Đại học Công nghệ Thông tin Khoa mạng máy tính và truyền thông Lớp MMT03 BÀI BÁO CÁO Môn: Công nghệ mạng viễn thông Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi GVHD ThS. Ngô Hán Chiêu SVTH Nhóm 10 1. Lê Văn Thương 08520599 2. Lê Đỗ Trường An 08520004 3. Nguyễn Văn Thiệu 08520596 TP HCM, 11/2011 Đ ề tài: Tiêu chu ẩ n IEEE 802.11 và cô ng ngh ệ Wifi GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu -1- MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU 4 DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ 5 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 8 NỘI DUNG 12 1. Chương I: Tổng quan về tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802 12 1.1. Giới thiệu về tổ chức IEEE 12 1.2. Các tiêu chuẩn IEEE 13 1.2.1. Giới thiệu 13 1.2.2. Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802 14 1.2.3. Quan hệ giữa các chuẩn IEEE và mô hình OSI 15 2. Chương II: Một số chuẩn thông dụng trong họ chuẩn IEEE 802 17 2.1. Chuẩn hóa mạng LAN/MAN hữu tuyến 17 2.1.1. IEEE 802.1 - các giao thức LAN tầng cao 17 2.1.2. IEEE 802.2 – điều khiển liên kết logic (LLC) 18 2.1.3. IEEE 802.3 – tiêu chuẩn cho công nghệ Ethernet 18 2.1.4. IEEE 802.4, .5, .6, .9, .12, .14 22 2.1.5. IEEE 802.17 24 2.2. Chuẩn hóa mạng LAN/MAN không dây 25 2.2.1. IEEE 802.11 – công nghệ WiFi – mạng WLAN 26 2.2.2. IEEE 802.15 – Công nghệ Bluetooth, ZigBee – mạng WPAN 26 2.2.3. IEEE 802.16 – công nghệ WiMAX – mạng WMAN 29 2.2.4. IEEE 802.20 34 2.2.5. IEEE 802.21 35 Đ ề tài: Tiêu chu ẩ n IEEE 802.11 và cô ng ngh ệ Wifi GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu -2- 2.2.6. IEEE 802.22 – mạng WRAN 35 2.3. Chuẩn hóa các thành phần khác 35 2.3.1. IEEE 802.10 36 2.3.2. IEEE 802.19 36 3. Chương III: IEEE 802.11 và chuẩn hóa mạng LAN không dây (WLAN) 37 3.1. Giới thiệu bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11 37 3.2. Kiến trúc của chuẩn IEEE 802.11 37 3.2.1. Các thành phần kiến trúc 37 3.2.2. Kiến trúc các lớp trong mô hình OSI của chuẩn IEEE 802.11 39 3.2.3. Phương pháp truy cập cơ bản: CSMA/CA 41 3.2.4. Các chứng thực mức MAC 43 3.2.5. Phân đoạn và Tái hợp 43 3.2.6. Các không gian khung Inter (Inter Frame Space) 44 3.2.7. Giải thuật Exponential Backoff 45 3.2.8. So sánh kiểu Cơ sở hạ tầng và kiểu Ad Hoc 46 3.3. Lý thuyết về mạng không dây 48 3.3.1. Cách một trạm nối với một cell hiện hữu (BSS) 48 3.3.2. Roaming 48 3.3.3. Giữ đồng bộ 49 3.3.4. Tiết kiệm năng lượng 49 3.3.5. Các kiểu khung 50 3.3.6. Khuôn dạng khung 50 3.3.7. Các khung định dạng phổ biến nhất 54 3.3.8. Hàm Phối hợp Điểm (PCF) 56 3.3.9. Các mạng Ad-hoc 56 3.4. Các tiêu chuẩn trong bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11 56 Đ ề tài: Tiêu chu ẩ n IEEE 802.11 và cô ng ngh ệ Wifi GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu -3- 3.4.1. IEEE 802.11 56 3.4.2. IEEE 802.11b 57 3.4.3. IEEE 802.11a 57 3.4.4. IEEE 802.11d 58 3.4.5. IEEE 802.1x (Tbd) 58 3.4.6. IEEE 802.11i 58 3.4.7. IEEE 802.11g 59 3.4.8. IEEE 802.11h 59 3.4.9. IEEE 802.11n 60 3.5. Bảo mật trong mạng WLAN 69 3.5.1. Cơ sở bảo mật mạng WLAN 69 3.5.2. WEP 74 3.5.3. WPA (Wi-Fi Protected Access) 75 3.5.4. WPA2 76 3.5.5. Trạng thái bảo mật mạng WLAN 84 3.5.6. Các ví dụ kiến trúc bảo mật mạng WLAN 85 3.5.7. Bảo mật 88 3.5.8. Kiến trúc khuyến nghị 88 KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG TIẾP CẬN TIẾP THEO 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu -4- LỜI NÓI ĐẦU Xã hội ngày càng phát triển, nhu cầu đời sống ngày càng cao, con người cần có nhiều phương tiện để thỏa mãn những nhu cầu về công việc và sinh hoạt. Việc kết nối và truyền tải giữa các thiết bị công nghệ ngày càng được yêu cầu cao về công nghệ cũng như tốc độ truyền tải. Đáp ứng nhu cầu ngày càng cao đó, Viện IEEE đã phát triển tiêu chuẩn 802 dành cho các mạng LAN và mạng MAN. Trải qua thời gian phát triển, các kỹ sư của viện IEEE đã phát triển rất nhiều các chuẩn khác nhau thuộc họ chuẩn IEEE 802. Các chuẩn được dùng rộng rãi nhất là dành cho họ Ethernet, Token Ring, mạng LAN không dây, các mạng LAN dùng bridge và bridge ảo. Tài liệu này tập trung tìm hiểu tổng quan về họ chuẩn IEEE 802. Bên cạnh đó, tài liệu cũng đi sâu tìm hiểu về tiêu chuẩn IEEE 802.11, một trong những bộ tiêu chuẩn quan trọng trong họ chuẩn IEEE 802. Tài liệu được chia làm 3 chương gồm: 1. Chương I: Tổng quan về tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802. 2. Chương II: Một số chuẩn thông dụng trong họ chuẩn IEEE 802. 3. Chương III: IEEE 802.11 và chuẩn hóa mạng LAN không dây (WLAN) Cuối cùng chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và tạo điều kiện của thầy ThS. Ngô Hán Chiêu trong quá trình chúng em hoàn thành đề tài này. Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu -5- DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH VẼ BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802 15 Bảng 2.1 : So sánh ZigBee – Wifi - Bluetooth 28 Bảng 3.1. So sánh các lớp vật lý của chuẩn IEEE 802.11. 39 Bảng 3.2: Tổng kết các cách dùng địa chỉ 54 Bảng 3.3: Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu của 802.11n 64 Bảng 3.4: Các đặc điểm kỹ thuật của IEEE 802.11n 66 Bảng 3.5. Các đặc tính của các kiến trúc bảo mật mạng WLAN 88 HÌNH VẼ Hình 1.1: Mô hình phân tầng của mạng LAN 16 Hình 1.2: Quan hệ giữa một số chuẩn IEEE và mô hình OSI 16 Hình 1.3: Các thí vụ về cách tiếp cận đối với mô hình OSI 17 Hình 2.1: Một số loại mạng Ethernet với đường truyền vật lý 21 Hình 2.2: Ví dụ về một mạng Ethernet 21 Hình 2.3: Vòng RPR 25 Hình 2.4: Các lĩnh vực ứng dụng ZigBee 29 Hình 2.5: Wimax Relay 31 Hình 3.1. Mạng WLAN IEEE 802.11 tiêu biểu 38 Hình 3.2. Lớp MAC 40 Hình 3.3. Giao dịch giữa hai trạm A và B, và sự thiết lập NAV 43 Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu -6- Hình 3.4. Khung MSDU 44 Hình 3.5. Sơ đồ cơ chế truy cập 46 Hình 3.6. So sánh kiểu Ad Hoc và kiểu cơ sở hạ tầng. 47 Hình 3.7. Khuôn dạng khung chuẩn IEEE 802.11 50 Hình 3.8. Khuôn dạng khung MAC 51 Hình 3.9. Trường điều khiển khung (Frame Control) 52 Hình 3.10: Khuôn dạng khung RTS 54 Hình 3.11: Định dạng khung CTS 55 Hình 3.12: Định dạng khung ACK 55 Hình 3.13:Logo chứng nhận sản phẩm đạt chuẩn 802.11n 61 Hình 3.14: Công nghệ MIMO 63 Hình 3.15 :Các chuỗi dữ liệu của 802.11n 63 Hình 3.16: Sự tập hợp cải thiện hiệu quả trong chế độ Mixed 68 Hình 3.17: Các mức độ bảo vệ mạng 70 Hình 3.18. Các mẫu lan truyền RF của các anten phổ biến. 72 Hình 3.19. Chứng thực hệ thống mở. 73 Hình 3.20. Chứng thực khóa chia sẻ 74 Hình 3.21: Key Generation trong WEP, WPA và WPA2 77 Hình 3.22: Per-Packet Key Generation 79 Hình 3.23: Authentication Architecture 80 Hình 3.24: EAPOL 81 Hình 3.25: Authentication Overview 82 Hình 3.26: Hoạt động của ASE Counter Mode 83 Hình 3.27: CBC MAC 84 Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu -7- Hình 3.28. Chứng thực LEAP/RADIUS Cisco 87 Hình 3.29. Kiến trúc mạng WLAN được đề xướng 89 Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu -8- THUẬT NGỮ VIẾT TẮT 0-9 100VG- AnyLAN 100VG (Voice Grade) AnyLan Một loại công nghệ mạng 3G Third-Generation Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 3 4G Fourth-Generation Công nghệ truyền thông thế hệ thứ 4 A ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao bất đối xứng AMC Adaptive Modulation and Coding ANSI American National Standards Institute Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ AP Access Point Điểm truy nhập ARCNET Attached Rersource Computer Network Một loại mạng cục bộ Token-passing ATM Asynchronous Transfer Mode Giao thức truyền thông ATM B BAN Body Area Network Technologies Một loại công nghệ truyền thông BS Base Station Trạm phát BSS Basic Service Set Tập dịch vụ cơ sở C CCK Complementary Code Keying Kỹ thuật điều chế khóa mã bù CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/ Collision Avoidance Đa truy nhập cảm nhận sóng mạng nhắm tránh xung đội D DOCSIS Data Over Cable Service Interface Specification Là một đặc tả DQDB Distributed-queue dual-bus Cáp quang hình trạng dạng bus kép DS distributed system Hệ thống phân tán DSSS Directed Sequence Spread Spectrum Trải phổ chuỗi trực tiếp E Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS. Ngô Hán Chiêu -9- EV-DO Evolution-Data Optimized Công nghệ phát triển tối ưu hóa dữ liệ u F FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện Dữ liệu Phân bố theo Cáp sợi quang G GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu H HARQ Hybrid Automatic Repeat Request Kỹ thuật sửa lỗi bằng dò – lặp I IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers Học Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử IP Internet Protocol Giao thức liên mạng ISL Inter-Switch Link Các giao thức Cisco Inter-Switch Link ISO International Organization for Standardization Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế L LAN Local Area Network Mạng máy tính cục bộ LLC Logical Link Control Điều khiển logic M MAC Media Access Control Điều khiển truy cập môi trường truyền MAN Metropolitan Area Network Mạng đô thị MAN MBWA Mobile Broadband Wireless Access Mạng di động băng rộng MIH Media Independent Handover MIMO Multi Input Multi Output Kỹ thuật phân chia đa đường MPLS Multi Protocol Label Switching Một loại công nghệ truyền thông O [...]... thành chuẩn quốc tế mang tên ISO 8802. x Đến nay họ IEEE 802 bao gồm các bộ tiêu chuẩn sau: Lĩnh vực nghiên cứu Tiêu chuẩn IEEE 802. 1 Các giao thức LAN tầng cao IEEE 802. 2 Điều khiển liên kết logic IEEE 802. 3 Ethernet IEEE 802. 4 Token Bus IEEE 802. 5 Token Ring Trạng thái hoạt động Đã ngừng phát triển Đã giải tán -14- Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802. 11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS Ngô Hán Chiêu IEEE 802. 6... Bộ chuẩn này bao gồm các tiêu chuẩn con như IEEE 802. 11a, IEEE 802. 11b, IEEE 802. 11g, IEEE 802. 11n, …Bộ chuẩn này là một bộ chuẩn quan trọng, sẽ được đề cập chi tiết trong chương 3 2.2.2 IEEE 802. 15 – Công nghệ Bluetooth, ZigBee – mạng WPAN IEEE 802. 15 là bộ tiêu chuẩn thứ 15 thuộc họ IEEE 802 Bộ tiêu chuẩn này chuyên về Wireless PAN (Personal Area Network) Nhóm làm việc IEEE 802. 15 bao gồm 7 nhóm làm... giải tán IEEE 802. 7 Broadband LAN using Coaxial Cable Đã giải tán IEEE 802. 8 Fiber Optic TAG Đã giải tán IEEE 802. 9 Integrated Services LAN Đã giải tán IEEE 802. 10 Interoperable LAN Security Đã giải tán IEEE 802. 11 Wireless LAN (Wi-Fi certification) IEEE 802. 12 Công nghệ 100 Mbits/s plus IEEE 802. 13 Không sử dụng IEEE 802. 14 IEEE 802. 15 Wireless PAN IEEE 802. 15.1 Bluetooth certification IEEE 802. 15.4... IEEE 802 hiện có 3 tiêu chuẩn được chuẩn hóa: ü Tiêu chuẩn 802- 2001 IEEE cho các mạng LAN và MAN: tổng quan và kiến trúc chung, tiêu chuẩn này là một phần của họ tiêu chuẩn 802 LAN/MAN và nêu tổng quan về họ giao thức này Đồng thời định nghĩa sự tuân thủ với họ tiêu chuẩn IEEE 802, mô tả mối quan hệ của các tiêu chuẩn IEEE 802 với mô hình tham chiếu OSI và mối quan hệ của những tiêu chuẩn này với các... certification IEEE 802. 16 Broadband Wireless Access (WiMAX certification) IEEE 802. 16e (Mobile) Broadband Wireless Access IEEE 802. 17 Resilient packet ring IEEE 802. 18 Radio Regulatory TAG IEEE 802. 19 Coexistence TAG IEEE 802. 20 Mobile Broadband Wireless Access IEEE 802. 21 Media Independent Handoff IEEE 802. 22 Wireless Regional Area Network Bảng 1.1: Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802 1.2.3 Quan... nhằm cung cấp và tạo ra một mạng truyền thông đa dạng (rich communication) IEEE 802. 20 cùng với IEEE 802. 16m, IEEE 802. 22 được xem là những công nghệ tiền 4G -34- Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802. 11 và công nghệ Wifi 2.2.5 GVHD: ThS Ngô Hán Chiêu IEEE 802. 21 IEEE 802. 21 là một tiêu chuẩn IEEE mới còn đang trong quá trình phát triển Tiêu chuẩn này hỗ trợ các thuật toán cho phép chuyển giao liền mạng giữa các... Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802. 11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS Ngô Hán Chiêu NỘI DUNG 1 Chương I: Tổng quan về tổ chức IEEE và họ chuẩn IEEE 802 Trong chương này sẽ trình bày tổng quan về tổ chức IEEE và các họ chuẩn IEEE 802 cũng như các thông tin liên quan đến họ chuẩn này Mục đích thấy được: ü Sơ lược về tổ chức IEEE và họ tiêu chuẩn IEEE 802 ü Các bộ tiêu chuẩn đã và đang được chuẩn hóa Phạm vi: Không... trường ü Chuẩn IEEE 802. 1F-1993 (R2004) nói về các định nghĩa và các thủ tục chung cho thông tin quản lý IEEE 802 ü Chuẩn IEEE 802. 1D-2004 về cầu nối điều khiển truy nhập môi trường (MAC) -17- Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802. 11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS Ngô Hán Chiêu ü Chuẩn IEEE 802. 1G, 1998 nói về kỹ thuật thông tin, viễn thông và quá trình trao đổi thông tin giữa các hệ thống ü Chuẩn IEEE 802. 1X-2001... chuẩn IEEE 802 được bảo trì bởi LMSC (Ban Tiêu Chuẩn LAN/MAN IEEE 802) được thành lập năm 1980 LMSC đã phát triển rất nhiều tiêu chuẩn cho mạng LAN/MAN trong đó phổ biến nhất là các tiêu chuẩn dành cho họ Ethernet, Token Ring, mạng LAN không dây Mỗi lĩnh vực có một Working Group độc lập tập trung nghiên cứu -13- Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802. 11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS Ngô Hán Chiêu Họ chuẩn IEEE 802. .. WiMAX thay thế 3G1ở1những1khu1vực1thưa1dân1cư -33- Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802. 11 và công nghệ Wifi GVHD: ThS Ngô Hán Chiêu Hình 2.7: Minh họa ứng dụng của WiMAX Mobile 2.2.4 IEEE 802. 20 IEEE 802. 20 hay là MBWA (Mobile Broadband Wireless Access) Chuẩn này bắt nguồn từ mạng Wi-Fi, chuyển qua các tiêu chuẩn cũ như IEEE 802. 16e, IEEE 802. 16m Tiêu chuẩn này có thể hỗ trợ ngay cả khi đang di chuyển với tốc . 3.4.1. IEEE 802. 11 56 3.4.2. IEEE 802. 11b 57 3.4.3. IEEE 802. 11a 57 3.4.4. IEEE 802. 11d 58 3.4.5. IEEE 802. 1x (Tbd) 58 3.4.6. IEEE 802. 11i 58 3.4.7. IEEE. họ chuẩn IEEE 802. Bên cạnh đó, tài liệu cũng đi sâu tìm hiểu về tiêu chuẩn IEEE 802. 11, một trong những bộ tiêu chuẩn quan trọng trong họ chuẩn IEEE 802.