Luận văn thạc sĩ bảo mật wlan và ứng dụng

  • Số trang: 94 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 63 |
  • Lượt tải: 0
nhattuvisu

Đã đăng 26946 tài liệu

Mô tả:

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI …………..*………….. LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TÊN ĐỀ TÀI BẢO MẬT WLAN VÀ ỨNG DỤNG HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN TRẦN ANH TUẤN HÀ NỘI - 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI …………..*………….. LUẬN VĂN THẠC SỸ TÊN ĐỀ TÀI BẢO MẬT WLAN VÀ ỨNG DỤNG HỌ VÀ TÊN TÁC GIẢ LUẬN VĂN TRẦN ANH TUẤN Chuyên Ngành: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã Số: NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. PHẠM VĂN BÌNH HÀ NỘI - 2012 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành chương trình cao học và viết luận văn này, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ và góp ý nhiệt tình của các thầy cô Viện Đại học Mở Hà Nội và thầy cô của các trường ĐH khác tham gia giảng dạy tại đây. Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đếnTiến sĩ Phạm Văn Bình - Đại học Bách Khoa Hà Nộiđã dành rất nhiều thời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Viện Đại học Mở Hà Nội cùng quý thầy cô giảng dạy trong ngành Kỹ thuật Điện tử đã tạo rất nhiều điều kiện để tôi học tập và hoàn thành tốt khóa học. Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những đóng góp của quý thầy cô và các bạn. Trần Anh Tuấn Viện Đại học Mở Hà Nội LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn là kết quả nghiên cứu của riêng tôi, không sao chép của ai. Nội dung luận văn có tham khảo và sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và các trang web theo danh mục tài liệu của luận văn. Tác giả luận văn Trần Anh Tuấn Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng MỤC LỤC MỤC LỤC ..............................................................................................................1 LỜI MỞ ĐẦU .........................................................................................................4 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT .......................................................................................5 TÓM TẮT LUẬN VĂN..........................................................................................7 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG WLAN.....................................................9 1.1. Khái niệm và lịch sử hình thành mạng WLAN ..............................................9 1.2. Các chuẩn mạng thông dụng của WLAN.....................................................10 1.2.1. Chuẩn 802.11 ........................................................................................11 1.2.2. Chuẩn 802.11a ......................................................................................11 1.2.3. Chuẩn 802.11b ......................................................................................12 1.2.4. Chuẩn 802.11g ......................................................................................13 1.2.5. Chuẩn 802.11n ......................................................................................13 1.2.6. Một số chuẩn khác ................................................................................15 1.3. Cấu trúc và một số mô hình mạng WLAN...................................................17 1.3.1. Cấu trúc cơ bản của mạng WLAN.........................................................17 1.3.2. Thiết bị hạ tầng .....................................................................................18 1.3.3. Các mô hình mạng WLAN....................................................................22 1.3.4. Mô hình mạng độc lập (IBSS - Independent Basic Service Set) hay còn gọi là mạng AD HOC .....................................................................................22 1.3.5. Mô hình mạng cơ sở (BSS - Basic service set) ......................................23 1.3.6. Mô hình mạng mở rộng (ESS - Extended Service Set) ..........................24 1.3.7. Một số mô hình mạng WLAN khác.......................................................25 1.4. Đánh giá ưu điểm, nhược điểm và thực trạng mạng WLAN hiện nay ..........28 1.4.1. Ưu điểm ................................................................................................28 1.4.2. Nhược điểm ..........................................................................................29 1.4.3. Thực trạng mạng WLAN hiện nay ........................................................29 1 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO MẬT TRONG MẠNG WLAN .........31 2.1. Giới thiệu ....................................................................................................31 2.1.1. Tại sao phải bảo mật..............................................................................31 2.1.2. Đánh giá vấn đề an toàn, bảo mật hệ thống............................................32 2.2. Xác thực qua hệ thống mở (Open Authentication) .......................................34 2.3. Xác thực qua khoá chia sẻ (Shared-key Authentication) ..............................34 2.3.1. Wired Equivalent Privacy (WEP)..........................................................36 2.3.2. WPA (Wi-Fi Protected Access).............................................................39 2.3.3. WPA2 (WPA-PSK)...............................................................................41 2.4. Filtering.......................................................................................................44 2.4.1. SSID Filtering .......................................................................................45 2.4.2. MAC Address Filtering .........................................................................46 2.4.3. Protocol Filtering ..................................................................................47 2.5. Giao thức chứng thực mở rộng EAP:...........................................................50 2.5.1. Bản tin EAP: .........................................................................................50 2.5.2. Các bản tin yêu cầu và trả lời EAP ( EAP Requests and Responses ): ...51 2.5.3. Một số phương pháp xác thực EAP: ......................................................51 2.6. WLAN VPN................................................................................................52 2.7. Kết Luận .....................................................................................................53 CHƯƠNG 3: CÁC KỸ THUẬT TẤN CÔNG MẠNG WLAN VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG ..................................................................................................54 3.1. Giới thiệu ....................................................................................................54 3.2. Các kỹ thuật tấn công mạng WLAN ............................................................55 3.2.1. Phương thức bắt gói tin (Sniffing) .........................................................55 3.2.2. De-authentication Attack.......................................................................56 3.2.3. Replay attack.........................................................................................57 3.2.4. Rogue Access Point (giả mạo AP)........................................................58 3.2.5. Deny of Service Attack (Dos)................................................................59 3.2.6. Man in the middle Attack (MITM) ........................................................60 3.2.7. Passive Attack (Tấn công bị động) ........................................................63 2 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng 3.2.8. Active Attack (Tấn công chủ động).......................................................66 3.2.9. Dictionary Attack (Tấn công bằng phương pháp dò từ điển) .................68 3.2.10. Jamming Attacks (Tấn công chèn ép) ..................................................69 3.3. Kết Luận .....................................................................................................70 CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG CỦA MẠNG WLAN...............................................70 4.1. Một số ứng dụng của mạng không dây ........................................................71 4.1.1. Giải pháp cho văn phòng di động ..........................................................71 4.1.2. Giải pháp liên kết các mạng (Building-to-Building) ..............................72 4.1.3. Điểm truy cập mạng Công cộng (Hotspot) ............................................73 Hình 4.3: Các điểm truy cập mạng công cộng ....................................................74 4.2. Hệ thống LAN không dây trong trường ĐH Kinh Tế Quốc Dân ..................74 4.2.1.Mô hình thiết kế Vật lý...........................................................................75 4.2.2. Mô hình thiết kế Logic ..........................................................................76 4.2.3. Mô tả hệ thống Wireless........................................................................83 KẾT LUẬN...........................................................................................................88 TÀI LIỆU THAM KHẢO .....................................................................................89 3 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin và điện tử viễn thông, nhu cầu trao đổi thông tin và dữ liệu của con người ngày càng cao. Mạng máy tính đang đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực của đời sống. Bên cạnh nền tảng mạng máy tính hữu tuyến, mạng máy tính không dây ngay từ khi ra đời đã thể hiện được những ưu điểm nổi bật về sự tiện dụng, tính linh hoạt và tính đơn giản. Mặc dù mạng máy tính không dây đã xuất hiện khá lâu, nhưng sự phát triển nổi bật đạt được vào kỷ nguyên công nghệ điện tử và chịu ảnh hưởng lớn của nền kinh tế hiện đại, cũng như những khám phá trong lĩnh vực vật lý. Tại nhiều nước phát triển, mạng không dây đã thực sự đi vào đời sống. Chỉ cần một thiết bị như laptop, PDA, hoặc bất kỳ một phương tiện truy cập mạng không dây nào, chúng ta có thể truy cập vào mạng ở bất cứ nơi đâu, trong nhà, cơ quan, trường học, công sở…bất cứ nơi nào nằm trong phạm vi phủ sóng của mạng. Do đặc điểm trao đổi thông tin trong không gian truyền sóng nên khả năng thông tin bị rò rỉ ra ngoài là điều dễ hiểu. Nếu chúng ta không khắc phục được điểm yếu này thì môi trường mạng không dây sẽ trở thành mục tiêu của những hacker xâm phạm, gây ra những sự thất thoát về thông tin, tiền bạc… Do đó bảo mật thông tin là một vấn đề rất nóng hiện nay. Đi đôi với sự phát triển mạng không dây phải phát triển các khả năng bảo mật, để cung cấp thông tin hiệu quả, tin cậy cho người sử dụng. Do đó, mục đích của luận văn này là nghiên cứu, phân tích những đặc điểm của mạng WLAN, những kỹ thuật tấn công mạng WLAN để từ đó đưa ra những giải pháp an ninh, bảo mật cho mạng Internet không dây dựa trên các tiêu chí: tính bảo mật, tính toàn vẹn, xác thực hai chiều và tính sẵn sàng 4 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Thuật ngữ ACK ACL Ad-hoc ADSL AES AP BSA BSS BSSID BT CA CD CDMA CRC CSMA CTS DCF DES DFIR DHCP DMZ DoS DS DSSS DTIM EAP ESS FCC FHSS FSK GFSK GMSK IEEE Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt Acknowledgement Asynchronous connectionless Ad-hoc network Asymmetric Digital Subscriber Line Advanced Encryption Standard Access Point Basic Service Area Basis Service Set Basis Service Set Identification Bandwith-Time product Certificate Authority Collision Detection Code Division Multiple Access Cyclic Redundancy Check Carrier Sense Multiple Access Clear To Send Distributed Coordination Function Data Encryption Standard Diffused Infrared Dynamic Host Configuration Protocol Data Management Zone Denial of Service Distribution System Direct Sequence Spread Spectrum Delivery TIM Extensible Authentication Protocol Extended Service Set Federal Communication Commission Frequency Hopping Spread Spectrum Frequency Shift Keying Gaussian Frequency Shift Keying Gaussian Minimum Shift Keying Institute of Electrical and Electronic Engineers Xác nhận Phi kết nối không đồng bộ Mạng độc lập Đường dây thuê bao số không đối xứng Chuẩn mã hoá tiên tiến Điểm truy nhập Vùng dịch vụ cơ sở Bộ dịch vụ cơ sở Nhận dạng BSS Tích số băng thông-thời gian Quyền chứng nhận Phát hiện xung đột Đa truy nhập phân chia theo mã Kiểm tra dư chu trình Đa truy nhập cảm biến sóng mang Xoá để phát Chức năng phối hợp phân bố Chuẩn mã hoá dữ liệu Hồng ngoại khuyếch tán Giao thức cấu hình host động Khu vực quản lý dữ liệu Từ chối dịch vụ Hệ thống phân bố Trải phổ chuỗi trực tiếp Bản đồ chỉ dẫn lưu lượng phân bổ Giao thức nhận thực mở rộng Bộ dịch vụ mở rộng Uỷ ban truyền thông liên bang Trải phổ nhảy tần Khoá dịch tần Khoá dịch tần Gauss Khoá dịch Gauss cực tiểu Viện các kỹ sư điện và điện tử 5 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ IETF IFS IKE IP IPSec ISA ISM ISDN ISO KDC LAN LDAP LLC MAC MIB MIC NAV NIC NRL OFDM PCI PIFS PPDU RADIUS RTS SFD SNR SSID SSL STA TIM TLS TS VPN W3C WEP Wi-Fi WLAN Bảo mật WLAN và ứng dụng Internet Engineering Task Force Interframe Space Internet Key Exchange Internet Protocol IP Security Industry Standard Architecture Industrial, Scientific, and Medical Uỷ ban chuyên trách về Internet Khoảng trống liên khung Trao đổi khoá Internet Giao thức Internet An ninh IP Kiến trúc chuẩn trong công nghiệp Băng tần công nghiệp, khoa học và y tế Integrated Subcriber Digital Network Mạng tích hợp thuê bao số International Standards Organization Tổ chức chuẩn hoá quốc tế KeyDistributionCenter Trung tâm phân bổ khoá Local Area Network Mạng nội bộ Lightweight Directory Access Protocol Giao thức truy nhập danh bạ mức thấp Logical Link Control Điều khiển kết nối logic Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường Management Information Base Quản lý thông tin cơ sở Message Integrity Check Kiểm tra tính toàn vẹn bản tin Network Allocation Vector Vector cấp phát mạng Network Interface Card Card giao diện mạng Normalized Residual Lifetime Thời gian sống còn dư chuẩn hoá Orthorgonal Frequency Division Ghép kênh phân chia theo tần số Multiplexing trực giao Peripheral Component Interconnect Kết nối thành phần ngoại vi PCF Interframe Space Khoảng trống liên khung PCF PLCP Protocol Data Unit Đơn vị dữ liệu giao thức PLCP Remote Authentication Dial – In User Dịch vụ người sử dụng quay số Service nhận thực từ xa Request to Send Yêu cầu truyền Start Frame Delimiter Bộ phân định khung khởi đầu Signal – to – Noise Ratio Tỷ số tín hiệu trên tạp âm Service Set Identifier Bộ nhận dạng tập dịch vụ Sercure Socket Layer Lớp khe cắm an ninh Station Trạm Traffic Indication Map Bản đồ chỉ dẫn lưu lượng Transport Layer Security An ninh lớp truyền tải Time Slot Khe thời gian Virtual Private Network Mạng riêng ảo World Wide Web Consortium Tập đoàn W3C Wired Equipvalent Privacy Bảo mật tương ứng hữu tuyến Wireless - Fidelity Vô tuyến - Tính trung thực Wireless Local Area Network Mạng nội hạt vô tuyến 6 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ WPA Bảo mật WLAN và ứng dụng Truy nhập được bảo vệ Wi – Fi Wi – Fi Protected Access TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ Đề tài: Bảo mật WLAN và ứng dụng Tác giả luận văn: Trần Anh Tuấn Người hướng dẫn: TS. Phạm Văn Bình Nội dung tóm tắt: 1. Lý do chọn đề tài: Mạng WLAN (LAN không dây) hiện nay được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực bởi những ưuthế nổi trội của nó so với mạng LAN hữu tuyến truyền thống: người dùng có thểdi chuyển trong phạm vi cho phép, có thể triển khai mạng WLAN ở những nơi mà mạng LAN hữu tuyến không thể triển khai được. Tuy nhiên, khác với mạng LAN hữu tuyến truyền thống, mạng WLAN sửdụng kênh truyền sóng điện từ, và do đó nó đặt ra nhiều thách thức trong việc xây dựng đặc tả và triển khai thực tế mạng này. Một trong những thách thức đó và cũng là vấn đề nóng hổi hiện nay là vấn đề an ninh cho mạng WLAN. 2. Mục tiêu: Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu, phân tích những đặc điểm của mạng WLAN, những kỹ thuật tấn công mạng WLAN để từ đó đưa ra những giải pháp an ninh, bảo mật cho mạng WLAN dựa trên các tiêu chí: tính bảo mật, tính toàn vẹn, xác thực hai chiều và tính sẵn sàng. 3. Nội dung chính: + Tổng quan về mạng WLAN + Các phương pháp bảo mật trong mạng WLAN + Các kỹ thuật tấn công mạng WLAN và biện pháp phòng chống + Ứng dụng của mạng WLAN 7 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng 4. Phương pháp nghiên cứu: Tổng hợp nhiều nguồn tài liệu, những kỹ thuật bảo mật, cập nhật công nghệ mạng WLAN để trình bày vào luận văn một cách dể hiểu nhất, có khả năng ứng dụng vào thực tế. Bên cạnh đó cũng nêu ra những kiến nghị và hướng phát triển đề tài 5. Kết luận: Luận văn hướng đến việc nghiên cứu, phân tích và đánh giá các ưu - khuyết điểm của các phương thức bảo mật đang được sử dụng rộng rãi trong thực tế, và đưa ra các giải pháp để tăng cường mức độ bảo mật cho người sử dụng. Bên cạnh đó luận văn còn tìm hiểu cách thức hoạt động của các thiết bị đầu cuối, giúp người quản trị có thể quản lý được hệ thống mạng WLAN một cách hiệu quả. Tuy chỉ dừng lại ở quá trình tìm hiểu, nghiên cứu nhưng luận văn đã đem lại một nền tảng kiến thức về hệ thống mạng cục bộ không dây, tin rằng nếu được đầu tư thêm thời gian cũng như các thiết bị phần cứng hỗ trợ thì nó sẽ đem lại hiệu quả cao, đóng góp cho việc bảo vệ an toàn hệ thống mạng cục bộ không dây hiện nay. 8 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG 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 các cáp như một 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. Nó giúp cho người sử dụng có thể di chuyển trong một vùng bao phủ rộng mà vẫn có thể kết nối được với mạng. Công nghệ WLAN xuất hiện năm vào cuối những năm 1990, khi những 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, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm sử dụng băng tần 2,4 Ghz. Mặc dù những sản phẩm này đã 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 cần thiết cho sự hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những giải tần khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển những chuẩn mạng không dây chung. Năm 1997, IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) đã phê chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11 và cũng được gọi với tên WIFI (Wireless Fidelity) cho các mạng WLAN. Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền dữ liệu, trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2,4 GHz. Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ xung cho chuẩn 802.11 hai phương pháp truyền tín hiệu là các chuẩn 8.2.11a và 802.11b. Những sản phẩm WLAN dựa trên 802.11b nhanh chóng trở thành công nghệ không dây vượt trội. Các thiết bị 802.11b truyền phát ở tần số 2,4GHz, cung cấp tốc độ truyền tín hiệu có thể lên tới 11Mbps. IEEE 802.11b 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. 9 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng Đầu năm 2003, IEEE công bố thêm một chuẩn nữa là 802.11g mà có thể truyền nhận thông tin ở cả hai dải tần 2,4GHz và 5GHz. Chuẩn 802.11g có thể nâng tốc độ 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. Ngày nay, chuẩn 802.11g đã đạt đến tốc độ từ 108Mbps-300Mbps. 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. Về mặt lý thuyết, 802.11n cho phép kết nối với tốc độ 300Mbps. 1.2. Các chuẩn mạng thông dụng của WLAN Học viện Kỹ nghệ Điện và Điện tử IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) là hiệp hội phi lợi nhuận quốc tế về cách tân công nghệ tiên tiến hướng tới lợi ích của con người (http://www.ieee.org/index.html). Hiệp hội IEEE chính thức ra đời ngày 1.1.1963 dựa trên sự hợp nhất của Học viện Kỹ nghệ Điện tử Mỹ (AIEE) thành lập năm 1884 và Học viện Kỹ nghệ Radio (IRE) thành lập năm 1912, với tổng số 150.000 thành viên. Tuy giữ tên gọi truyền thống về điện và điện tử, nhưng nội dung hoạt động của IEEE hiện bao gồm hầu hết mọi lĩnh vực công nghệ liên quan tới công nghệ điện tử và thông tin. Với hơn 395.000 thành viên tại hơn 160 nước, IEEE hiện là hiệp hội nghề nghiệp lớn nhất toàn cầu. Các thành viên của IEEE được tổ chức thành 331 Chi hội khu vực thuộc 10 vùng địa lý trên toàn cầu. Mỗi thành viên của IEEE còn có thể và thường tham gia vào một vài trong số 38 Hội nghề nghiệp của IEEE về các lĩnh vực, từ điện, điện tử, công nghệ thông tin, truyền thông, vũ trụ, hạt nhân, robotics, viễn thám, đại dương… đến giáo dục, ảnh hưởng xã hội của công nghệ, con người và tự động hóa… Cùng với các Hội nghề nghiệp, IEEE còn có nhiều Hội đồng kỹ thuật nhằm phối hợp các Hội nghề nghiệp với nhau, cũng như Hội về chuẩn công nghệ và các Nhóm công tác. 10 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng 1.2.1. 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 hiện hành bao gồm Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS), Frequence Hopping Spread Spectrum (FHSS) và tia 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. Chỉ có các phần cứng thích hợp cho các chuẩn 802.11 mới có thể sử dụng hệ thống sử dụng hệ thống sóng truyền này. 1.2.2. 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 5 GHz 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 điều chế OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), cho phép đạt được tốc độ dữ liệu cao hơn và khả năng chống nhiễu đa đường tốt hơn. 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). Các sản phẩm của theo chuẩn IEEE 802.11a không tương thích với các sản phẩm theo chuẩn IEEE 802.11 và 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 802.11a và 802.11b. Sự phối hợp này được biết đến với tên WiFi5 ( WiFi cho công nghệ 5Gbps). 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 11 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng Độ khả thông 31Mbps 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. 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 khu nhà máy, các kho hàng, các trung tâm phân phối,... Dải hoạt động của hệ thống khoảng 100 mét. IEEE 802.11b là một chuẩn được sử dụng rộng rãi nhất cho Wireless LAN trước đây. 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 801.11. 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. Bảng 1.2: Một số thông số kỹ thuật của chuẩn 802.11b Thời điểm phê chuẩn 9/1999 12 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng 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 1.2.4. 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 độ 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. Chuẩn 802.11n Chuẩn 802.11n đã được IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 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. Chứng nhận chuẩn Wi-Fi 802.11n là bước cập nhật thêm một số tính năng tùy chọn cho 802.11n dự thảo 2.0 (draft 2.0) được Wi-Fi Alliance bắt đầu từ tháng 6/2007. Các yêu cầu cơ bản như băng tầng, tốc độ, các định dạng khung, khả năng tương thích ngược không thay đổi. 13 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng 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 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. Với đặc tả kỹ thuật được phê chuẩn, MIMO (Multiple-Input, MultipleOutput) là công nghệ bắt buộc phải có trong các sản phẩm Wi-Fi 802.11n. Thường được dùng chung với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). MIMO có thể làm tăng tốc độ lên nhiều lần thông qua kỹ thuật đa phân chia theo không gian (spatial multiplexing). Chia một chuỗi dữ liệu thành nhiều chuỗi dữ liệu nhỏ hơn và phát/thu nhiều chuỗi nhỏ song song đồng thời trong cùng một kênh. Ngoài ra, MIMO còn giúp cải thiện phạm vi phủ sóng và độ tin cậy của thiết bị thông qua một kỹ thuật được gọi là phân tập không gian (spatial diversity). Kết hợp với công nghệ MIMO là 2 kỹ thuật : Mã hóa dữ liệu STBC (Space Time Block Coding) giúp cải thiện việc thu/phát tín hiệu trên nhiều anten và chế độ HT Duplicate (MCS 32) - Cho phép gửi thêm gói tin tương tự cùng lúc lên mỗi kênh 20MHz khi thiết bị hoạt động ở chế độ 40MHz – giúp tăng độ tin cậy cho thiết bị phát Hình 1.1:Hệ thống MIMO NxM có N kênh phát và M kênh thu. 14 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử Luân văn thạc sỹ Bảo mật WLAN và ứng dụng Ngoài công nghệ MIMO, các thiết bị còn có thể được tích hợp thêm một số kỹ thuật khác để tăng tốc độ. Đầu tiên là kỹ thuật SGI (Short Guard Interval) cũng có thể góp phần cải thiện tốc độ bằng cách giảm kích thước của khoảng cách giữa các symbol (ký hiệu). Bên cạnh đó là một số kỹ thuật trên lớp vật lý với các cải tiến nhằm giảm overhead (gói tin mào đầu) - trực tiếp góp phần cải thiện tốc độ. Để giảm overhead, 802.11n dùng kỹ thuật tập hợp khung (frame aggregation - FA) - ghép hai hay nhiều khung (frame) thành một frame đơn để truyền đi. Chuẩn 802.11n sử dụng 2 kỹ thuật ghép frame : A-MSDU (Aggregation - MAC Service Data Units) hay viết gọn là MSDU - làm tăng kích thước khung dùng để phát các frame qua giao thức MAC (Media Access Control) và A-MPDU (Aggregation MAC Protocol Data Unit) - làm tăng kích thước tối đa của các frame 802.11n được phát đi lên đến 64K byte (chuẩn trước chỉ có 2304byte). Một cách cải thiện thông lượng bổ sung khác là giảm kích thước frame ACK xuống còn 8byte (chuẩn cũ là 128byte). Ngoài ra, kỹ thuật SGI (Short Guard Interval) cũng có thể góp phần cải thiện 10% tốc độ bằng cách giảm khoảng cách giữa các symbol (ký hiệu) từ 4 nano giây xuống còn 3,6 nano giây. Cuối cùng là kỹ thuật GreenField Preamble được sử dụng để rút ngắn gói tin đầu tiên của frame (preamble) nhằm cải thiện hiệu năng và công suất tiêu thụ cho thiết bị. 1.2.6. Một số 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 thị trường châu Âu, Nhật của 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 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. 15 Trần Anh Tuấn Cao học K3 - Kỹ thuật Điện tử
- Xem thêm -