giải trí. Trong tương lai, WLAN sẽ tiếp tục phát triển và đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị IoT (Internet of Things) và hỗ trợ các ứng dụng mới như thực tế ảo và thực tế tăng cường. Các mạng LAN theo chuẩn 802. Đó là lý do thúc đẩy tôi chọn đề tài nghiên cứu này.

6.1. Các Ứng Dụng Phổ Biến Của WLAN Trong Đời Sống

WLAN được sử dụng rộng rãi trong gia đình để kết nối các thiết bị như máy tính, điện thoại thông minh, máy tính bảng và TV thông minh. Trong văn phòng, WLAN cho phép nhân viên truy cập mạng từ mọi nơi trong tòa nhà, tạo điều kiện thuận lợi cho công việc di động và cộng tác. Trong trường học, WLAN cung cấp kết nối mạng cho sinh viên và giảng viên, hỗ trợ học tập trực tuyến và nghiên cứu. Trong bệnh viện, WLAN cho phép bác sĩ và y tá truy cập thông tin bệnh nhân và sử dụng các thiết bị y tế di động.

6.2. Tương Lai Của WLAN IoT và Các Ứng Dụng Mới

Trong tương lai, WLAN sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các thiết bị IoT (Internet of Things), cho phép các thiết bị thông minh giao tiếp và tương tác với nhau. WLAN cũng sẽ hỗ trợ các ứng dụng mới như thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR), cung cấp trải nghiệm người dùng phong phú và tương tác hơn. Các công nghệ WLAN mới như Wi-Fi 6 (802.11ax) và Wi-Fi 6E sẽ cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn, độ trễ thấp hơn và khả năng xử lý nhiều thiết bị hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về băng thông và hiệu suất của mạng không dây.