Nội dung

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Tác giả: Nguyễn Thái Hà (chủ biên). Lê Văn Úy. GIÁO TRÌNH Công nghệ mạng không dây (Lưu hành nội bộ) Hà Nội năm 2012 0 Tuyên bố bản quyền Giáo trình này sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội bộ trong trường cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội không sử dụng và không cho phép bất kỳ cá nhân hay tổ chức nào sử dụng giáo trình này với mục đích kinh doanh. Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình này với mục đích khác hay ở nơi khác đều phải được sự đồng ý bằng văn bản của trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội 1 LỜI GIỚI THIỆU Trong những năm qua, dạy nghề đã có những bước tiến vượt bậc cả về số lượng và chất lượng, nhằm thực hiện nhiệm vụ đào tạo nguồn nhân lực kỹ thuật trực tiếp đáp ứng nhu cầu xã hội. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ trên thế giới, lĩnh vực Công nghệ thông tin nói chung và ngành Quản trị mạng ở Việt Nam nói riêng đã có những bước phát triển đáng kể. Chương trình khung quốc gia nghề Quản trị mạng đã được xây dựng trên cơ sở phân tích nghề, phần kỹ thuật nghề được kết cấu theo các môđun. Để tạo điều kiện thuận lợi cho các cơ sở dạy nghề trong quá trình thực hiện, việc biên soạn giáo trình kỹ thuật nghề theo theo các môđun đào tạo nghề là cấp thiết hiện nay. Mô đun 26: Công nghệ mạng không dây là mô đun đào tạo nghề được biên soạn theo hình thức tích hợp lý thuyết và thực hành. Trong quá trình thực hiện, nhóm biên soạn đã tham khảo nhiều tài liệu Quản trị mạng trong và ngoài nước, kết hợp với kinh nghiệm trong thực tế. Mặc dầu có rất nhiều cố gắng, nhưng không tránh khỏi những khiếm khuyết, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của độc giả để giáo trình được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tháng 02 năm 2012 Nhóm biên soạn 2 MỤC LỤC Đề mục I. Lời giới thiệu II. Mục lục III. Nội dung mô đun Bài 1 Tổng quan về mạng không dây Bài 2 Các tầng mạng không dây Bài 3 Kiến trúc mạng không dây Bài 4 Bảo mật mạng không dây IV. Tài liệu tham khảo Trang 1 2 3 5 21 38 45 60 3 CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN ĐÀO TẠO CÔNG NGHỆ MẠNG KHÔNG DÂY Mã số mô đun : MĐ39 Thời gian mô đun : 75 giờ; ( Lý thuyết 30 giờ, thực hành : 45 giờ) I.VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN - Vị trí: Mô đun được bố trí sau khi sinh viên học xong các mô đun chuyên môn nghề ở trình độ cao đẳng - Tính chất: Là mô đun đào tạo nghề bắt buộc. II. MỤC TIÊU MÔ ĐUN: - Biết được xu hướng sử dụng công nghệ mạng không dây trong thời đại mới; - Thiết kế, xây dựng được các loại mô hình mạng không dây dạng ad-hoc và Infrastructure; - Hiểu được các chuẩn của mạng không dây; - Lắp đặt và cấu hình cho các thiết bị mạng không dây; - Quản lý người dùng, nhóm người dùng và sử dụng được các tài nguyên chia sẻ trên mạng không dây; - Biết được các giải pháp và kỹ thuật sử dụng để bảo mật cho mạng không dây - Các kỹ thuật mở rộng hệ thống mạng không dây. - Bố trí làm việc khoa học đảm bảo an toàn cho người và phương tiện học tập. III. NỘI DUNG MÔ ĐUN : 1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian: Số TT 1 2 3 4 Tên các bài trong mô đun Tổng quan về mạng không dây Các tầng mạng không dây Kiến trúc mạng không dây Bảo mật mạng không dây Cộng Thời gian Tổng Lý Thực số thuyết hành 10 8 2 10 7 3 30 6 22 25 9 15 75 30 42 Kiểm tra* 0 0 2 1 3 YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔ ĐUN/MÔN HỌC 1. Phương pháp đánh giá:  Được đánh giá qua bài viết, kiểm tra vấn đáp hoặc trắc nghiệm, tự luận Phân biệt các chuẩn mạng không dây, kiến trúc mạng không dây, các hình thức bảo mật mạng không dây.  Dựa trên năng lực thực hành : trên cơ sở thực hành thiết lập mạng Adhoc, cấu hình AP; chia sẻ và quản trị được trên mạng không dây, đánh giá kỹ năng qua từng bài thực hành theo yêu cầu. 2. Nội dung đánh giá: - Kiến thức: 4  Nắm được xu hướng sử dụng công nghệ mạng không dây trong thời đại mới  Thiết kế, xây dựng được các loại mô hình mạng không dây dạng ad hoc (là mạng không dây kết nối giữa các thiết bị đầu cuối mà không cần phải dùng các trạm thu phát gốc. Các thiết bị đầu cuối sẽ tự động bắt liên lạc với nhau để hình thành nên một mạng kết nối tạm thời dùng cho mục đích truyền tin giữa các nút mạng với nhau) và Infrastructure ( Là một mạng có cấu trúc gồm các thiết bị không dây và thiết bị thu phát sóng )  Lắp đặt và cấu hình cho các thiết bị mạng không dây  Biết được các giải pháp và kỹ thuật sử dụng để bảo mật cho mạng không dây  Các kỹ thuật mở rộng hệ thống mạng không dây - Kỹ năng:  Thiết kế, xây dựng và cấu hình được một hệ thống mạng không dây.  Cài đặt và cấu hình các chế độ bảo mật cho hệ thống mạng không dây  Chia sẻ dữ liệu trong mạng không dây  Chia sẻ kết nối Internet trong mạng Adhoc - Thái độ:  Cẩn thận, thao tác nhanh chuẩn xác, tự giác trong học tập.  Có ý thức kỷ luật trong học tập, có tinh thần hợp tác, giúp đỡ lẫn nhau 5 Bài 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG KHÔNG DÂY Mã bài : 39.1 Mục tiêu: - Trình bày được khái niệm mạng không dây; - Phân loại được các kiểu mạng không dây; - Thiết lập được các ứng dụng mạng không dây; - Mô tả được các chuẩn mạng không dây. - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính. Nội dung: 1. Lịch sử hình thành mạng không dây. Trong khi việc nối mạng Ethernet hữu tuyến đã diễn ra từ 30 năm trở lại đây thì nối mạng không dây vẫn còn là tương đối mới đối với thị trường gia đình. Trên thực tế, chuẩn không dây được sử dụng rộng rãi đầu tiên, 802.11b, đã được Viện kỹ thuật điện và điện tử Mỹ (Institue of Electric and Electronic Engineers) IEEE phê chuẩn chỉ 4 năm trước đây (năm 1999). Vào thời điểm đó, phần cứng nối mạng không dây còn rất đắt và chỉ những công ty giàu có và có nhu cầu bức thiết mới có đủ khả năng để nối mạng không dây. Một điểm truy nhập (hay trạm cơ sở - Access Point), hoạt động như một cầu nối giữa mạng hữu tuyến và mạng không dây, có giá khoảng 1000 đô la Mỹ vào thời điểm năm 1999, trong khi các card không dây máy khách giành cho các máy tính sổ tay có giá khoảng 300 đô la. Vậy mà bây giờ bạn chỉ phải trả 55 đô la cho một điểm truy nhập cơ sở và 30 đô la cho một card máy khách 802.11b và đó là lý do tại sao mà việc nối mạng không dây lại đang được mọi người ưa chuộng đến vậy. Rất nhiều máy tính sổ tay-thậm chí cả những máy thuộc loại cấu hình thấp-bây giờ cũng có sẵn card mạng không dây được tích hợp, vì vậy bạn không cần phải mua một card máy khách nữa. Mạng không dây là cả một quá trình phát triển dài, giống như nhiều công nghệ khác, công nghệ mạng không dây là do phía quân đội triển khai đầu tiên. Quân đội cần một phương tiện đơn giản và dễ dàng, và phương pháp bảo mật của sự trao đổi dữ liệu trong hoàn cảnh chiến tranh. Khi giá của công nghệ không dây bị từ chối và chất lượng tăng, nó trở thành nguồn kinh doanh sinh lãi cho nhiều công ty trong việc phát triển các đoạn mạng không dây trong toàn hệ thống mạng. Công nghệ không dây mở ra một hướng đi tương đối rẻ trong việc kết nối giữa các trường đại học với nhau thông qua mạng không dây chứ không cần đi dây như trước đây. Ngày nay, giá của công nghệ không dây đã rẻ hơn rất nhiều, có đủ khả năng để thực thi đoạn mạng không dây trong toàn mạng, nếu chuyển hoàn toàn qua sử dụng mạng không dây, sẽ tránh được sự lan man và sẽ tiết kiệm thời gian và tiền bạc của công ty. 6 Hình 39.1 Mạng không dây trong trường học Trong gia đình có thu nhập thấp, mạng không dây vẫn còn là một công nghệ mới mẻ. Bây giờ nhiều người đã tạo cho mình những mạng không dây mang lại thuận lợi trong công việc, trong văn phòng hoặc giải trí tại nhà. Khi công nghệ mạng không dây được cải thiện, giá của sự sản xuất phần cứng cũng theo đó hạ thấp giá thành và số lượng cài đặt mạng không dây sẽ tiếp tục tăng. Những chuẩn riêng của mạng không dây sẽ tăng về khả năng thao tác giữa các phần và tương thích cũng sẽ cải thiện đáng kể. Khi có nhiều người sử dụng mạng không dây, sự không tương thích sẽ làm cho mạng không dây trở nên vô dụng, và sự thiếu thao tác giữa các phần sẽ gây cản trở trong việc nối kết giữa mạng công ty với các mạng khác. Công nghệ WLAN lần đầu tiên xuất hiện vào cuối năm 1990, khi những nhà sản xuất giới thiệu những sản phẩm hoạt động trong băng tần 900Mhz. Những giải pháp này (không được thống nhất giữa các nhà sản xuất) cung cấp tốc độ truyền dữ liệu 1Mbps, thấp hơn nhiều so với tốc độ 10Mbps của hầu hết các mạng sử dụng cáp hiện thời. - Năm 1992, những nhà sản xuất bắt đầu bán những sản phẩm WLAN sử dụng băng tần 2.4Ghz. Mặc dầu những sản phẩm này đã có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn nhưng chúng vẫn là những giải pháp riêng của mỗi nhà sản xuất không được công bố rộng rãi. Sự cần thiết cho việc hoạt động thống nhất giữa các thiết bị ở những dãy tần số khác nhau dẫn đến một số tổ chức bắt đầu phát triển ra những chuẩn mạng không dây chung. Năm 1997, Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) đã phê chuẩn sự ra đời của chuẩn 802.11, và cũng được biết với tên gọi WIFI (Wireless Fidelity) cho các mạng WLAN. Chuẩn 802.11 hỗ trợ ba phương pháp truyền tín hiệu, trong đó có bao gồm phương pháp truyền tín hiệu vô tuyến ở tần số 2.4Ghz. - Năm 1999, IEEE thông qua hai sự bổ sung cho chuẩn 802.11 là các chuẩn 802.11a và 802.11b (định nghĩa ra những phương pháp truyền tín hiệu). Và những thiết bị WLAN dựa trên chuẩn 802.11b đã nhanh chóng trở thành công nghệ không dây vượt trội. Các thiết bị WLAN 802.11b truyền phát ở tần số 2.4Ghz, cung cấp tốc độ truyền dữ liệu có thể lên tới 11Mbps. IEEE 802.11b 7 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. - Năm 2003, IEEE công bố thêm một sự cải tiến là chuẩn 802.11g mà có thể truyền nhận thông tin ở cả hai dãy tần 2.4Ghz và 5Ghz và có thể nâng tốc độ truyền dữ liệu lên đến 54Mbps. Thêm vào đó, những sản phẩm áp dụng 802.11g cũng có thể tương thích ngược với các thiết 2. Định nghĩa mạng không dây WLAN là một loại mạng máy tính nhưng việc kết nối giữa các thành phần trong mạng không sử dụng các loại cáp như một mạng thông thường, môi trường truyền thông của các thành phần trong mạng là không khí. Các thành phần trong mạng sử dụng sóng điện từ để truyền thông với nhau 3. Các thành phần cấu hình mạng WLAN 4. Các chuẩn mạng WLAN Các chuẩn của mạng không dây được tạo và cấp bởi IEEE. + 802.11 : Đây là chuẩn đầu tiên của hệ thống mạng không dây. Chuẩn này chứa tất cả công nghệ truyền hiện hành bao gồm Direct Sequence Spectrum (DSSS), Frequence Hopping Spread Spectrum (FHSS) và tia hồng ngoại. 802.11 là một trong hai chuẩn miêu tả những thao tác của sóng truyền (FHSS) trong hệ thống mạng không dây. Nếu người quản trị mạng không dây sử dụng hệ thống sóng truyền này, phải chọn đúng phần cứng thích hợp cho các chuẩn 802.11. + 802.11b : Hiện là lựa chọn phổ biến nhất cho việc nối mạng không dây; các sản phẩm bắt đầu được xuất xưởng vào cuối năm 1999 và khoảng 40 triệu thiết bị 802.11b đang được sử dụng trên toàn cầu. Các chuẩn 802.11b hoạt động ở phổ vô tuyến 2,4GHz. Phổ này bị chia sẻ bởi các thiết bị không được cấp phép, chẳng hạn như các điện thoại không dây và các lò vi sóng- là những nguồn gây nhiễu đến mạng không dây dùng chuẩn 802.11b. Các thiết bị 802.11b có một phạm vi hoạt động từ 100 đến 150 feet (1 feet = 0,3048m) và hoạt động ở tốc độ dữ liệu lý thuyết tối đa là 11 Mbit/s. Nhưng trên thực tế, chúng chỉ đạt một thông lượng tối đa từ 4 đến 6 Mbit/s. (Thông lượng còn lại thường bị chiếm bởi quá trình xử lý thông tin giao thức mạng và kiểm soát tín hiệu vô tuyến). Trong khi tốc độ này vẫn nhanh hơn một kết nối băng rộng DSL hoặc cáp và đủ cho âm thanh liên tục (streaming audio), 802.11b lại không đủ nhanh để truyền những hình ảnh có độ nét cao. Lợi thế chính của 802.11b là chí phí phần cứng thấp + 802.11a : Vào cuối năm 2001, các sản phẩm dựa trên một chuẩn thứ hai, 802.11a, bắt đầu được xuất xưởng. Không giống như 802.11b, 802.11a hoạt động ở phổ vô tuyến 5 GHz (trái với phổ 2,4GHz). Thông lượng lý thuyết tối đa của nó là 54 Mbit/s, với tốc độ tối đa thực tế từ 21 đến 22 Mbit/s. Mặc dù tốc độ tối đa này vẫn cao hơn đáng kể so với thông lượng của chuẩn 802.11b, phạm vi phát huy hiệu lực trong nhà từ 25 đến 75 feet của nó lại ngắn hơn phạm vi của các sản phẩm theo chuẩn 802.11b. Nhưng chuẩn 802.11a hoạt động tốt trong những khu vực đông đúc: Với một số lượng các kênh không gối lên nhau tăng lên trong dải 5 GHz, bạn có thể triển khai nhiều điểm truy nhập hơn để cung cấp thêm năng lực tổng cộng trong cùng diện bao phủ. Một lợi ích khác mà chuẩn 8 802.11a mang lại là băng thông cao hơn của nó giúp cho việc truyền nhiều luồng hình ảnh và truyền những tập tin lớn trở nên lý tưởng + 802.11g : 802.11g là chuẩn nối mạng không dây được IEEE phê duyệt gần đây nhất (tháng 6 năm 2003). Các sản phẩm gắn liền với chuẩn này hoạt động trong cùng phổ 2,4GHz như những sản phẩm theo chuẩn 802.11b nhưng với tốc độ dữ liệu cao hơn nhiều - lên tới cùng tốc độ tối đa lý thuyết của các sản phẩm theo chuẩn 802.11a, 54 Mbit/s, với một thông lượng thực tế từ 15 đến 20 Mbit/s. Và giống như các sản phẩm theo chuẩn 802.11b, các thiết bị theo chuẩn 802.11g có một phạm vi phát huy hiệu lực trong nhà từ 100 đến 150 feet. Tốc độ cao hơn của chuẩn 802.11g cũng giúp cho việc truyền hình ảnh và âm thanh, lưới Web trở nên lý tưởng. 802.11g thiết kế để tương thích ngược với 802.11b và chúng chia sẻ cùng phổ 2,4GHz. Việc này làm cho các sản phẩm của 2 chuẩn 802.11b và 802.11g có thể hoạt động tương thích với nhau - Chẳng hạn, một máy tính sổ tay với một PC card không dây 802.11b có thể kết nối với một điểm truy nhập 802.11g. Tuy nhiên, các sản phẩm 802.11g khi có sự hiện diện của các sản phẩm 802.11b sẽ bị giảm xuống tốc độ 802.11b. Trong khi các mạng 802.11a không tương thích với các mạng 802.11b hay 802.11g, các sản phẩm bao gồm một sự kết hợp của phổ vô tuyến 802.11a và 802.11g sẽ cung cấp những thứ tốt nhất. Đây là một tin tốt lành cho chuẩn 802.11a; trong môi trường gia đình, nơi mà tín hiệu vô tuyến cần phải xuyên qua nhiều bức tường và vật cản, chỉ một mình tính năng 802.11g có thể sẽ ít được lựa chọn bởi vì phạm vi hoạt động ngắn hơn của nó.