Tài liệu Nghiên cứu và phát triển ứng dụng trên mạng không dây

TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN KHOA COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ PHAÀN MEÀM 0012078 0012083 H ƒ ÑAËNG BÌNH PHÖÔNG ƒ HUYØNH SANG K H TN SINH VIEÂN THÖÏC HIEÄN K H O A C N TT – Đ NGHIEÂN CÖÙU VAØ PHAÙT TRIEÅN ÖÙNG DUÏNG TREÂN MAÏNG KHOÂNG DAÂY LUAÄN VAÊN CÖÛ NHAÂN TIN HOÏC Tp.HCM, 2004 TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC KHOA HOÏC TÖÏ NHIEÂN KHOA COÂNG NGHEÄ THOÂNG TIN BOÄ MOÂN COÂNG NGHEÄ PHAÀN MEÀM 0012078 0012083 H ƒ ÑAËNG BÌNH PHÖÔNG ƒ HUYØNH SANG K H TN SINH VIEÂN THÖÏC HIEÄN K H O A C N TT – Đ NGHIEÂN CÖÙU VAØ PHAÙT TRIEÅN ÖÙNG DUÏNG TREÂN MAÏNG KHOÂNG DAÂY GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ThS. NGUYEÃN TAÁN TRAÀN MINH KHANG GV. TRAÀN MINH TRIEÁT Tp.HCM, 2004 LÔØI CAÙM ÔN Chuùng em xin chaân thaønh caùm ôn Khoa Coâng Ngheä Thoâng Tin, tröôøng Ñaïi Hoïc Khoa Hoïc Töï Nhieân TpHCM ñaõ taïo ñieàu kieän toát cho chuùng em thöïc hieän ñeà taøi luaän vaên toát nghieäp K H TN naøy. Chuùng em xin chaân thaønh caùm ôn Thaày Nguyeãn Taán Traàn Minh Khang vaø thaày Traàn Minh Trieát ñaõ taän tình höôùng daãn, chæ baûo chuùng em trong suoát thôøi gian thöïc hieän ñeà taøi. Chuùng em xin chaân thaønh caùm ôn quyù Thaày Coâ trong Khoa ñaõ taän tình giaûng daïy, trang bò H cho chuùng em nhöõng kieán thöùc quyù baùu trong nhöõng naêm hoïc vöøa qua. Chuùng con xin noùi leân loøng bieát ôn saâu saéc ñoái vôùi OÂng Baø, Cha Meï ñaõ chaêm soùc, nuoâi daïy Đ chuùng con thaønh ngöôøi. C N TT trong thôøi gian hoïc taäp vaø nghieân cöùu. – Xin chaân thaønh caùm ôn caùc anh chò vaø baïn beø ñaõ uûng hoä, giuùp ñôõ vaø ñoäng vieân chuùng em Maëc duø chuùng em ñaõ coá gaéng hoaøn thaønh luaän vaên trong phaïm vi vaø khaû naêng cho pheùp nhöng chaéc chaén seõ khoâng traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt. Chuùng em kính mong nhaän ñöôïc söï caûm K H O A thoâng vaø taän tình chæ baûo cuûa quyù Thaày Coâ vaø caùc baïn. Sinh vieân thöïc hieän, Ñaëng Bình Phöông & Huyønh Sang 07/2004 Lời mở đầu Ngày nay, cùng với sự bùng nổ thông tin thì sự phát triển của các phương tiện thông tin liên lạc là một điều tất yếu. Mọi người luôn có nhu cầu cập nhật, trao đổi thông tin ở mọi lúc mọi nơi. Do đó, để đáp ứng các nhu cầu trên, hàng loạt hệ thống K H TN mạng đã được ra đời. Đầu tiên là sự xuất hiện của LAN, WAN, sau đó là các mạng không dây như hiện nay. Cùng với sự phát triển của hệ thống mạng di động, mạng không dây thực sự là một bước đột phá trong lĩnh vực truyền thông. Trong những năm qua, bên cạnh việc các thiết bị hỗ trợ liên lạc vô tuyến như PDA, Pocket PC, Smart phone xuất hiện hàng loạt, mạng không dây chính vì vậy mà cũng phát triển không kém. Hàng loạt chuẩn mạng không dây được ra đời, từ H các chuẩn thuộc thế hệ 2G, 3G của các điện thoại di động, đến các chuẩn IrDA, Đ OpenAir, BlueTooth, và các chuẩn của Wireless LAN như IEEE 802.11, HiperLAN. Với nhiều lợi thế như dễ kết nối, tính cơ động cao, chí phí giá thành rẻ, cho nên – việc nghiên cứu mạng không dây thực sự là điều tất yếu. Đề tài “Nghiên cứu và C N TT phát triển ứng dụng trên mạng không dây” được xây dựng nhằm mục tiêu nghiên cứu, thử nghiệm, đánh giá về mạng không dây và đặc biệt là Wireless LAN. Trên cơ sở đó, chúng em xây dựng một số ứng dụng điều khiển thiết bị, truyền thông trên K H O A mạng không dây. Nội dung luận văn được trình bày thành 2 phần, phần lý thuyết được trình bày trong 2 chương là phần nghiên cứu về mạng không dây và mạng cục bộ không dây, phần ứng dụng bao gồm 3 chương tập trung vào các ứng dụng liên lạc trên Wireless K H TN LAN: ƒ Chương 1. Tổng quan về mạng không dây: Giới thiệu chung về các khái niệm và các loại mạng không dây. ƒ Chương 2. Mạng cục bộ không dây: Trình bày các nghiên cứu về mạng Đ không dây quan trọng khác. H cục bộ không dây. Tóm tắt một số chuẩn giao tiếp qua mạng cục bộ ƒ Chương 3. Ứng dụng AGRemoteDesktop: bộ chương trình giúp người – dùng có thể sử dụng các máy tính để bàn hoặc các máy tính cầm tay có C N TT gắn thiết bị mạng không dây và để điều khiển máy tính để bàn. ƒ Chương 4. Ứng dụng AGMessenger: bộ chương trình giúp người dùng có thể sử dụng các máy tính để bàn hoặc các máy tính cầm tay có gắn thiết bị mạng không dây để chat với nhau. K H O A ƒ Chương 5. Tổng kết: kết luận và hướng phát triển cho đề tài. MỤC LỤC Chương 1 Tổng quan về mạng không dây ................................................................... 1 1.1 Mở đầu ....................................................................................................1 1.1.1 Một số mô hình mạng cơ bản .........................................................1 K H TN 1.1.2 Tầm quan trọng của hệ thống mạng ...............................................2 1.1.3 Mạng không dây – bước phát triển quan trọng của hệ thống mạng máy tính ......................................................................................................3 1.2 1.3 1.4 1.5 Phân loại mạng không dây ......................................................................4 Cơ chế truyền thông trong mạng không dây...........................................5 Mạng cá nhân không dây - WPAN và công nghệ Bluetooth..................5 Mạng cục bộ không dây – Wireless LAN...............................................8 1.5.1 Giới thiệu: .......................................................................................8 H 1.5.2 Một số khái niệm cơ bản ................................................................8 Mạng diện rộng WWAN.........................................................................9 1.6.1 Giới thiệu ........................................................................................9 – 1.6 Đ 1.5.3 Ưu và khuyết điểm .........................................................................9 1.6.2 Một số khái niệm cơ bản ..............................................................10 Chương 2 2.1 C N TT 1.6.3 Ưu và khuyết điểm .......................................................................11 Mạng cục bộ không dây-Wireless LAN.................................................... 12 Tổng quan về Wireless LAN ................................................................12 2.1.1 Giới thiệu chung ...........................................................................12 2.1.2 Các ứng dụng của Wirless LAN...................................................13 K H O A 2.1.3 Các ưu và khuyết điểm của Wireless LAN ..................................14 2.2 Các chuẩn thông dụng của Wireless LAN ............................................15 2.2.1 IEEE 802.11 của Viện kỹ thuật Điện-Điện tử Mỹ .......................16 2.2.2 HiperLAN của Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu (ETSI) ......20 2.2.3 Các tiêu chuẩn khác......................................................................24 2.2.4 Tóm tắt các tiêu chuẩn thông dụng...............................................26 2.3 Kiến trúc, các đặc điểm kỹ thuật của Wireless LAN IEEE 802.11 ......27 2.3.1 Các khái niệm chính của Wireless LAN ......................................28 2.3.2 Cấu trúc của Wireless LAN..........................................................37 2.3.3 Giới thiệu về băng tần của Wireless LAN....................................42 Chương 3 Ứng dụng “AG Remote Desktop”............................................................. 44 3.1 Giới thiệu...............................................................................................44 3.1.1 Các chức năng của phiên bản "AG Remote Desktop Server"......44 K H TN 3.1.2 Các chức năng của phiên bản "AG Remote Desktop Client for Desktop" ...................................................................................................45 3.2 Phân tích - Thiết kế ...............................................................................46 3.2.1 Phân hệ “AG Remote Desktop Server”........................................46 3.2.2 Phân hệ “AG Remote Desktop Client for Desktop” và “AG Remote Desktop Client for Pocket PC” ...................................................66 Cài đặt và thử nghiệm ...........................................................................76 3.3.1 Công cụ và môi trường phát triển ứng dụng.................................76 H 3.3 Plugin ....................................................................................................78 3.4.1 Giới thiệu ......................................................................................78 – 3.4 Đ 3.3.2 Mô hình cài đặt .............................................................................77 3.4.2 Cấu trúc và cách xây dựng một Plugin.........................................78 4.1 Ứng dụng “AG Messenger”....................................................................... 79 C N TT Chương 4 Giới thiệu...............................................................................................79 4.1.1 Các chức năng của phiên bản "AG Messenger Server" ...............79 4.1.2 Các chức năng của phân hệ "AG Messenger Client for Desktop" và phiên bản “AG Messenger Client for Pocket PC”...............................80 Phân tích - Thiết kế ...............................................................................80 4.2.1 Ứng dụng “AG Messenger Server” ..............................................80 K H O A 4.2 4.2.2 Phân hệ “AG Messenger Client for Desktop” và “AG Messenger Client for Pocket PC” ...............................................................................98 4.3 Cài đặt và thử nghiệm .........................................................................114 4.3.1 Công cụ và môi trường phát triển ứng dụng...............................114 4.3.2 Mô hình cài đặt ...........................................................................115 Chương 5 ỨNG DỤNG “AG VNC VIEWER”........................................................ 116 5.1 Mở đầu ................................................................................................116 5.2 Một số vấn đề về tính an toàn và bảo mật trong liên lạc của hệ thống wireless LAN.........................................................................................................116 5.2.1 Một số vấn đề về bảo mật thông tin trong hệ thống RealVNC ..117 5.3 Giải pháp đề nghị cho việc bảo đảm an toàn cho hệ thống VNC trên WirelessLAN.........................................................................................................119 5.3.1 Đăng nhập vào hệ thống VNC Server ........................................119 K H TN 5.3.2 Thiết lập khóa bí mật ngẫu nhiên cho phiên làm việc................120 5.3.3 Trao đổi thông tin đã được mã hóa.............................................120 5.4 Giao thức liên lạc RFB- các thông điệp của giao thức .......................121 5.4.1 Các thông điệp khởi động:..........................................................121 5.4.2 Những thông điệp từ Client đến Server......................................123 5.4.3 Các thông điệp từ Server đến Client...........................................126 Phân tích-Thiểt kế ...............................................................................128 5.5.1 Các hoạt động bảo mật chính .....................................................128 H 5.5 Đ 5.5.2 Các thiết kế xử lý chính ..............................................................129 – 5.5.3 Thiết kế giao diện .......................................................................131 6.1 6.2 Tổng kết..................................................................................................... 134 C N TT Chương 6 Kết luận ...............................................................................................134 Hướng phát triển .................................................................................134 Các từ viết tắt............................................................................................ 136 Phuï luïc B - Tình hình sử dụng Wireless LAN trên thế giới và tại Việt Nam.......... 142 Phuï luïc C - Cấu trúc và cách xây dựng Plugin .......................................................... 150 K H O A Phuï luïc A - DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1-1:Mô hình chung của các mạng không dây cơ bản................................................................ 2 Hình 1-2:Mô hình ứng dụng Bluetooth.............................................................................................. 6 Hình 1-3: Microsoft đã hỗ trợ các API lập trình Bluetooth trong Platform SDK .............................. 7 Hình 1-4:Một ví dụ về WWAN ....................................................................................................... 10 K H TN Hình 2-1:Mô hình Wireless LAN .................................................................................................... 29 Hình 2-2: Vùng phục vụ độc lập- Mạng Ad-hoc ............................................................................. 30 Hình 2-3:Mạng cơ sở hạ tầng........................................................................................................... 31 Hình 2-4:Basic Service Set .............................................................................................................. 33 Hình 2-5:Extended Service Set ........................................................................................................ 35 Hình 2-6:Một ví dụ kết hợp Wireless LAN với mạng LAN ............................................................ 36 Hình 2-7:Mối quan hệ giữa các lớp của LAN và mô hình OSI ....................................................... 37 H Hình 2-8:Mô tả mối quan hệ giữa các thực thể quản lý ................................................................... 38 Đ Hình 3-1:Lược đồ chính của mô hình Use-Case.............................................................................. 46 Hình 3-2: Màn hình giới thiệu ......................................................................................................... 56 – Hình 3-3:Màn hình chính................................................................................................................. 57 Hình 3-4:Màn hình điều chỉnh tuỳ chọn .......................................................................................... 58 C N TT Hình 3-5:Màn hình thêm Plugin bước 1 .......................................................................................... 59 Hình 3-6: Màn hình thêm Plugin khi chọn Help.............................................................................. 60 Hình 3-7:Màn hình thêm Plugin bước 2 .......................................................................................... 61 Hình 3-8:Màn hình cập nhật Plugin ................................................................................................. 62 Hình 3-9:Sequence Diagram thay đổi tùy chọn ............................................................................... 63 Hình 3-10: Sequence Diagram của Thêm Plugin............................................................................. 64 Hình 3-11: Sequence Diagram cập nhật Plugin ............................................................................... 65 K H O A Hình 3-12: Lược đồ chính của mô hình Use-Case........................................................................... 66 Hình 3-13: Màn hình giới thiệu ....................................................................................................... 71 Hình 3-14: Màn hình kết nối Server ................................................................................................ 71 Hình 3-15: Màn hình cố gắng kết nối Server ................................................................................... 72 Hình 3-16: Màn hình điều khiển ...................................................................................................... 72 Hình 3-17: Màn hình kết nối Server của PocketPC ......................................................................... 73 Hình 3-18: Màn hình tạm thời chưa kết nối được với Server của PocketPC ................................... 74 Hình 3-19: Màn hình điều khiển của PocketPC.............................................................................. 74 Hình 3-20: Sequence Diagram kết nối với Server ........................................................................... 75 Hình 3-21: Sequence Diagram của yêu cầu server thực hiện chức năng ......................................... 76 Hình 3-22: Mô hình cài đặt ứng dụng “AGRemoteDesktop” .......................................................... 77 Hình 4-1: Lược đồ chính của mô hình Use-Case............................................................................. 80 Hình 4-2: Màn hình giới thiệu ......................................................................................................... 90 Hình 4-3: Màn hình kết nối.............................................................................................................. 90 Hình 4-4: Màn hình quản lý tài khoản ............................................................................................. 91 K H TN Hình 4-5: Màn hình thêm tài khoản ................................................................................................. 91 Hình 4-6: Màn hình cập nhật tài khoản............................................................................................ 92 Hình 4-7: Màn hình chat .................................................................................................................. 92 Hình 4-8: Sequence Diagram khởi động server ............................................................................... 93 Hình 4-9: Sequence Diagram ngừng server ..................................................................................... 94 Hình 4-10: Sequence Diagram thêm tài khoản ................................................................................ 95 Hình 4-11: Sequence Diagram cập nhật tài khoản........................................................................... 96 H Hình 4-12: Sequence Diagram tán gẫu ............................................................................................ 97 Hình 4-13: Lược đồ chính của mô hình Use-Case........................................................................... 98 Đ Hình 4-14: Màn hình trước khi kết nối với Server........................................................................ 106 Hình 4-15: Màn hình sau khi kết nối với Server........................................................................... 106 – Hình 4-16: Màn hình chat của PC.................................................................................................. 107 Hình 4-17: Màn hình giới thiệu của AGMessenger cho Desktop.................................................. 107 C N TT Hình 4-18: Màn hình kết nối với Server của Pocket PC ................................................................ 108 Hình 4-19: Màn hình tạm thời chưa kết nối được với Sever của Pocket PC ................................. 109 Hình 4-20: Màn hình điều khiển của Pocket PC............................................................................ 109 Hình 4-21: Sequence diagram của kết nối server........................................................................... 110 Hình 4-22: Sequence diagram của đăng kí tài khoản mới ............................................................. 111 Hình 4-23: Sequence diagram của đăng nhập tài khoản ................................................................ 112 K H O A Hình 4-24: Sequence diagram đăng xuất ra khỏi tài khoản .......................................................... 113 Hình 4-25: Sequence diagram của tán gẫu..................................................................................... 113 Hình 4-26: Mô hình cài đặt ứng dụng “AGMessenger” ................................................................ 115 Hình 5-1: Sơ đồ trạng thái của Server............................................................................................ 128 Hình 5-2: Sơ đồ trạng thái của Client ............................................................................................ 129 Hình 5-3: Sequence truyền và nhận dữ liệu của cả client và server............................................... 129 Hình 5-4: Sequence tiếp nhận kết nối từ client của Server ............................................................ 130 Hình 5-5: Sequence tiếp nhận kết nối từ Server của Client ........................................................... 130 Hình 5-6: Màn hình About............................................................................................................. 131 Hình 5-7: Màn hình Properties....................................................................................................... 131 Hình 5-8: Màn hình About trên Pocket PC.................................................................................... 132 Hình 5-9: Màn hình Authentication trên Pocket PC ...................................................................... 132 Hình 5-10: Màn hình chính trên Pocket PC ................................................................................... 133 Hình 5-11: Màn hình Properties trên Pocket PC...............................Error! Bookmark not defined. Hình B-6-1:Thị phần các hãng sản xuất thiết bị Wireless LAN trong thị trường tiêu dùng quý 1/2003 146 K H TN Hình B-6-2: Thị phần các hãng tại thị trường thương mại quý I/2003 .......................................... 146 Hình B-6-3: Tỷ lệ sử dụng thiết bị Wireless LAN phân chia theo khu vực trên thế giới .............. 147 K H O A C N TT – Đ H Hình B-6-4: Mức thâm nhập Wireless LAN trong thị trường các dịch vụ băng rộng ................... 147 DANH SÁCH CÁC BẢNG K H TN Bảng 1-1: So sánh các đặc tính của tia hồng ngoại và sóng radio ..................................................... 5 Bảng 1-2: So sánh ưu và khuyết điểm của Wireless LAN với LAN ................................................. 9 Bảng 1-3: Bảng so sánh ưu và khuyết điểm của WWAN với mạng hữu tuyến.............................. 11 Bảng 2-1: Các tiêu chuẩn của ETSI HIPERLAN ............................................................................ 21 Bảng 2-2:Các kiểu điều chế và tốc độ trong HIPERLAN............................................................... 23 Bảng 2-3: Các chức năng của HIPERLAN/2................................................................................... 23 Bảng 2-4: Tóm tắt các chuẩn Wireless LAN thông dụng trên thế giới............................................ 26 H Bảng 2-5: Tóm tắt các dịch vụ mạng .............................................................................................. 42 K H O A C N TT – Đ Bảng 5-1: Mười thành phố có số điểm truy cập HotSpots cao nhất nước Mỹ ............................... 145 Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Chương 1 Tổng quan về mạng không dây 1.1 Mở đầu Hàng ngày, chúng ta đã rất quen thuộc với việc sử dụng các hệ thống mạng K H TN máy tính, từ việc duyệt web đến gửi và nhận thư điện tử, từ những trao đổi thông tin cá nhân đến các giao dịch điện tử trong kinh doanh... Việc kết nối giữa các máy tính với nhau giúp mọi người có thể dễ dàng chia sẻ và truy cập những tài nguyên dùng chung trên các mạng cục bộ hay trên mạng diện rộng như Internet. Mạng máy tính đã trở nên một thành phần có ý nghĩa quan trọng trong rất nhiều lĩnh vực của đời H sống xã hội mà thậm chí chính mỗi chúng ta cũng khó có thể cảm nhận và đánh giá Đ hết được. 1.1.1 Một số mô hình mạng cơ bản – Khi nối kết các máy tính hoặc thiết bị với nhau, chúng ta đã hình thành một hệ C N TT thống mạng cho phép chia sẻ dịch vụ và thông tin. Tùy theo phạm vi triển khai của toàn bộ hệ thống, chúng ta có thể chia thành một số mô hình mạng cơ bản sau đây: Mạng cá nhân – Personal Area Network (PAN): được triển khai trong phạm vi rất hẹp (ví dụ như trong phạm vị bán kính vài metre). Thông thường, chúng ta ít quan tâm đến mô hình mạng này đối với các hệ thống mạng hữu tuyến. Tuy nhiên, đây lại là một mô hình mạng khá phổ biến trong hệ thống mạng không dây (ví dụ K H O A mạng sử dụng IrDA, Bluetooth) Mạng cục bộ - Local Area Network (LAN) được triển khai trong phạm vi hẹp (ví dụ như trong phạm vi bán kính dưới 500m), thường được sử dụng trong nội bộ một công ty, doanh nghiệp, hay phòng thí nghiệm, trường học... Các hệ thống mạng cục bộ thường có băng thông lớn, tốc độ truyền dữ liệu nhanh và chi phí triển khai tương đối thấp, phù hợp với khả năng của đơn vị cần triển khai. Mạng trung tâm – Metropolitan Area Network (MAN): thường được triển khai trong phạm vi rộng hơn mạng cục bộ, ví dụ như trong một thành phố, giữa các trường Đại học hoặc Viện nghiên cứu, hoặc giữa các chi nhánh của một công ty 1 Chương 1. Tổng quan về mạng không dây trong một vùng địa giới hành chính... Chúng ta có thể xem như mạng trung tâm là sự kết nối giữa các hệ thống mạng cục bộ tại từng đơn vị với nhau. Mạng diện rộng – Wide Area Network (WAN): hệ thống mạng liên lạc triển khai trên phạm vi rộng, ví dụ như giữa các thành phố, các tiểu bang, hay giữa các K H TN quốc gia trong khu vực hay trên toàn thế giới. Hệ thống mạng Internet chính là mạng diện rộng kết nối giữa các máy tính trên toàn thế giới với nhau.[1] WAN (Wide Area Network) MAN (Metropolitan Area Network) H LAN (Local Area Network) Đ PAN PAN – (Personal Area Network) LAN MA N WAN 802.11 MMDS, LMDS 22+ Mbps GSM, GPRS, CDMA, 2.5-3G 10-384 Kbps Bluetooth Tốc độ < 1 Mbps 802.11a, 11b, 11g HiperLAN2 2-54+ Mbps Tầm phủ sóng Ngắn Trung bình Khá xa Xa Ứng dụng Peer-to-Peer Enterprise Fixed, last mile PDAs, Mobile Device-to-Device networks access Phones, cellular K H O A C N TT Chuẩn Hình 1-1:Mô hình chung của các mạng không dây cơ bản 1.1.2 Tầm quan trọng của hệ thống mạng Mạng máy tính được sử dụng ngày càng nhiều hơn và càng trở nên có ý nghĩa hết sức quan trọng trong các hoạt động hàng ngày của đời sống. Ví dụ như trong các doanh nghiệp, hệ thống mạng cục bộ thường được dùng để chia sẻ các tài nguyên trong đơn vị, ví dụ như chia sẻ tập tin hay các thiết bị (ví dụ như máy in, máy scan...) Các mạng LAN thường được kết nối với nhau thông qua hệ thống mạng diện rộng (WAN), ví dụ như Internet, để trao đổi thông tin và phối hợp hoạt động với nhau, 2 Chương 1. Tổng quan về mạng không dây đồng thời cung cấp thông tin, dịch vụ cho khách hàng truy cập thông qua Internet. Như vậy, hệ thống mạng đã trở nên một thành phần quan trọng của cơ sở hạ tầng và ngày càng phát huy vai trò và hiệu quả của mình trong mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, từ các chức năng trao đổi thông tin cá nhân (email, chat...), tra cứu thông tin K H TN trong hệ thống Internet, đến những giao dịch điện tử trong kinh doanh, thương mại, chứng khoán, những hệ thống xử lý phân tán (distributed system), tính toán phân tán (distributed computing, ví dụ như Grid computing)... 1.1.3 Mạng không dây – bước phát triển quan trọng của hệ thống mạng máy tính H Mặc dù mạng không dây đã xuất hiện từ nhiều thập niên nhưng mãi đến thời gian khoảng 5 năm gần đây, với sự bùng nổ các thiết bị di động và thiết bị cầm tay Đ (ví dụ như điện thoại di động, Pocket PC, laptop...), nhu cầu nghiên cứu và phát triển các hệ thống mạng không dây hiệu quả ngày càng trở nên cấp thiết và thu hút – sự quan tâm và đầu tư của giới nghiên cứu và giới công nghiệp trên toàn thế giới. C N TT Rất nhiều những công nghệ, phần cứng, giao thức và chuẩn đã được công bố cũng như đang được tiếp tục nghiên cứu và phát triển. Tương tự như hệ thống mạng hữu tuyến vốn được sử dụng rất phổ biến từ trước đến nay, hệ thống mạng không dây cho phép các thiết bị có thể kết nối, liên lạc với nhau thông qua kết nối không dây. Như vậy, thay cho các loại cáp nối kết trong mạng hữu tuyến - ví dụ như cáp đồng trục, cáp UTP... hay cáp quang, hệ K H O A thống mạng không dây khai thác sóng radio hoặc tia hồng ngoại để tạo kênh liên lạc giữa các thiết bị với nhau. Ưu điểm nổi bật của mạng không dây là tính chất động của hệ thống này: Mạng không dây có tính linh hoạt cao, cho phép các thiết bị có tính di động cao, không bị ràng buộc cố định về phân bố địa lý như trong mạng hữu tuyến. Bên cạnh đó, mạng không dây có thể cho phép dễ dàng bổ sung, thay thế các thiết bị tham gia trong mạng mà không cần phải cấu hình phức tạp lại toàn bộ topology (vật lý và logic) của mạng. 3 Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Tuy nhiên, mạng không dây có hạn chế chính là tốc độ truyền còn chưa cao so với mạng hữu tuyến. Công nghệ Bluetooth sử dụng trong mạng cá nhân (WPAN) chỉ cho phép băng thông tối đa 1 Mbps; hệ thống mạng cục bộ không dây (Wireless LAN) cho phép truyền thông tin với tốc độ tối đa từ 11 Mbps (chuẩn IEEE 802.11b) K H TN đến 54 Mbps (chuẩn IEEE 802.11a/g); các chuẩn GSM, TDMA, CDMA, PDC dùng trong mạng diện rộng không dây (WWAN) hiện tại chỉ mới hỗ trợ tốc độ truyền tối đa từ 5 đến 20 Kbps. Ngoài ra, khả năng bị nhiễu và mất gói tin cũng là vấn đề đáng quan tâm đối với hệ thống mạng không dây. Tuy nhiên, đây chỉ là những hạn chế ở bước phát triển ban đầu của mạng không dây. Những nghiên cứu về mạng không dây hiện đang thu hút các viện H nghiên cứu cũng như doanh nghiệp trên thế giới. Bên cạnh những chuẩn đã được công bố, các chuẩn về hiệu năng của mạng không dây vẫn đang được tiếp tục Đ nghiên cứu và hoàn thiện dần. Ví dụ như chuẩn IEEE 802.11i về tính bảo mật và an – toàn của Wireless LAN vừa được chính thức thông qua vào ngày 24 tháng 06 năm 2004 và sẽ bắt đầu được triển khai vào các thiết bị phần cứng từ giữa năm 2004, C N TT chuẩn IEEE 802.11e về truyền âm thanh và video trên mạng không dây đang được khẩn trương hoàn chỉnh và sắp được chính thức công bố vào cuối năm 2004. Với sự đầu tư nghiên cứu của cả các nhà khoa học và giới công nghiệp trên toàn thế giới, hiệu quả và chất lượng của hệ thống mạng không dây sẽ ngày càng được nâng cao, hứa hẹn những tiềm năng rất lớn của mạng không dây.[1][2] K H O A 1.2 Phân loại mạng không dây Đối với hệ thống mạng không dây, chúng ta cũng có sự phân loại theo quy mô và phạm vi triển khai tương tự như hệ thống mạng hữu tuyến. Đối với các mạng cục bộ sử dụng kết nối không dây, chúng ta có hệ thống Wireless LAN (wireless local area network). Tương tự như Internet, đối với hệ thống mạng không dây kết nối trên toàn thế giới, chúng ta có mạng Internet không dây (wireless Internet). Chúng ta cũng có hệ thống mạng cá nhân không dây (Wireless Personal Area Network - 4 Chương 1. Tổng quan về mạng không dây WPAN), mạng trung tâm không dây (Wireless Metropolitan Area Network WMAN) và mạng diện rộng không dây (Wireless Wide Area Network - WWAN) 1.3 Cơ chế truyền thông trong mạng không dây K H TN Trong hệ thống mạng hữu tuyến, dữ liệu được truyền từ thiết bị này sang thiết bị khác thông qua một tập hữu hạn các dây cáp hoặc thiết bị trung gian. Ngược lại, trong mạng không dây, tín hiệu được truyền trong không khí trong một khu vực nhất định, gọi là vùng phủ sóng. Thiết bị nhận chỉ cần nằm trong vùng phủ sóng của thiết bị phát thì sẽ nhận được tín hiệu. Các thiết bị truyền và nhận thông tin thông qua sóng điện từ, thông thường là sóng radio hoặc tín hiệu hồng ngoại. So với tín H hiệu hồng ngoại, sóng radio được sử dụng rộng rãi hơn trong các Wireless LAN và WWAN. Những đặc tính của hai sóng này được thể hiện ở bảng sau: Đ Bảng 1-1: So sánh các đặc tính của tia hồng ngoại và sóng radio Sóng radio – Tia hồng ngoại ƒ Băng thông rộng nhưng dễ nghẽn ƒ Băng thông thấp hơn nhưng do có C N TT mạch. ƒ Slower but more reliable ƒ Điều kiện giao tiếp thông qua tia hồng ngoại khá nghiêm ngặt. Các mạng khả năng chia sẻ các băng tần nên khó nghẽn mạch. ƒ Các mạng lấy sóng radio làm các vật thể, khi truyền nhận thông tin phương thức giao tiếp thì thông thì phạm vi cũng nhỏ hẹp hơn sóng thường sử dụng kỹ thuật trải phổ. K H O A hồng ngoại không thể liên lạc xuyên radio. Nguồn: WR Hambrecht +Co,tạp chí kỹ thuật 3COM, Techguice.com 1.4 Mạng cá nhân không dây - WPAN và công nghệ Bluetooth Bluetooth là một công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp với nhau bằng sóng radio qua băng tần chung ISM (Industrial, Scientific, Medical) 2.4 GHz. Bluetooth cho phép các thiết bị như điện thoại di động, PDA, 5 Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Laptop… có thể giao tiếp và trao đổi thông tin với nhau mà không cần phải sử dụng K H O A C N TT – Đ H K H TN dây nối giữa chúng. Hình 1-2:Mô hình ứng dụng Bluetooth Xuất phát từ ý tưởng đề nghị của hãng Ericsson (năm 1994) về việc nghiên cứu và phát triển giao diện vô tuyến công suất nhỏ, chi phí thấp, sử dụng sóng vô tuyến để kết nối không dây giữa các thiết bị di động với nhau và các thiết bị điện tử khác, tổ chức SIG (Special Interest Group) đã chính thức giới thiệu phiên bản 1.0 của Bluetooth vào tháng 7 năm 1999. 6 K H TN Chương 1. Tổng quan về mạng không dây Hình 1-3: Microsoft đã hỗ trợ các API lập trình Bluetooth trong Platform SDK H Được sự hỗ trợ của 9 công ty hàng đầu về công nghệ là Ericsson, IBM, Intel, Nokia, Toshiba, 3Com, Lucent Technologies, Microsoft và Motorola, các đặc tả về Đ chuẩn Bluetooth được hoàn thiện dần, các thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth ngày càng trở nên phổ biến - trong đó phải kể đến các thế hệ điện thoại di động đời – mới của Nokia, Ericsson, Motorola..., và các môi trường lập trình đã chuẩn hóa các hàm và giao diện lập trình hỗ trợ Bluetooth (ví dụ như API trong .NET Framework C N TT cũng như .NET Compact Framework). Công nghệ này được thiết kế dựa trên các tiêu chí sau: Chi phí thấp, ít tiêu hao năng lượng, sử dụng công nghệ sóng vô tuyến, đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng mạng cá nhân với khoảng cách ngắn và trung bình. Một số đặc điểm chính: - Bluetooth cho phép các thiết bị kết nối tạm thời khi cần thiết (ad hoc K H O A network) trong phạm vi ngắn có khả năng di động cao. Khi các thiết bị di chuyển, mạng được thiết lập cũng di chuyển theo. - Khoảng cách: tối đa 10m (phụ thuộc vào loại kết nối client-to-client hay client-to-access point, môi trường vật lý triển khai hệ thống là trong nhà hay ngoài trời...). - Hỗ trợ giao thức TCP/IP và OBEX - Tốc độ truyền: băng thông tối đa là 1 Mbps được chia sẻ cho tất cả kết nối trên cùng 1 thiết bị. - Hỗ trợ tối đa 8 kết nối đồng thời với các thiết bị khác[1][2] 7 Chương 1. Tổng quan về mạng không dây 1.5 Mạng cục bộ không dây – Wireless LAN 1.5.1 Giới thiệu: Đặc điểm - Wireless LAN (Wireless Local Area Network) sử dụng sóng điện K H TN từ (thường là sóng radio hay tia hồng ngoại) để liên lạc giữa các thiết bị trong phạm vi trung bình. Hiện nay, phần lớn các thiết bị dùng sóng radio với kỹ thuật trải . Không giống Bluetooth, Wireless LAN có khả năng kết nối phạm vi rộng hơn với nhiều vùng phủ sóng khác nhau, do đó các thiết bị di động có thể tự do di chuyển giữa các vùng với nhau. Phạm vi hoạt động - tầm hoạt động của Wireless LAN khá rộng từ 100-500m H Tốc độ truyền dữ liệu-từ 11Mbs-54Mbs. chương 2. – 1.5.2 Một số khái niệm cơ bản Đ Chi tiết về mạng cục bộ không dây-Wireless LAN sẽ được trình bày trong C N TT access point—là thiết bị đóng vai trò cầu nối cho các thiết bị di động, cung cấp vùng phục vụ cho các thiết bị, và mở rộng với mạng hữu tuyến. extension point—là thiết bị có vai trò tương tự như access point nhưng nó chỉ có khả năng mở rộng vùng phục vụ chứ không có khả năng kết nối với mạng hữu tuyến. infrastructure network—các thiết bị trong Infrastructure networks liên lạc K H O A nhau thông qua access point, Infrastructure networks là loại cấu hình mạng được sử dụng phổ biến trong Wireless LAN. Infrastructure networks tích hợp Wireless LAN với LAN tạo thành một mạng có khả năng linh hoạt hơn. independent network— các thiết bị trong independent network kết nối trực tiếp vơi nhau. Independent network thông thường chỉ phục vụ cho những kết nối tạm thời. 8