Tài liệu Nghiên cứu công nghệ mạng không dây

LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn: Thầy giáo, Th.s: Võ Trường Sơn, đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Các thầy, cô khoa Điện- Điện tử, trường Đại học Giao Thông Vận Tải Cơ Sở 2 đã trang bị cho chúng em những kiến thức quý báu trong quá trình học tập. Các bạn khoa Điện- Điện tử, đã đồng hành và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 1 SVTH: Nguyễn Thành Luân NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT:.................................................................................................................. …………....................................................................................................................................... ...... …................................................................................................................................................... …............................................................................................................................................... …………....................................................................................................................................... ............ ……............................................................................................................................................. …………....................................................................................................................................... ............ …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................... .. …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ............ …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ............ ……............................................................................................................................................. …………....................................................................................................................................... ............ …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ............ …............................................................................................................................................. …………....................................................................................................................................... ...... GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 2 SVTH: Nguyễn Thành Luân …………....................................................................................................................................... ...... ………........................................................................................................................................... ............……… Tp.HCM, tháng 05 Năm 2009 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT NHẬN XÉT.......................................................................................…........................ .................................................... …................................................................................................................................................... …................................................................................................................................................... .............................................................................................................................................. ………........................................................................................................................................... . …………....................................................................................................................................... ............ …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ............ …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ............ GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 3 SVTH: Nguyễn Thành Luân ………........................................................................................................................................... . …………....................................................................................................................................... ............ ………........................................................................................................................................... . …………....................................................................................................................................... ............ …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ............ …............................................................................................................................................ …………....................................................................................................................................... ...... …………....................................................................................................................................... ......……….............................................................................................................................. Tp.HCM, tháng 05 Năm 2009 Giáo viên đọc duyệt MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN....................................................................................................1 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN...............................................2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ĐỌC DUYỆT.................................................3 MỤC LỤC..........................................................................................................4 DANH MỤC HÌNH...........................................................................................6 DANH MỤC BẢNG..........................................................................................7 LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................8 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU MẠNG LAN........................................................10 GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 4 SVTH: Nguyễn Thành Luân 1.1 Mạng cục bộ LAN...................................................................................10 1.2 Đặc tính vật lý của mạng LAN................................................................10 1.2.1 Môi trường truyền dẫn.....................................................................10 1.2.2 Các kiểu hình mạng LAN: ..............................................................12 1.3 Các giao thức truyền dẫn ........................................................................16 1.3.1. Giao thức tranh chấp CSMA/CD ..................................................16 1.3.2. Giao thức truyền token...................................................................17 1.4 Các chuẩn của mạng máy tính.................................................................17 1.4.1 Mô hình chuẩn OSI:.........................................................................17 1.4.2 Chuẩn IEEE......................................................................................20 1.5.Các thiết bị kết nối chính của LAN .........................................................21 CHƯƠNG 2. MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY................................................24 2.1 Tổng quan về WLAN...............................................................................24 2.1.1 Wireless LAN là gì ?........................................................................24 2.1.2 Sự phát triển của Wireless LAN ......................................................24 2.1.3 Ưu điểm của WLAN so với mạng có dây truyền thống...................24 2.1.4 Các thiết bị cơ bản của hệ thống WLAN .........................................26 2.1.5 Các kỹ thuật sử dụng trong giao diện WLAN..................................28 2.1.6 Cấu trúc và các mô hình của WirelessLAN......................................31 2.1.7 Các giao thức truyền dữ liệu trong WLAN......................................34 2.2 Các chuẩn thông dụng của WLAN...........................................................41 2.2.1 Các chuẩn IEEE 802.11....................................................................43 2.2.2 HiperLAN.........................................................................................50 2.2.3 Các chuẩn khác.................................................................................52 2.2.4 Bảng tóm tắt các chuẩn.....................................................................54 2.3 Ứng dụng của hệ thống WLAN................................................................55 2.3.1 Vai trò truy cập: ...............................................................................55 2.3.2 Mở rộng mạng: ................................................................................56 2.3.3 Kết nối các toà nhà: ........................................................................ 57 2.3.4 Văn phòng nhỏ- Văn phòng gia đình: .............................................59 CHƯƠNG 3: BẢO MẬT MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY............................60 3.1 Giới thiệu.................................................................................................60  Một số hình thức tấn công xâm nhập mạng không dây phổ biến.....61 a) Tấn công không qua chứng thực ...........................................................61 b) Tấn công truyền lại................................................................................62 c) Giả mạo AP...........................................................................................62 d) Tấn công dựa trên sự cảm nhận sóng mang lớp vật lý..........................64 e) Giả địa chỉ MAC....................................................................................64 GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 5 SVTH: Nguyễn Thành Luân f) Tấn công từ chối dịch vụ........................................................................65 3.2 Các phương pháp bảo mật cho mạng Wireless LAN..............................65 3.2.1 Các phương pháp lọc........................................................................66 3.2.2 Xác thực............................................................................................69 3.2.3 Mã hóa dữ liệu truyền.......................................................................74  Một số sai lầm phổ biến về bảo mật cho mạng LAN không dây......81 CHƯƠNG 4. MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG VIỆC THIẾT KẾ, TRIỂN KHAI VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG WLAN...............................................................83 4.1 Phương pháp triển khai lắp đặt Access Point.........................................83 4.1.1 Xem xét trước khi thiết kế ...............................................................84 4.1.2 Triển khai AP ...................................................................................88 4.2 Các vấn đề liên quan khi sử dụng WLAN...............................................90 4.2.1 Nút ẩn................................................................................................91 4.2.2 Theo dõi công suất............................................................................92 4.2.3 Các nguồn nhiễu vô tuyến.................................................................93 4.2.4 Các vật cản lan truyền tín hiệu .........................................................93 4.3 Một số phương pháp nâng cao chất lượng WLAN..................................93 4.3.1 Xây dựng cấu hình đa kênh...............................................................93 4.3.2 Khai thác đa kênh cho WLAN 2,4 GHz, WLAN DSSS 2,4 GHz.... 94 4.3.3 Giảm tốc độ dữ liệu (Fall back).........................................................95 4.3.4 Lọc lưu lượng mạng..........................................................................95 4.3.5 Phủ sóng và chuyển vùng..................................................................95 4.3.6 Cân bằng tải.......................................................................................97 4.3.7 Bảo vệ truy nhập vô tuyến.................................................................98 4.4 Vài nét về các điểm HotSpot....................................................................98 4.5 Khắc phục một số khó khăn khi sử dụng mạng không dây....................100 KẾT LUẬN..............................................................................................................106 BẢNG CÁC TỪ VIẾT TẮT..................................................................................107 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................112 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mô hình mạng Star.................................................................................13 Hình 1.2: Mô hình mạng Bus...........................................................................14 Hình 1.3: Mô hình mạng Ring.........................................................................15 Hình 1.4: Mô hình 7 mức OSI.........................................................................18 GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 6 SVTH: Nguyễn Thành Luân Hình 2.1: Card mạng không dây sử dụng khe cắm PCI...................................26 Hình 2.2: Access Point.....................................................................................27 Hình 2.3: Cấu trúc cơ bản của WirelessLAN…….........................................32 Hình 2.4: Mô hình Ad hoc.............................................................................. 33 Hình 2.5: Mô hình Infrastructure ...................................................................34 Hình 2.6: Mô hình ESS...................................................................................35 Hình 2.7: IEEE 802.11 và OSI........................................................................42 Hình 2.8: Dải tần 5Ghz....................................................................................45 Hình 2.9: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) ............... 45 Hình 2.10:Hai anten ở mỗi đầu thiết bị giúp chuẩn 802.11n tăng tốc độ không dây lên gấp bốn lần..........................................................................................49 Hình 2.11: Mô hình OSI và HiperLAN........................................................... 51 Hình 2.12: Access Role....................................................................................56 Hình 2.13: Mở rộng mạng................................................................................57 Hình 2.14: Kết nối các toà nhà......................................................…………...57 Hình 2.15: Dịch vụ dặm cuối...........................................................................58 Hình 2.16: Sự di động......................................................................................59 Hình 3.1: Một người lạ truy cập vào mạng .........................................……...61 Hình 3.2: Giả mạo AP.....................................................................................63 Hình 3.3: Mô hình bảo mật LAN không dây .................................................66 Hình 3.4: Mô tả quá trình lọc SSID................................................................67 Hình 3.5: Lọc địa chỉ MAC............................................................................68 Hình 3.6: Mô hình chứng thực sử dụng RADIUS Server..............................70 Hình 3.7: Quá trình liên kết và xác thực........................................................71 Hình 3.8: Kiến trúc EAP cơ bản.....................................................................72 Hình:3.9 Cấu trúc khung của bản tin EAP....................................................73 Hình 3.10: Cài đặt mã khóa dùng chung cho WEP.........................................74 Hình 3.11: Mô tả quá trình mã hoá khi truyền đi............................................75 Hình 3.12: Mô tả quá trình giải mã khi nhận về.............................................76 Hình 4.1: Mô hình triển khai Access point.....................................................83 Hình 4.2: Tách kênh................................................................……………...86 Hình 4.3: Quá trình chuyển vùng...................................................................97 Hình 4.4: Mô hình Hotspot.............................................................................99 Hình 4.5: Khắc phục lỗ đen Wifi...................................................................101 Hình 4.6: Loại bỏ lỗ đen Wifi.......................................................................101 Hình 4.7: Tránh lỗi Wifi trong Windows XP...............................................103 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các lựa chọn chuẩn 802.11b............................................................44 Bảng 2.2: Bảng tóm tắt thông số các chuẩn IEEE 802.11 thông dụng.............47 Bảng 2.3: Các tiêu chuẩn của ETSI HIPERLAN..............................................51 Bảng 2.4: Bảng tóm tắt các chuẩn.....................................................................54 GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 7 SVTH: Nguyễn Thành Luân LỜI MỞ ĐẦU Có thể nói thập kỷ vừa qua chính là thập kỷ của CNTT, với sự bùng nổ mạnh mẽ của nghành CNTT. Ngày nay khái niệm về mạng không còn là một khái niệm còn xa lạ với bất kỳ đối tượng nào trong xã hội nữa mà nó đã trở thành một công cụ gần như không thể thiếu của tất cả các nghành nghề, công GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 8 SVTH: Nguyễn Thành Luân việc. Song song với sự phát triển đó thì hệ thống mạng cũng luôn được nâng cấp và cải tiến và một trong những đột biến chính là việc đưa hệ thống mạng không dây vào sử dụng và ngày cang phổ biến trong các doanh nghiệp và cá nhân. Chính vì sự tiện lợi của của nó mà mạng không dây đang dần thay thế một số hệ thống mạng đi dây hiện tại. Mạng không dây nói chung và mạng WLAN nói riêng đều bộc lộ nhiều ưu điểm cũng như sự hạn chế. Ưu điểm lớn nhất của mạng WLAN đó là tính linh hoạt, di động. Nó tạo ra sự thoải mái trong việc truyền tải qua các thiết bị hỗ trợ mà không có sự ràng buộc chặt chẽ về khoảng cách và không gian như mạng có dây thông thường. Đồng thời giá thiết bị ngày càng rẻ, chất lượng đường truyền ngày càng nâng cao và việc lắp đặt, nâng cấp mạng không dây ngày càng trở lên dễ dàng. Chính những điều này đã làm góp phần làm cho mạng không dây ngày càng lên phổ biến. Trong xu thế phát triển môi trường làm việc tương tác, năng động, các tổ chức, doanh nghiệp cũng có xu hướng chuyển đổi sang trạng thái di động, việc này vừa làm tăng năng suất, hiệu quả làm việc của nhân viên và còn làm giảm diện tích văn phòng, tiết kiệm được thời gian, công sức nắp đặt các điểm. Với WLAN người dùng có thể truy cập vào cơ sở dữ liệu của công ty, cơ quan của mình tại văn phòng hay bên ngoài và có thể duy trì liên tục các kết nối Internet. Ngoài ra mạng WLAN đã thể hiện rõ tính ưu việt về khả năng mở rộng và quản lý do đặc tính dễ bổ sung các điểm truy cập mà không mất thêm chi phí đi dây so với hệ thống mạng LAN truyền thống. Tuy nhiên, mạng WLAN cũng bộc lộ điểm hạn chế đó là việc bảo mật rất khó khăn vì việc truyền tin đó chính là việc truyền tín hiệu qua sóng radio nên bất kỳ ai nằm trong phạm vi phủ sóng với thiết bị phù hợp cũng có thể bắt và xử lý các gói tin. Ngoài ra mạng WLAN không có phạm vi ranh giới rõ ràng cho nên rất khó quản lỹ. Theo đà phát triển của công nghệ mạng không dây, em quyết định thực thiện đề tài tốt nghiệp "Nghiên cứu công nghệ mạng không dây" nhằm mục GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 9 SVTH: Nguyễn Thành Luân đích tìm hiểu đồng thời trang bị những kiến thức và tầm nhìn của mình về mạng không dây, đặc biệt là mạng cục bộ không dây hay còn được gọi là Wireless LAN. Nội dung của đề tài bao gồm 4 chương: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU MẠNG LAN CHƯƠNG 2: MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY CHƯƠNG 3: BẢO MẬT MẠNG CỤC BỘ KHÔNG DÂY CHƯƠNG 4: MỘT SỐ VẤN ĐỀ TRONG VIỆC THIẾT KẾ, TRIỂN KHAI VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG WLAN Trong quá trình thực hiện đề tài, do hạn chế về thời gian, kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót, kính mong sự đóng góp ý kiến quý báu của quý thầy cô cùng các bạn để đề tài ngày càng hoàn thiện hơn. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU MẠNG LAN 1.1 Mạng cục bộ: Mạng cục bộ là hệ truyền thông tốc độ cao được thiết kế để kết nối các máy tính và các thiết bị xử lý dữ liệu khác cùng hoạt động với nhau trong một khu vực địa lý nhỏ như ở một tầng của toà nhà, hoặc trong một toà nhà.... Một số mạng LAN có thể kết nối lại với nhau trong một khu làm việc. GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 10 SVTH: Nguyễn Thành Luân Các mạng LAN trở nên thông dụng vì nó cho phép những người sử dụng dùng chung những tài nguyên quan trọng như máy in mầu, ổ đĩa CD- ROM, các phần mềm ứng dụng và những thông tin cần thiết khác. Trước khi phát triển công nghệ LAN các máy tính là độc lập với nhau, bị hạn chế bởi số lượng các chương trình tiện ích, sau khi kết nối mạng rõ ràng hiệu quả của chúng tǎng lên gấp bội. Để tận dụng hết những ưu điểm của mạng LAN người ta đã kết nối các LAN riêng biệt vào mạng chính yếu diện rộng (WAN). 1.2. Đặc tính vật lý của mạng LAN: 1.2.1 Môi trường truyền dẫn:  Môi trường vô tuyến: Sử dụng song radio, tia hồng ngoại hoặc sóng cực ngắn.  Môi trường hữu tuyến: Các thiết bị gắn với mạng LAN đều dùng chung một phương tiện truyền tin đó là dây cáp, cáp thường dùng hiện nay là: Cáp đồng trục, Cáp dây xoắn, cáp quang,.... Mỗi loại dây cáp đều có tính nǎng khác nhau.  Dây cáp đồng trục được chế tạo gồm một dây đồng ở giữa chất cách điện, chung quanh chất cách điện được quán bằng dây bện kim loại dùng làm dây đất. Giữa dây đồng dẫn điện và dây đất có một lớp cách ly, ngoài cùng là một vỏ bọc bảo vệ. Dây đồng trục có hai loại, loại nhỏ và loại to. Dây cáp đồng trục được thiết kế để truyền tin cho bǎng tần cơ bản hoặc bǎng tần rộng. Dây cáp loại to dùng cho đường xa, dây cáp nhỏ dùng cho đường gần, tốc độ truyền tin qua cáp đồng trục có thể đạt tới 35 Mbit/s.  Dây cáp xoắn được chế tạo bằng hai sợi dây đồng (có vỏ bọc) xoắn vào nhau, ngoài cùng có hoặc không có lớp vỏ bọc bảo vệ chống nhiễu.  Dây cáp quang làm bằng các sợi quang học, truyền dữ liệu xa, an toàn và không bị nhiễu và chống được han rỉ. Tốc độ truyền tin qua cáp quang có thể đạt 100 Mbit/s. Nhìn chung, yếu tố quyết định sử dụng loại cáp nào là phụ thuộc vào GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 11 SVTH: Nguyễn Thành Luân yêu cầu tốc độ truyền tin, khoảng cách đặt các thiết bị, yêu cầu an toàn thông tin và cấu hình của mạng,....Ví dụ mạng Ethernet 10 Base-T là mạng dùng kênh truyền giải tần cơ bản với thông lượng 10Mbit/s theo tiêu chuẩn quốc tế ISO/IEC 8802.3 nối bằng đôi dây cáp xoắn không bọc kim (UTP) trong Topology hình sao. Việc kết nối các máy tính với một dây cáp được dùng như một phương tiện truyền tin chung cho tất cả các máy tính. Công việc kết nối vật lý vào mạng được thực hiện bằng cách cắm một card giao tiếp mạng NIC vào trong máy tính và nối nó với cáp mạng. Sau khi kết nối vật lý đã hoàn tất, quản lý việc truyền tin giữa các trạm trên mạng tuỳ thuộc vào phần mềm mạng. Đầu nối của NIC với dây cáp có nhiều loại (phụ thuộc vào cáp mạng), hiện nay có một số NIC có hai hoặc ba loại đầu nối. Chuẩn dùng cho NIC là NE2000 do hãng Novell và Eagle dùng để chế tạo các loại NIC của mình. Nếu một NIC tương thích với chuẩn NE2000 thì ta có thể dùng nó cho nhiều loại mạng. NIC cũng có các loại khác nhau để đảm bảo sự tương thích với máy tính 8-bit và 16-bit. Mạng LAN thường bao gồm một hoặc một số máy chủ, còn gọi là máy phục vụ và một số máy tính khác gọi là trạm làm việc hoặc còn gọi là nút mạng - một hoặc một số máy tính cùng nối vào một thiết bị nút. Máy chủ thường là máy có bộ xử lý tốc độ cao, bộ nhớ và đĩa cứng lớn. Trong một trạm mà các phương tiện đã được dùng chung, thì khi một trạm muốn gửi thông điệp cho trạm khác, nó dùng một phần mềm trong trạm làm việc đặt thông điệp vào "phong bì", phong bì này gọi là gói, bao gồm dữ liệu thông điệp được bao bọc giữa tín hiệu đầu và tín hiệu cuối (đó là những thông tin đặc biệt) và sử dụng phần mềm mạng để chuyển gói đến trạm đích. NIC sẽ chuyển gói tín hiệu vào mạng LAN, gói tín hiệu được truyền đi như một dòng các bit dữ liệu thể hiện bằng các biến thiên tín hiệu điện. Khi nó chạy trong cáp dùng chung, mọi trạm gắn với cáp đều nhận được tín hiệu này, GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 12 SVTH: Nguyễn Thành Luân NIC ở mỗi trạm sẽ kiểm tra địa chỉ đích trong tín hiệu đầu của gói để xác định đúng địa chỉ đến, khi gói tín hiệu đi tới trạm có địa chỉ cần đến, đích ở trạm đó sẽ sao gói tín hiệu rồi lấy dữ liệu ra khỏi phong bì và đưa vào máy tính. 1.2.2 Các kiểu hình mạng LAN: Topology của mạng là cấu trúc hình học không gian mà thực chất là cách bố trí phần tử của mạng cũng như cách nối giữa chúng với nhau. Thông thường mạng có 3 dạng cấu trúc là: Mạng dạng hình sao, mạng dạng vòng và mạng dạng tuyến. Ngoài 3 dạng cấu hình kể trên còn có một số dạng khác biến tướng từ 3 dạng này như mạng dạng cây, mạng dạng hình sao - vòng, mạng hỗn hợp,v.v...  Mạng dạng hình sao GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 13 SVTH: Nguyễn Thành Luân Hình 1.1: Mô hình mạng Star Mạng dạng hình sao bao gồm một trung tâm và các nút thông tin. Các nút thông tin là các trạm đầu cuối, các máy tính và các thiết bị khác của mạng. Trung tâm của mạng điều phối mọi hoạt động trong mạng với các chức nǎng cơ bản là: • Xác định cặp địa chỉ gửi và nhận được phép chiếm tuyến thông tin và liên lạc với nhau. • Cho phép theo dõi và sử lý sai trong quá trình trao đổi thông tin. • Thông báo các trạng thái của mạng... Các ưu điểm của mạng hình sao: • Hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một thiết bị nào đó ở một nút thông tin bị hỏng thì mạng vẫn hoạt động bình thường. • Cấu trúc mạng đơn giản và các thuật toán điều khiển ổn định. • Mạng có thể mở rộng hoặc thu hẹp tuỳ theo yêu cầu của người sử dụng. Nhược điểm của mạng hình sao: • Khả nǎng mở rộng mạng hoàn toàn phụ thuộc vào khả nǎng của trung tâm. Khi trung tâm có sự cố thì toàn mạng ngừng hoạt động. • Mạng yêu cầu nối độc lập riêng rẽ từng thiết bị ở các nút thông tin đến trung tâm. Khoảng cách từ máy đến trung tâm rất hạn chế (100 m). Nhìn chung, mạng dạng hình sao cho phép nối các máy tính vào một bộ tập trung (HUB) bằng cáp xoắn, giải pháp này cho phép nối trực tiếp máy tính GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 14 SVTH: Nguyễn Thành Luân với HUB không cần thông qua trục BUS, tránh được các yếu tố gây ngưng trệ mạng. Gần đây, cùng với sự phát triển switching hub, mô hình này ngày càng trở nên phổ biến và chiếm đa số các mạng mới lắp.  Mạng BUS Hình 1.2: Mô hình mạng Bus Theo cách bố trí hành lang các đường như hình vẽ thì máy chủ cũng như tất cả các máy tính khác hoặc các nút đều được nối về với nhau trên một trục đường dây cáp chính để chuyển tải tín hiệu. Tất cả các nút đều sử dụng chung đường dây cáp chính này. Phía hai đầu dây cáp được bịt bởi một thiết bị gọi là terminator. Các tín hiệu và gói dữ liệu khi di chuyển lên hoặc xuống trong dây cáp đều mang theo điạ chỉ của nơi đến. Loại hình mạng này dùng dây cáp ít nhất, dễ lắp đặt. Tuy vậy cũng có những bất lợi đó là sẽ có sự ùn tắc giao thông khi di chuyển dữ liệu với lưu lượng lớn và khi có sự hỏng hóc ở đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, một sự ngừng trên đường dây để sửa chữa sẽ ngừng toàn bộ hệ thống.  Mạng dạng vòng GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 15 SVTH: Nguyễn Thành Luân Hình 1.3: Mô hình mạng Ring Mạng dạng này, bố trí theo dạng xoay vòng, đường dây cáp được thiết kế làm thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy quanh theo một chiều nào đó. Các nút truyền tín hiệu cho nhau mỗi thời điểm chỉ được một nút mà thôi. Dữ liệu truyền đi phải có kèm theo địa chỉ cụ thể của mỗi trạm tiếp nhận. Mạng dạng vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa, tổng đường dây cần thiết ít hơn so với hai kiểu trên. Nhược điểm là đường dây phải khép kín, nếu bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngừng.  Mạng dạng kết hợp Kết hợp hình sao và bus Cấu hình mạng dạng này có bộ phận tách tín hiệu giữ vai trò thiết bị trung tâm, hệ thống dây cáp mạng có thể chọn hoặc Ring Topology hoặcLinear Bus Topology. Lợi điểm của cấu hình này là mạng có thể gồm nhiều nhóm làm việc ở cách xa nhau, ARCNET là mạng dạng kết hợp Star/Bus Topology. Cấu hình dạng này đưa lại sự uyển chuyển trong việc bố trí đường dây tương thích dễ dàng đối với bất cứ toà nhà nào. Kết hợp hình sao và vòng Cấu hình dạng kết hợp Star/Ring Topology, có một "thẻ bài" liên lạc (Token) được chuyển vòng quanh một cái HUB trung tâm. Mỗi trạm làm việc (workstation) được nối với HUB - là cầu nối giữa các trạm làm việc và để tǎng khoảng cách cần thiết. GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 16 SVTH: Nguyễn Thành Luân 1.3.Các giao thức truyền dẫn Một tập các tiêu chuẩn để trao đổi thông tin giữa hai hệ thống máy tính hoặc hai thiết bị máy tính với nhau được gọi là giao thức. Các giao thức còn được gọi là nghi thức hoặc định ước của mạng máy tính. Để đánh giá khả nǎng của một mạng được phân chia bởi các trạm như thế nào. Hệ số này được quyết định chủ yếu bởi hiệu quả sử dụng môi trường truy xuất của giao thức, môi trường này ở dạng tuyến tính hoặc vòng.... Một trong các giao thức được sử dụng nhiều trong các LAN là: 1.3.1. Giao thức tranh chấp CSMA/CD Sử dụng giao thức này các trạm hoàn toàn có quyền truyền dữ liệu trên mạng với số lượng nhiều hay ít và một cách ngẫu nhiên hoặc bất kỳ khi nào có nhu cầu truyền dữ liệu ở mỗi trạm. Mối trạm sẽ kiểm tra tuyến và chỉ khi nào tuyến không bận mới bắt đầu truyền các gói dữ liệu. CSMA/CD có nguồn gốc từ hệ thống radio đã phát triển khoảng nǎm 1970, gọi là ALOHANET. Với phương pháp CSMA, thỉnh thoảng sẽ có hơn một trạm đồng thời truyền dữ liệu và tạo ra sự xung đột làm cho dữ liệu thu được ở các trạm bị sai lệch. Để tránh sự tranh chấp này mỗi trạm đều phải phát hiện được sự xung đột dữ liệu. Trạm phát phải kiểm tra Bus trong khi gửi dữ liệu để xác nhận rằng tín hiệu trên Bus thật sự đúng, như vậy mới có thể phát hiện được bất kỳ xung đột nào có thể xẩy ra. Khi phát hiện có một sự xung đột, trạm phát sẽ gửi đi một mẫu làm nhiễu đã định trước để báo cho tất cả các trạm là có sự xung đột xẩy ra và chúng sẽ bỏ qua gói dữ liệu này. Sau đó trạm phát sẽ trì hoãn một khoảng thời gian ngẫu nhiên trước khi phát lại dữ liệu. Ưu điểm của CSMA/CD là đơn giản, mềm dẻo, hiệu quả truyền thông tin cao khi lưu lượng thông tin của mạng thấp và có tính đột biến. Việc GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 17 SVTH: Nguyễn Thành Luân thêm vào hay dịch chuyển các trạm trên tuyến không ảnh hưởng đến các thủ tục của giao thức. Điểm bất lợi của CSMA/CD là hiệu suất của tuyến giảm xuống nhanh chóng khi phải tải quá nhiều thông tin. 1.3.2. Giao thức truyền token Đây là giao thức thông dụng sau CSMA/CD được dùng trong các LAN có cấu trúc vòng. Trong phương pháp này, khối điều khiển mạng hoặc token được truyền lần lượt từ trạm này đến trạm khác. Token là một khối dữ liệu đặc biệt. Khi một trạm đang chiếm token thì nó có thể phát đi một gói dữ liệu. Khi đã phát hết gói dữ liệu cho phép hoặc không còn gì để phát nữa thì trạm đó lại gửi token sang trạm kế tiếp.Trong token có chứa một địa chỉ đích và được luân chuyển tới các trạm theo một trật tự đã định trước. Đối với cấu hình mạng dạng xoay vòng thì trật tự của sự truyền token tương đương với trật tự vật lý của các trạm xung quanh vòng. Giao thức truyền token có trật tự hơn nhưng cũng phức tạp hơn CSMA/CD, có ưu điểm là vẫn hoạt động tốt khi lưu lượng truyền thông lớn. Giao thức truyền token tuân thủ đúng sự phân chia của môi trường mạng, hoạt động dựa vào sự xoay vòng tới các trạm. Việc truyền token sẽ không thực hiện được nếu việc xoay vòng bị đứt đoạn. Giao thức phải chứa các thủ tục kiểm tra token để cho phép khôi phục lại token bị mất hoặc thay thế trạng thái của token và cung cấp các phương tiện để sửa đổi logic (thêm vào, bớt đi hoặc định lại trật tự của các trạm). 1.4.Các chuẩn của mạng máy tính 1.4.1 Mô hình chuẩn OSI: Để mạng đạt khả nǎng tối đa, các tiêu chuẩn được chọn phải cho phép mở rộng mạng để có thể phục vụ những ứng dụng không dự kiến trước trong tương lai tại lúc lắp đặt hệ thống và điều đó cũng cho phép mạng làm việc với những thiết bị được sản xuất từ nhiều hãng khác nhau. Hội đồng tiêu chuẩn quốc tế là ISO, do các nước thành viên lập nên. Công việc ở Bắc Mỹ chịu sự điều hành của ANSI ở Hoa Kỳ. ANSI đã uỷ thác GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 18 SVTH: Nguyễn Thành Luân cho IEEE phát triển và đề ra những tiêu chuẩn kỹ thuật cho LAN. ISO đã đưa ra mô hình 7 lớp cho mạng, gọi là kiểu hệ thống kết nối mở hoặc mô hình OSI. Chức nǎng của mức thấp bao gồm cả việc chuẩn bị cho mức cao hơn hoàn thành chức nǎng của mình. Một mạng hoàn chỉnh hoạt động với mọi chức nǎng của mình phải đảm bảo có 7 lớp cấu trúc từ thấp đến cao. • Lớp 1:Lớp vật lý Application Application Presentation Presentation Session Session Transport Transport Network Network Data Link Data Link Physical Physical Hình 1.4: Mô hình 7 lớp OSI Thực chất của lớp này là thực hiện nối liền các phần tử của mạng thành một hệ thống bằng các phương pháp vật lý, ở lớp này sẽ có các thủ tục đảm bảo cho các yêu cầu về chuyển mạch hoạt động nhằm tạo ra các đường truyền thực cho các chuỗi bit thông tin. • Lớp 2: Lớp liên kết dữ liệu Nhiệm vụ của lớp này là tiến hành chuyển đổi thông tin dưới dạng chuỗi các bit ở lớp mạng thành từng đoạn thông tin gọi là frame. Sau đó đảm bảo truyền liên tiếp các frame tới mức vật lý, đồng thời xử lý các thông báo từ trạm thu gửi trả lại. Nói tóm lại, nhiệm vụ chính của lớp 2 này là khởi tạo và tổ chức các frame cũng như xử lý các thông tin liên quan tới nó. • Lớp 3: Lớp mạng Lớp mạng nhằm bảo đảm trao đổi thông tin giữa các mạng con trong một mạng lớn, lớp này còn được gọi là lớp thông tin giữa các mạng con với GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 19 SVTH: Nguyễn Thành Luân nhau. Trong lớp mạng các gói dữ liệu có thể truyền đi theo từng đường khác nhau để tới đích. Do vậy, ở lớp này phải chỉ ra được con đường nào dữ liệu có thể đi và con đường nào bị cấm tại thời điểm đó. Thường lớp mạng được sử dụng trong trường hợp mạng có nhiều mạng con hoặc các mạng lớn và phân bổ trên một không gian rộng với nhiều nút thông tin khác nhau. • Lớp 4: Lớp truyền tải Nhiệm vụ của lớp này là xử lý các thông tin để chuyển tiếp các chức nǎng từ lớp trên nó (lớp phiên) đến mức dưới nó (lớp mạng) và ngược lại. Thực chất lớp truyền là để đảm bảo thông tin giữa các máy chủ với nhau. Lớp này nhận các thông tin từ lớp tiếp xúc, phân chia thành các đơn vị dữ liệu nhỏ hơn và chuyển chúng tới mức mạng. • Lớp 5: Lớp phiên Lớp này cho phép người sử dụng tiếp xúc với nhau qua mạng. Nhờ lớp tiếp xúc những người sử dụng lập được các đường nối với nhau, khi cuộc hội thoại được thành lập thì lớp này có thể quản lý cuộc hội thoại đó theo yêu cầu của người sử dụng. Một đường nối giữa những người sử dụng được gọi là một cuộc tiếp xúc. Cuộc tiếp xúc cho phép người sử dụng được đǎng ký vào một hệ thống phân chia thời gian từ xa hoặc chuyển một file giữa 2 máy. • Lớp 6: Lớp tiếp nhận Lớp này giải quyết các thủ tục tiếp nhận dữ liệu một cách chính quy vào mạng, nhiệm vụ của lớp này là lựa chọn cách tiếp nhận dữ liệu, biến đổi các ký tự, chữ số của mã ASCII hay các mã khác và các ký tự điều khiển thành một kiểu mã nhị phân thống nhất để các loại máy khác nhau đều có thể thâm nhập vào mạng. • Lớp 7: Lớp ứng dụng Lớp này có nhiệm vụ phục vụ trực tiếp cho người sử dụng, cung cấp tất cả các yêu cầu phối ghép cần thiết cho người sử dụng, yêu cầu phục vụ chung GVHD: Th.s Võ Trường Sơn 20 SVTH: Nguyễn Thành Luân