Đề tài: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

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.

Tiêu chuẩn IEEE 802.11 và công nghệ Wifi

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.

➤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:
➥ Sơ lược về tổ chức IEEE và họ tiêu chuẩn IEEE 802.
➥ Các bộ tiêu chuẩn đã và đang được chuẩn hóa.
Phạm vi: Không đi sâu vào chi tiết về tổ chức IEEE và các tiêu chuẩn cụ thể, mà chỉ nêu lên
khái niệm sơ lược, cách tiếp cận cũng như hiện trạng của các tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802.

1.1. Giới thiệu về tổ chức IEEE
IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers nghĩa là "Học Viện kỹ nghệ Điện và Điện Tử") (phát âm trong tiếng Anh như i triple e), là tổ chức chuyên môn kỹ thuật lớn nhất trên thế giới với mục tiêu thúc đẩy sự sáng tạo và chuyên ngành công nghệ vì lợi ích con người, được thành lập vào năm 1884 bởi một số các chuyên gia điện như Thomas Edison, Alexander Graham Bell…ở New York, Mỹ. Tổ chức này chính thức hoạt động đầu năm 1963. IEEE là tổ chức hàng đầu trong các lĩnh vực từ các hệ thống không gian vũ trụ, máy tính và viễn thông đến kỹ thuật hóa sinh, năng lượng điện, điện tử tiêu dùng… với 39 hội chuyên ngành. IEEE đang ngày càng lớn mạnh, hiện nay đã có 380.000 hội viên là các nhà khoa học, các nhà giáo dục, các chuyên gia đầu ngành, các kỹ sư trong nhiều ngành nghề từ hơn 150 nước, hoạt động trong 325 chi hội ở 10 vùng lãnh thổ trên toàn thế giới. Với 1300 tiêu chuẩn đã ban hành và hơn 400 tiêu chuẩn đang được soạn thảo. IEEE còn là cơ quan phát triển các tiêu chuẩn quốc tế hàng đầu trong các lĩnh vực viễn thông, công nghệ thông tin, thiết bị sản xuất năng lượng và dịch vụ,…

Tổ chức IEEE đã thành lập một ủy ban chuẩn hóa riêng cho mạng LAN/MAN được gọi là IEEE 802. Ủy ban này đã tiến hành chuẩn hóa các thành phần cũng như từng chi tiết trong cấu trúc mạng LAN/MAN và các quá trình kết nối giữa chúng. Các tiêu chuẩn do ủy ban này chuẩn hóa được chia thành các nhóm nhỏ, tương ứng với từng lĩnh vực của các chuẩn đó. Ủy ban chuẩn hóa mạng LAN/MAN IEEE 802 có một nguyên tắc cơ bản là duy trì và khuyến khích sử dụng các chuẩn hóa IEEE/ANSI và các chuẩn tương ứng IEC/ISO JTC trong lớp 1 và lớp 2 của mô hình tham chiếu OSI. Ủy ban này gặp nhau ít nhất 3 lần một năm từ khi được thành lập năm 1980. Theo yêu cầu của một số nước thành viên, tập các chuẩn IEEE 802 được quốc tế hóa trong chuẩn JTC1. Tập các chuẩn này được biết đến với ký hiệu là 802.xxx và các chuẩn tương ứng của JTC1 được kí hiệu là 8802-nm. IEEE 802 quan niệm khái niệm “local” (trong LAN) nghĩa là các khu trường học, cơ quan,… còn khái niệm “metropolitan” (trong MAN) nghĩa là trong một thành phố, đô thị.

Trong họ chuẩn IEEE 802, IEEE đã đưa ra các chuẩn về công nghệ Ethernet đầu tiên, các công nghệ về mạng LAN không dây (Wireless LAN, WPAN, WiMAX),…

1.2. Các tiêu chuẩn IEEE
1.2.1. Giới thiệu
IEEE 802 là các họ chuẩn IEEE dành cho các mạng LAN và mạng MAN. Cụ thể hơn, các chuẩn IEEE 802 được giới hạn cho các mạng mang gói tin có kích thước đa dạng. (Khác với các mạng này, dữ liệu trong các mạng cell-based được truyền theo các đơn vị nhỏ có cùng kích thước được gọi là cell. Các mạng Isochronous, nơi dữ liệu được truyền theo một dòng liên tục các octet, hoặc các nhóm octet, tại các khoảng thời gian đều đặn, cũng nằm ngoài phạm vi của chuẩn này).
Các dịch vụ và giao thức đặc tả trong IEEE 802 ánh xạ tới hai tầng thấp (tầng liên kết dữ liệu và tầng vật lý của mô hình 7 tầng OSI). Thực tế, IEEE 802 chia tầng liên kết dữ liệu OSI thành hai tầng con LLC (điều khiển logic liên kết) và MAC (điều khiển truy cập môi trường truyền). Cụ thể, ta có thể liệt kê như sau:
➥ Tầng liên kết dữ liệu o Tầng con LLC o Tầng con MAC
➥ Tầng vật lý

Họ 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.

Họ chuẩn IEEE 802 hiện có 3 tiêu chuẩn được chuẩn hóa:
➥ 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 giao thức lớp cao hơn. Tiêu chuẩn này cũng đưa ra một kiến trúc chuẩn về địa chỉ LAN MAC và sự nhận dạng các giao thức chung, riêng và chuẩn.
➥ Tiêu chuẩn IEEE 802a-2003 cho mạng LAN và MAN nói về các loại Ethernet cho
các loại giao thức khác nhau và triển khai đặc thù của từng nhà cung cấp thiết bị.
➥ Tiêu chuẩn IEEE 802b-2004 cho mạng LAN và MAN nói về quá trình đăng ký và
nhận dạng các mục tiêu.
➥ P802/D29 (C/LM) nói về tổng quan và kiến trúc của mạng LAN và MAN. Trong dự án này nhằm điểm lại các chuẩn có liên quan đã xuất bản trước đó cũng như thảo luận về các chuẩn này.

1.2.2. Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802

IEEE là tổ chức đi tiên phong trong lĩnh vực chuẩn hóa mạng cục bộ với dự án IEEE 802 bất đầu được triển khai và kết quả là hàng loạt chuẩn họ IEEE 802 ra đời, tạo nền tảng quan trọng cho việc thiết kế và cài đặt mạng cục bộ trong thời gian qua. Vị trí của họ chuẩn này càng cao hơn khi ISO đã xem xét và tiếp nhận chúng thành chuẩn quốc tế mang tên ISO 8802.x. Đến nay họ IEEE 802 bao gồm các bộ tiêu chuẩn sau:

Bảng 1.1: Các bộ tiêu chuẩn thuộc họ chuẩn IEEE 802

1.2.3. Quan hệ giữa các chuẩn IEEE và mô hình OSI
Ngoài mô hình OSI dùng cho việc chuẩn hóa các mạng nói chung, việc chuẩn hóa mạng
LAN/MAN cũng đã được thực hiện trong một khoảng thời gian dài. Do đặc trưng riêng, việc chuẩn hóa mạng LAN/MAN chỉ được thực hiện trên hai tầng thấp nhấp, tương ứng với tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu trong mô hình OSI.

Hình 1.1: Mô hình phân tầng của mạng LAN
Trong LAN, tầng liên kết dữ liệu được chia làm hai tầng con: LLC và MAC. LLC đảm bảo tính độc lập của việc quản lý các liên kết dữ liệu với đường truyền vật lý và phương pháp truy cập đường truyền MAC. Tầng con LLC trùng với nhiều môi trường truyền vật lý khác nhau (chẳng hạn
Ethernet, token ring, WLAN). Trong khi đó, MAC quản lý truy cập đường truyền, hoạt động với vai trò một giao diện giữa tầng con LLC và tầng vật lý của mạng.
Hình 1.2 sau sẽ mô tả sẽ so sánh vị trí tương đối của một số chuẩn IEEE 802.x trên khi so sánh với mô hình OSI:

Hình 1.2: Quan hệ giữa một số chuẩn IEEE và mô hình OSI
Hình 1.3 sẽ mô tả các thí dụ khác nhau về cách tiếp cận của tổ chức IEEE đối với mô hình OSI

Hình 1.3: Các thí vụ về cách tiếp cận đối với mô hình OSI
2. Chương II: Một số chuẩn thông dụng trong họ chuẩn IEEE 802
Trong chương này sẽ trình bày chung về các bộ tiêu chuẩn trong họ chuẩn IEEE 802 và nhấn mạnh một số chuẩn quan trọng, được áp dụng rộng rãi trong cuộc sống.
Mục đích thấy được:
➥ Sơ lược về các bộ tiêu chuẩn thuộc họ IEEE 802.
➥ Đặc điểm, tính chất của các bộ tiêu chuẩn quan trọng.
Phạm vi: Không đi sâu vào chi tiết các chuẩn thông thường, không quan trọng. Trong khi đó, đào sâu vào các chuẩn quan trọng, có ứng dụng rộng rãi.

2.1. Chuẩn hóa mạng LAN/MAN hữu tuyến
Bao gồm các bộ chuẩn IEEE 802.1, .2, .3, .4, .5, .6, .9, .12, .14, .17. Những bộ chuẩn này chủ yếu chuẩn hóa về mạng LAN/MAN hữu tuyến, về công nghệ Ethernet cũng như các phương thức truy nhập và báo hiệu vật lý cho các cho các công nghệ mạng LAN/MAN hữu tuyến gồm: Token Bus, Token Ring, DQDB, các dịch vụ tích hợp, ưu tiên theo yêu cầu.

Cụ thể như sau:
2.1.1. IEEE 802.1 - các giao thức LAN tầng cao
IEEE 802.1 là chuẩn đặc tả kiến trúc mạng, kết nối giữa các mạng và việc quản trị mạng đối với các mạng cục bộ. Tiêu chuẩn IEEE 802.1 được phát triển cho các lĩnh vực sau: kiến trúc mạng LAN/WAN, kết nối giữa các mạng LAN, mạng MAN và các mạng lưới rộng khu vực khác, bảo mật, tổng thể mạng lưới quản lý và giao thức các lớp phía trên MAC và LLC.
Trong họ tiêu chuẩn này hiện đã có nhiều chuẩn cụ thể cho từng vấn đề như:
➥ Chuẩn IEEE P802.1AB/D10 là phiên bản nháp hiện chưa được thông qua nói về các
trạm và quá trình khám phá điều khiển truy nhập môi trường.  Chuẩn IEEE 802.1F-1993 (R2004) nói về các định nghĩa và các thủ tục chung cho
thông tin quản lý IEEE 802  Chuẩn IEEE 802.1D-2004 về cầu nối điều khiển truy nhập môi trường (MAC).
➥ Chuẩn IEEE 802.1G, 1998 nói về kỹ thuật thông tin, viễn thông và quá trình trao đổi
thông tin giữa các hệ thống.
➥ Chuẩn IEEE 802.1X-2001 nói về điều khiển truy nhập mạng dựa vào cổng.
➥ Chuẩn IEEE P802.1X/D11 là phiên bản nháp hiện vẫn chưa được thông qua cũng nói
về điều khiển truy nhập mạng dựa trên cổng.
➥ P802.1t/D10 (C/LM) là chuẩn về kỹ thuật thông tin, viễn thông và trao đổi thông tin giữa các hệ thống – mạng LAN và mạng MAN-các đặc tính chung - phần 3: các cầu nối điều khiển truy nhập môi trường (MAC)- các hiệu chỉnh về kỹ thuật và nội dung.
➥ P802.1w/D10 (C/LM) chuẩn này cũng như chuẩn P802.1t/D10 ở trên, tuy nhiên phần
này nói về quá trình cấu hình lại nhanh.
➥ P802.1X/D11(C/LM) nói về điều khiển truy nhập mạng dựa trên cổng.
➥ P802.1y (C/LM) nói về cầu nối điều khiển truy nhập môi trường trong mạng LAN/MAN - bản sửa đổi thứ 3: Các hiệu chỉnh về nội dung và kỹ thuật và được thông qua vào tháng 12 năm 2005.
➥ P802.1aa (C/LM) nói về điều khiển truy nhập mạng dựa trên cổng trong mạng LAN
và mạng MAN

2.1.2. IEEE 802.2 – điều khiển liên kết logic (LLC)

IEEE 802.2 là chuẩn đặc tả tầng LLC (dịch vụ, giao thức) của mạng LAN.
Có 3 kiểu giao thức LLC chính được định nghĩa:
ü LLC type 1: Là giao thức kiểu không liên kết, không báo nhận.
ü LLC type 2: Là giao thức kiểu có liên kết.
ü LLC type 3: Là giao thức dạng không liên kết, có báo nhận.
Các giao thức này được xây dựng dựa theo phương thức cân bằng của giao thức HDLC và có các khuôn dạng dữ liệu và các chức năng tương tự, đặc biệt là trong trường hợp LLC – type 2.
Hiện tại, bộ tiêu chuẩn này không còn hoạt động nữa.

2.1.3. IEEE 802.3 – tiêu chuẩn cho công nghệ Ethernet

Với đòi hỏi nối mạng các máy tính với nhau, mạng LAN đã ra đời. Cùng với đó là các bộ giao thức cho phép kết nối LAN (FDDI, TokenRing,…) ra đời theo tuy nhiên phát triển nhất vẫn là Ethernet.
Ethernet là một họ lớn và đa dạng gồm các công nghệ mạng dựa khung dữ liệu (frame-based) dành cho mạng LAN. Ethernet định nghĩa một loạt các chuẩn nối dây và phát tín hiệu cho tầng vật lý, hai phương tiện để truy nhập mạng tại phần MAC (điều khiển truy nhập môi trường truyền dẫn) của tầng liên kết dữ liệu (data-link), và một định dạng chung cho việc đánh địa chỉ.
Ethernet và mô hình kiến trúc cơ bản đã được hình thành vào những năm 1970 và trở thành công nghệ chủ đạo để xây dựng mạng LAN vào những năm 1980. Trải qua hơn hai thập kỷ phát triển, với mục tiêu xuyên suốt là xây dựng một giao diện mềm dẻo, có độ linh hoạt và tin cậy lớn, giảm giá thành lắp đặt mạng, thuận tiện cho việc vận hành và bảo dưỡng, đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng cao của mạng chuyển mạch gói, Ethernet ngày nay đã trở nên phổ biến trong các điểm tập trung lưu lượng của mạng Internet, và tại các kết nối của các máy tính trong mạng văn phòng. Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, tốc độ Ethernet đã được cải thiện từ Mbps lên Gbps. Song song với nó, cấu hình mạng máy tính sử dụng công nghệ Ethernet cũng đã phát triển từ cấu trúc bus dùng chung lên cấu trúc mạng chuyển mạch hình sao. Đây là những nhân tố quan trọng để xây dựng các mạng máy tính có dung lượng cao, chất lượng cao, hiệu suất cao, đáp ứng được những đòi hỏi ngày càng khắt khe của yêu cầu về chất lượng (QoS).
Do đó, Ủy ban IEEE 802 đã chuẩn hóa Ethernet thành IEEE 802.3. IEEE 802.3 quy định các phương thức truy nhập và báo hiệu vật lý cho các kỹ thuật mạng MAN và LAN hữu tuyến theo CSMA/CD. Theo đó, cấu trúc mạng hình sao, hình thức nối dây cáp xoắn (twisted pair) của Ethernet đã trở thành công nghệ LAN được sử dụng rộng rãi nhất từ thập kỷ 1990 đến nay. Nó đã thay thế các chuẩn LAN cạnh tranh khác như Ethernet cáp đồng trục (coaxial cable), Token Ring, FDDI và ARCNET.
Với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, tốc độ kết nối trong Ethernet không ngừng được nâng cao. Vào năm 1995, Fast Ethernet ra đời, IEEE dùng 802.3u để quy chuẩn cho các tiêu chí có liên quan đến Fast Ethernet. Tiếp đến là 802.3z (10Gbps qua cáp quang), 802.3ab (10 Gbps qua cáp UTP), 802.3ae(10Gbps),..
Hiện có 4 tiêu chuẩn nói về mạng LAN/MAN thuộc họ này.  Chuẩn IEEE 802.3-2002 nói về kỹ thuật thông tin, viễn thông và sự trao đổi thông
tin giữa các hệ thống – mạng LAN và mạng MAN.
➥ Chuẩn IEEE 802.3af-2003, chuẩn này cũng như chuẩn IEEE 802.3-2002 nhưng nói
về công suất thiết bị đầu cuối số liệu (DTE) qua giao diện độc lập với môi trường (MDI).
➥ Chuẩn IEEE 802.3aj-2003, chuẩn này cũng như hai chuẩn trên nhưng phần này nói
về quá trình bảo dưỡng trong mạng.
➥ Chuẩn 802.3ak-2004, chuẩn này nói về các tham số quản lý và lớp vật lý cho hoạt
động tại tốc độ 10 Gb/s, loại 10GBase-CX4.  P802.3ah (C/LM) về kỹ thuật thông tin - viễn thông và quá trình trao đổi thông tin
giữa các hệ thống – mạng LAN và mạng MAN.
➥ P1802.3/D3.2 (C/LM) nói về phương pháp kiểm tra phù hợp cho các chuẩn của IEEE
về mạng LAN và MAN.
Tuy nhiên, trong những năm gần đây, Wi-Fi dạng LAN không dây được chuẩn hóa bởi bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11 đã được sử dụng bên cạnh hoặc thay thế cho Ethernet trong nhiều cấu hình mạng.
Một số thông tin thêm về các quy định về mạng khung dữ liệu IEEE 802.3 quy định một số loại mạng có đường truyền vật lý như sau:

Hình 2.1: Một số loại mạng Ethernet với đường truyền vật lý
Ví dụ về một mạng Ethernet:

Hình 2.2: Ví dụ về một mạng Ethernet

2.1.4. IEEE 802.4, .5, .6, .9, .12, .14

Các phương thức truy nhập và báo hiệu vật lý cho các cho các công nghệ mạng MAN/LAN hữu tuyến gồm: Token Bus, Token Ring, DQDB, các dịch vụ tích hợp, ưu tiên theo yêu cầu.
Những chuẩn như 802.4, 802.5, 802.6, 802.9 và 802.12 hiện đang bị lãng quên và không hoạt động còn 802.14 vừa bị giải tán.
Một số thông tin về các chuẩn này:
➥ IEEE 802.4
IEEE 802.4 là chuẩn đặc tả mạng cục bộ với tình trạng bus sử dụng token để điều khiển truy
cập đường truyền. IEEE 802.4 cũng bao gồm cả tầng vật lý và tầng con MAC với các đặc tả sau:
- Đặc tả dịch vụ MAC
- Giao thức MAC
- Đặc tả dịch vụ tầng vật lý
- Đặc tả đường truyền
Nguyên lý phương pháp truy nhập có điều khiển: Để cấp phát quyền truy nhập đường truyền cho các trạm đang có nhu cầu truyền dữ liệu, một token được lưu chuyển trên một vòng logic thiết lập bởi các trạm đó. Token là đơn vị dữ liệu đặc biệt dùng để cấp phát quyền truyền dữ liệu. Các đối tượng có nhu cầu truyền dữ liệu sẽ “bắt tay” với nhau tạo thành một vòng logic và token sẽ được lưu truyền trong vòng logic này. Sau khi truyền xong data hoặc hết thời gian cầm token thì token được chuyển sang trạm kế tiếp trong vòng logic. Đây thực chất là phương pháp thâm nhập mạng theo kiểu phát tán tín hiệu thăm dò token qua các trạm và đường truyền bus.
➥ IEEE 802.5
IEEE 802.5 là chuẩn đặc tả mạng LAN với hình trạng vòng sử dụng thẻ bài để điều khiển truy
cập đường truyền. IEEE 802.5 cũng bao gồm cả tầng vật lý và tầng con MAC với các đặc tả sau:
- Đặc tả dịch vụ MAC.
- Giao thức MAC.
- Đặc tả thực thể tầng vật lý.
- Đặc tả nối trạm.
Nguyên lý: IEEE 802.5 dùng cho mạng dạng xoay vòng và trên cơ sở dùng tín hiệu thăm dò token. Mỗi trạm khi nhận được tín hiệu thăm dò token thì tiếp nhận token và bắt đầu quá trình truyền thông tin dưới dạng các frame. Phương pháp xâm nhập mạng này quy định nhiều mức ưu tiên khác nhau cho toàn mạng và cho mỗi trạm, việc quy định này vừa do người thiết kế vừa do người sử dụng tự quy định.
➥ IEEE 802.6
IEEE 802.6 là chuẩn đặc tả một mạng tốc độ cao nối kết nhiều LAN thuộc các khu vực khác nhau của một đô thị. Mạng này sử dụng cáp quang với hình trạng dạng bus kép (dual-bus), vì thế còn được gọi là DQDB. Lưu thông trên mỗi bus là một chiều và khi cả cặp bus cùng hoạt động sẽ tạo thành một cấu hình chịu lỗi. Phương pháp điều khiển truy cập dựa theo một giải thuật xếp hàng phân tán có tên là QPDS (Queued-Packet, Distributed-Switch).
Đây là một cải tiến của một tiêu chuẩn cũ hơn (được tạo bởi ANSI) mà nó sử dụng cấu trúc mạng FDDI. Các tiêu chuẩn dựa trên FDDI bị thất bại do thực hiện tốn kém và thiếu tính tương thích với các chuẩn LAN hiện hành. Các tiêu chuẩn IEEE 802.6 sử dụng DQDB nên nó hổ trợ lên tới 150 Mbit/s tốc độ truyền tải. Tiêu chuẩn này không thành công, chủ yếu là do tiêu chuẩn FDDI mà nó dựa theo cũng không thành công.
➥ IEEE 802.9
IEEE 802.9 là chuẩn đặc tả một mạng tích hợp dữ liệu và tiếng nói bao gồm 1 kênh dị bộ 10 Mbps cùng với 95 kênh 64 Kbps. Giải thông tổng cộng 16 Mpbs. Chuẩn này được thiết kế cho các môi trường có lưu lượng lưu thông lớn và cấp bách. Tiêu chuẩn này thường được gọi là isoEthernet. Có một số nhà cung cấp hổ trợ cho isoEthernet, nhưng nó bị mất thị trường do việc phát triển nhanh chóng của Fast Ethernet và các nhóm làm việc phát triển bộ tiêu chuẩn này đã giải tán.
➥ IEEE 802.12
IEEE 802.12 là chuẩn đặc tả mạng cục bộ dựa trên công nghệ được đề xuất bởi AT&T, IBM và HP, gọi là 100 VG – AnyLAN. Mạng này sử dụng hình trạng mạng hình sao và một phương pháp truy cập đường truyền có điều khiển tranh chấp. Khi có nhu cầu truyền dữ liệu, trạm sẽ gởi yêu cầu đến hub và trạm chỉ có thể truyền dữ liệu khi được hub cho phép.
Chuẩn này nhằm cung cấp một mạng tốc độ cao (100 Mbps và có thể lớn hơn) có thể hoạt động trong các môi trường hỗn hợp Ethernet và Token Ring, bởi thế nó chấp nhận của hai dạng khung. 100VG – AnyLAN là đối thủ cạnh tranh đáng gờm của 100BASE-T (Fast Ethernet) nhờ một số tính năng nổi trội hơn, chẳng hạn về khoảng cách đi cáp tối đa cho phép.
➥ IEEE 802.14
Vào những năm 1990, Ủy ban IEEE 802 thành lập một tiểu ban (802.14) để phát triển một tiêu chuẩn cho các hệ thống modem cáp. Trong khi tiến bộ đáng kể, nhóm này bị giải tán khi các nhà điều hành hệ thống Bắc Mỹ đã ủng hộ các đặc điểm kỹ thuật mới mẻ, non trẻ hơn là DOCSIS.
2.1.5. IEEE 802.17
IEEE 802.17 hay là RPR (Resilient Packet Ring), giao thức lớp MAC đang được IEEE chuẩn hóa, là giải pháp cho vấn đề bùng nổ nhu cầu kết nối tốc độ cao và chi phí thấp trong khu vực thành phố. Bằng cách ghép thống kê gói IP truyền trên hạ tầng vòng sợi quang, có thể khai thác hiệu quả dạng vòng quang và tận dụng ưu điểm truyền gói như Ethernet. Khi có lỗi node hay liên kết xảy ra trên vòng sợi quang, RPR thực hiện chuyển mạch bảo vệ thông minh để đổi hướng lưu lượng đi xa khỏi nơi bị lỗi với độ tin cậy đạt tới thời gian nhỏ hơn 50 ms.
RPR sử dụng vòng song hướng gồm hai sợi quang truyền ngược chiều nhau, cả hai vòng đồng thời được sử dụng để truyền gói dữ liệu và điều khiển. RPR cho phép nhà cung cấp dịch vụ giảm chi phí thiết bị phần cứng cũng như thời gian và chi phí của việc giám sát mạng. Trong RPR không có khái niệm khe thời gian, toàn bộ băng thông được ấn định cho lưu lượng. Bằng cách tính toán khả năng mạng và dự báo yêu cầu lưu lượng, RPR ghép thống kê và phân phối công bằng băng thông (fairness) cho các node trên vòng để tránh tắc nghẽn có thể mang lại lợi ích hơn nhiều so với vòng SDH/SONET dựa trên ghép kênh phân chia theo thời gian.
RPR là giao thức lớp MAC vận hành ở lớp 2 của mô hình OSI, nó không nhận biết lớp 1 nên độc lập với truyền dẫn nên có thể làm việc với WDM, SDH hay truyền dẫn dựa trên Ethernet (sử dụng GBIC - Gigabit Interface Converter). Ngoài ra, RPR đi từ thiết bị đa lớp đến dịch vụ mạng thông minh lớp 3 như MPLS. MPLS kết hợp thiết bị rìa mạng IP lớp 3 với thiết bị lớp 2 như ATM, Frame Relay. Sự kết hợp độ tin cậy và khả năng phục hồi của RPR với ưu điểm quản lý lưu lượng và khả năng mở rộng của MPLS VPN và MPLS TE được xem là giải pháp xây dựng MAN trên thế giới hiện nay.
Một nhược điểm của các phiên bản đầu tiên RPR là nó đã không cung cấp tái sử dụng không gian để truyền frame đến từ địa chỉ MAC không có mặt trên vòng. Vấn đề này được giải quyết bởi IEEE 802.17b, trong đó xác định một không gian tầng con tùy chọn (SAS). Điều này cho phép tái sử dụng không gian để truyền frame đến từ địa chỉ MAC không có mặt trong vòng.
Hiện nay RPR là vấn đề khá phức tạp và chưa được chuẩn hoá đầy đủ, nhiều nhà sản xuất có sản phẩm RPR 802.17 nhưng khả năng tương thích giữa sản phẩm của các hãng khác nhau là không chắc chắn.

Hình 2.3: Vòng RPR
2.2. Chuẩn hóa mạng LAN/MAN không dây
Bao gồm các bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11, .15, .16, .20, .21, .22. Những bộ chuẩn này chủ yếu tập trung vào các mạng LAN không dây như các mạng WLAN, WPAN, WRAN, … cũng như quy định và các chuẩn công nghệ như công nghệ WiFi (802.11), Bluetooth, ZigBee (802.15), WiMax (802.16),… Cụ thể như sau:
2.2.1. IEEE 802.11 – công nghệ WiFi – mạng WLAN
IEEE 802.11 là một tập các chuẩn bao gồm các đặc điểm kỹ thuật liên quan đến hệ thống mạng không dây. Chuẩn IEEE 802.11 mô tả một giao tiếp “truyền qua không khí” (tiếng Anh: “over-theair”), sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa một thiết bị không dây và tổng đài hoặc điểm truy cập (access point - AP), hoặc giữa hai hay nhiều thiết bị không dây với nhau(mô hình ad-hoc).
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 việc con như sau:
3 Nhóm 1: WPAN/ Bluetooth – nhóm làm việc chuyên về tiêu chuẩn Bluetooth.
3 Nhóm 2:
3 Nhóm 3: High Rate WPAN
3 Nhóm 4: Low Rate WPAN
3 Nhóm 5: Mesh Networking
3 Nhóm 6: BAN
3 Nhóm 7: VLC
Mạng WPAN (Wireless Personal Area Network) – hay còn gọi là mạng cá nhân không dây được sử dụng để phục vụ truyền thông tin trong những khoảng cách tương đối ngắn. Không giống như mạng WLAN, mạng WPAN có thể liên lạc hiệu quả mà không đòi hỏi nhiều về cơ sở hạ tầng.
Tính năng này cho phép có thêm các hướng giải quyết rẻ tiền, nhỏ gọn mà vẫn đem lại hiệu suất cao trong liên lạc nhất là trong một băng tần eo hẹp.
Trong thời gian khoảng giữa những năm thập kỉ 80 thế kỷ XX, chuẩn IEEE 802.15 ra đời để phục vụ cho nhóm chuẩn WPAN. Nhóm chuẩn này tập trung giải quyết các vấn đề về điều khiển dữ liệu trong những khoảng không gian nhỏ (bán kính 30m). Tính năng của chuẩn mạng WPAN là suy hao năng lượng nhỏ, tiêu tốn ít năng lượng, vận hành trong vùng không gian nhỏ, kích thước bé. Chính vì thế mà nó tận dụng được tốt nhất ưu điểm của kỹ thuật sử dụng lại kênh tần số, đó là
giải quyết được các vấn đề hạn chế về băng tần như hiện nay.
IEEE 802.15 có thể phân ra làm 3 loại mạng WPAN, chúng được phân biệt thông qua tốc độ truyền, mức độ tiêu hao năng lượng và chất lượng dịch vụ (QoS).
3 WPAN tốc độ cao (chuẩn IEEE 802.15.3) phù hợp với các ứng dụng đa phương tiện yêu cầu chất lượng dịch vụ cao.
3 WPAN tốc độ trung bình (chuẩn IEEE 802.15.1 / Bluetooth) được ứng dụng trong các mạng điện thoại đến máy tính cá nhân bỏ túi PDA và có chất lượng dịch vụ QoS phù hợp cho thông tin thoại.
3 WPAN tốc độ thấp (chuẩn IEEE 802.15.4 / LR-WPAN) dùng trong các sản phẩm công nghiệp dùng có thời hạn, các ứng dụng y học chỉ đòi hỏi mức tiêu hao năng lượng thấp, không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin và QoS. Chính tốc độ truyền dữ liệu thấp cho phép LR-WPAN tiêu hao ít năng lượng. Trong chuẩn này thì công nghệ
ZigBee/IEEE802.15.4 chính là một ví dụ điển hình.
Chúng ta sẽ nói rõ thêm về công nghệ ZigBee, một xu hướng của mạng không dây trong điều khiển tự động.
Đặc điểm của công nghệ ZigBee là tốc độ truyền tin thấp, tiêu hao ít năng lượng, chi phí thấp và là giao thức mạng không dây hướng tới các ứng dụng điều khiển từ xa và tự động hóa. Tổ chức IEEE 802.15.4 bắt đầu làm việc với chuẩn tốc độ thấp được một thời gian ngắn thì tiểu ban về ZigBee và tổ chức IEEE quyết định sát nhập và lấy tên ZigBee đặt cho công nghệ mới này. Mục tiêu của công nghệ ZigBee là nhắm tới việc truyền tin với mức tiêu hao năng lượng nhỏ và công suất thấp cho những thiết bị có thời gian sống từ vài tháng đến vài năm mà không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin như Bluetooth. Một điều nổi bật là ZigBee có thể dùng được trong các mạng mắt lưới (mesh network) rộng hơn là sử dụng công nghệ Bluetooth. Các thiết bị không dây sử dụng công nghệ ZigBee có thể dễ dàng truyền tin trong khoảng cách 10-75m tùy thuộc vào môi trường truyền và mức công suất phát được yêu cầu với mỗi ứng dụng. Tốc độ dữ liệu là 250kbps ở dải tần 2.4Ghz (toàn cầu), 40kbps ở dải tần 915Mhz (Mỹ + Nhật) và 20kbps ở dải tần 868Mhz (ở châu Âu).
Các nhóm nghiên cứu ZigBee và tổ chức IEEE đã làm việc với nhau để chỉ rõ toàn bộ các khối giao thức của công nghệ này. IEEE 802.15.4 tập trung nghiên cứu và 2 tầng thấp của giao thức
(tầng vật lý và liên kết dữ liệu). ZigBee còn thiết lập cơ sở cho những tầng cao hơn trong giao thức (từ tầng mạng đến tầng ứng dụng) về bảo mật, dữ liệu, chuẩn phát triển để đảm bảo chắc chắn rằng các khách hàng dù mua sản phẩm từ các hãng sản xuất khác nhau nhưng vẫn theo một chuẩn riêng để làm việc với nhau được mà không tương tác lẫn nhau.
Hiện nay thì IEEE 802.15.4 tập trung vào các chi tiết kỹ thuật của tầng vật lý và tầng con MAC ứng với mỗi loại mạng khác nhau (mạng hình sao, mạng hình cây, mạng mắt lưới). Các phương pháp định tuyến được thiết kế sao cho năng lượng được bảo toàn và độ trễ trong truyền tin là ở mức thấp nhất có thể bằng cách dùng cac khe thời gian đảm bảo (GTSs_guaranteed time slots).
Tính năng nổi bật chỉ có ở công nghệ ZigBee là giảm thiểu được sự hỏng hóc dẫn đến gián đoạn kết nối tại một nút mạng trong mạng mesh. Nhiệm vụ đặc trưng của tầng vật lý gồm có phát hiên chất lượng của đường truyền (LQI) và năng lượng truyền (ED), đánh giá kênh truyền (CCA), giúp nâng cao khả năng chung sống với các loại mạng không dây khác.
Với các tính năng nổi bật như trên, hứa hẹn trong tương lai sẽ xuất hiện công nghệ ZigBee mới với chuẩn IEEE 802.15.4 được phổ biến rộng rãi.

Bảng 2.1 : So sánh ZigBee – Wifi - Bluetooth

Hình 2.4: Các lĩnh vực ứng dụng ZigBee

2.2.3. IEEE 802.16 – công nghệ WiMAX – mạng WMAN
IEEE 802.16 là hệ thống tiêu chuẩn truy cập không dây băng rộng (Broadband Wireless Access Standards) cung cấp đặc tả chính thức cho các mạng MAN không dây băng rộng triển khai trên toàn cầu. Hệ thống tiêu chuẩn này do nhóm làm việc IEEE 802.16 được thành lập năm 1999, nghiên cứu và đề xuất. Nhóm này là một đơn vị của hội đồng tiêu chuẩn LAN/MAN IEEE 802. Họ tiêu chuẩn IEEE 802.16 chính thức được gọi là WirelessMAN (WMAN).
Công nghệ WiFi IEEE 802.11 trong vài năm gần đây đã gặt hái được những thành công rực rỡ với minh chứng là nó được triển khai rộng rãi khắp nơi. Hầu như tất cả các máy tính cá nhân, điện thoại thông minh, PDA đều được tích hợp WiFi. Tốc độ dữ liệu của WiFi có thể đạt được 54Mpbs. Tuy nhiên vùng phủ sóng của WiFi chỉ hạn chế ở tằm vài chục đến vài trăm mét. Để đáp ứng nhu cầu phủ sóng xa hơn, công nghệ WiMAX (IEEE 802.16) xuất hiện.
Chuẩn WiMAX đầu tiên ra đời vào tháng 10 năm 2001. Khác với WiFi chỉ sử dụng một băng tần, WiMAX có thể hoạt động trong băng tần từ 2-66 Ghz. Các ứng dụng khác nhau sẽ dùng những băng tần khác nhau để tránh sự giao thoa. Cụ thể, các ứng dụng di động (802.16e) dùng băng tần từ 2-11 GHz. Ở nhiều nước châu Âu, băng tần 3.5 GHz được dành riêng cho WiMAX di động. Các ứng dụngicốiđịnhi(802.16d)1thì1dùng1băng1tần1từ110-661GHz.

Các chuẩn khác nhau của WiMAX  Chuẩn cơ bản 802.16 basic:
Chuẩn 802.16 ban đầu được tạo ra với mục đích là tạo ra những giao diện (interface) không dây dựa trên một nghi thức MAC chung. Kiến trúc mạng cơ bản của 802.16 bao gồm một trạm phát (BS - Base Station) và người sử dụng (SS - Sucriber Station). Trong một vùng phủ sóng, trạm BS sẽ điều khiển toàn bộ sự truyền dữ liệu (traffic). Điều đó có nghĩa là sẽ không có sự trao đổi truyền thông giữa hai SS với nhau. Nối kết giữa BS và SS sẽ gồm một kênh uplink và downlink. Kênh uplink sẽ chia sẻ cho nhiều SS trong khi kênh downlink có đặc điểm broadcast. Trong trường hợp không có vật cản giữa SS và BS (line of sight), thông tin sẽ được trao đổi trên băng tần cao. Ngược lại, thông tin sẽ được truyền trên băng tần thấp để chống nhiễu.
 Các chuẩn bổ sung (amendments) của WiMAX
- 802.16a : Chuẩn này sử dụng băng tần có bản quyền từ 2 – 11 Ghz. Đây là băng tần thu hút được nhiều quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được các chướng ngại trên đường truyền. 802.16a còn thích ứng cho việc triển khai mạng Mesh mà trong đó một thiết bị cuối (terminal) có thể liên lạc với BS thông qua một thiết bị cuối khác. Với đặc tính này, vùng phủ sóng của 802.16a BS sẽ được nới rộng.
- 802.16b: Chuẩn này hoạt động trên băng tần từ 5 – 6 Ghz với mục đích cung ứng dịnh vụ với chất lượng cao (QoS). Cụ thể chuẩn ưu tiên truyền thông tin của những ứng dụng video, thoại, real-time thông qua những lớp dịch vụ khác nhau (class of service).
Chuẩn này sau đó đã được kết hợp vào chuẩn 802.16a.
- 802.16c : Chuẩn này định nghĩa thêm các profile mới cho dãi băng tần từ 10-66GHz với mục đích cải tiến interoperability.
- 802.16d : Có một số cải tiến nhỏ so với chuẩn 802.16a. Chuẩn này được chuẩn hóa 2004. Các thiết bị pre-WiMAX có trên thị trường là dựa trên chuẩn này.
- 802.16e : Đã được chuẩn hóa. Đặc điểm nổi bật của chuẩn này là khả năng cung cấp các dịch vụ di động (vận tốc di chuyển lớn nhất mà vẫn có thể dùng tốt dịch vụ này là 100km/h).
- 802.16j: Bây giờ IEEE đang bắt tay vào chuẩn hóa 802.16j để phục vụ cho việc Relay
(Wimax Mesh network). Để minh họa wimax relay, các bạn có thể xem hình 2.5 đây

Hình 2.5: Wimax Relay
Lợi ích của việc dùng những relay BS đã được liệt kê trong hình 2.5. Có thể kể đến các lợi ích sau:
o Thay vì liên lạc trực tiếp với BS, user có thể liên lạc thông qua nhiều Relay BS với đường truyền tốt hơn và tốc độ cao hơn, hiệu quả truyền cao hơn, v.v…
o Relay BS có thể dùng để tăng vùng phủ sóng của mạng WiMAX (relay BS rẻ hơn lắp đặt BS wimax).
o User sẽ không cần tiêu tốn một năng lượng lớn để liên lạc với BS (tiết kiệm năng lượng tiêu thụ ở thiết bị di động).
- 802.16m: Đang được nghiên cứu và chuẩn hóa. Chuẩn này hướng tới tăng tốc độ truyền của WiMAX lên 1Gbps bằng cách dùng MIMO và các dãy angten.
- Ngoài ra còn có nhiều chuẩn bổ sung khác đang được triển khai hoặc đang trong giai đoạn chuẩn hóa như 802.16g, 802.16f, 802.16h...

Đặc điểm nối bật của WiMAX di động
WiMAX di động cũng có những đặc điểm giống EV-DO hoặc HSxPA nhằm tăng tốc độ truyền thông (data rate). Những đặc điểm đó bao gồm: Mã hóa và điều chế thích nghi (Adaptive Modulation and Coding - AMC), kỹ thuật sữa lỗi bằng dò – lặp (Hybrid Automatic Repeat Request - HARQ), Phân bố nhanh (Fast Scheduling) và chuyển giao mạng (handover) nhanh và hiệu quả.
Không giống như công nghệ 3G dựa trên CDMA được xây dựng nhằm vào dịch vụ thoại,
WiMAX được thiết kế để đáp ứng dịch vụ truyền dữ liệu dung lượng lớn (trong đó có cả dịch vụ thoại VoIP). WiMAX sự dụng kỹ thuật trải phổ SOFDMA và hạ tầng mạng xây dựng trên nền IP.
WiMax cung cấp khả năng kết nối Internet không dây nhanh hơn so với WiFi, tốc độ uplink và downlink cao hơn, sử dụng được nhiều ứng dụng hơn, và quan trọng là vùng phủ sóng rộng hơn, và không bị ảnh hưởng bởi địa hình. WiMAX có thể thay đổi một cách tự động phương thức điều chế để có thể tăng vùng phủ bằng cách giảm tốc độ truyền và ngược lại. Để tăng vùng phủ, chuẩn WiMAX hoặc sử dụng mạng Mesh hoặc sử dụng antenna thông minh hoặc MIMO. Dự liệu truyền trong mạng WiMAX được phân chia thành 5 lớp dịch vụ với những ưu tiên khác nhau nhằm cung ứng QoS. Ngoài ra bảo mật cũng là một đặc điểm vượt trội của WiMAX so với WIFI.

Ứng dụng của WiMAX
Nói tới WiMAX , người ta có thể nghĩ tới rất nhiều giải pháp thay thế mà công nghệ này có thể mang lại. Đó chính là khả năng thay thế đường xDSL giúp tiếp cận nhanh hơn các đối tượng người dùng băng rộng mà không cần phải đầu tư lớn. Đặc biệt WiMAX rất hữu ích để cung cấp dịch vụ băng thông rộng ở những vùng xa xôi mà giải pháp ADSL hoặc cáp quang là rất tốn kém. Ở những nước đang phát triển như Việt Nam, nơi mà Internet băng thông rộng chưa phổ biến, WiMAX là một giải pháp kinh tế. Ngoài ra WiMAX còn giúp việc triển khai WiFi thêm nhanh chóng do các hotspot WiFi sẽ không cần đường leased-line mà sẽ nối trực tiếp với WiMAX BS. Khả năng roaming giữa các dịch vụ Wi-Fi và WiMAX sẽ mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng.

Hình 2.6: Minh họa 1 số ứng dụng last-mile của WiMAX
Để có thể dùng dịch vụ Internet băng thông rộng của WiMAX (fixed WiMAX), nhà cung cấp dịch vụ chỉ cần lắp đặt một ang-ten BS ở giữa khu dân cư. Mỗi người dùng sẽ được cung cấp một ang-ten thu (CPE), lắp trên mái nhà/cửa sổ. CPE có thể được nối trực tiếp với máy vi tính hoặc thông qua một Access Point WiFi. Việc triển khai khá đơn giản, mà giá thành lại thấp hơn nhiều so với công nghệ hiện hành.
Bên cạnh dịch vụ cố định, WiMAX còn cung ứng các dịch vụ di động. Trong tương lai, các thiết bị mobile mà hiện nay được tích hợp WiFi sẽ được tích hợp WiMAX. Khi đó, người dùng có thể kết nối mạng mọi lúc mọi nơi thông qua WiMAX, và đặc biệt là vẫn có thể dùng các dịch vụ giống như những dịch vụ của mạng cellular 3G. Hơn nữa, tốc độ truyền của WiMAX cao hơn hẳn 3G mà giá hứa hẹn sẽ rẻ. Đối với các nhà cung cấp mạng, giá thành của một WiMAX BS rẻ hơn rất nhiều so với giá của một BS UMTS. Do đó, có thể nhà cung ứng mạng 3G sẽ dùng WiMAX thay thế 3G1ở1những1khu1vực1thưa1dân1cư.

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 độ lên đến 250km/h. Trong khi chuyển vùng (roaming) của WiMAX nhìn chung bị giới hạn trong một phạm vi nhất định, thì chuẩn IEEE
802.20 giống như 3G có khả năng hổ trợ chuyển vùng toàn cầu. Ngoài ra, cũng giống như WiMAX, IEEE 802.20 cũng hổ trợ các kỹ thuật QoS nhằm cung cấp những dịch vụ có yêu cầu cao về độ trễ, … Trong mạng IEEE 802.20, việc đồng bộ đường lên và đường xuống đều được thực hiện hiệu quả. Dự kiến, chuẩn IEEE 802.20 tương lai sẽ kết hợp với một số tính năng của IEEE 802.16e và các mạng dữ liệu 3G, 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.
2.2.5. 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 mạng cùng loại cũng như bàn giao giữa các loại mạng khác nhau, cũng hay được gọi là MIH (Media Independent Handover). Tiêu chuẩn này cung cấp thông tin cho phép bàn giao đến và đi từ các mạng GSM, GPRS, WiFi, Bluetooth, IEEE 802.11, IEEE 802.16 thông qua các cơ chế chuyển giao khác nhau.
Các nhóm làm viêc IEEE 802.21 bắt đầu làm việc vào tháng 3 năm 2004. Nhiều hơn 30 công ty đã gia nhập nhóm làm việc. Các nhóm đã sản xuất một dự thảo đầu tiên cho tiêu chuẩn gồm các định nghĩa giao thức. Quá trình bỏ phiếu cũng đã được thực hiện và bản sửa đổi tiếp theo của dự thảo cũng đang được tiến hành phát triển. Trong tương lai sẽ có những tiêu chuẩn thuộc bộ IEEE 802.21 ra đời.
2.2.6. IEEE 802.22 – mạng WRAN
IEEE 802.22 là một tiêu chuẩn cho WRAN (Wireless Regional Area Network) sử dụng khoảng trắng trong phổ tần truyền hình – phổ tần mà TV analog không sử dụng được. Sự phát triển của tiêu chuẩn IEEE 802.22 WRAN là nhằm mục đích sử dụng kỹ thuật vô tuyến để cho phép sử dụng những phổ tần không sử dụng cho dịch vụ phát sóng truyền hình, trên cơ sở không can thiệp vào các phổ tần TV analog. Vùng phủ của công nghệ này có thể lên tầm 40 – 100km, do đó nó mang lại khả năng truy cập băng rộng đến những vùng địa lý khó khăn, khó tiếp cận, những khu vực có mật độ dân số thấp, xa xôi. Điều đó làm cho chuẩn IEEE 802.20 có tiềm năng cho một ứng dụng rộng toàn cầu.
IEEE 802.22 WRAN được thiết kế để hoạt động trong băng tần phát sóng truyền hình trong khi đảm bảo rằng không có nhiễu có hại cho các hoạt động truyền thông hiện tại. Tiêu chuẩn này dự kiến sẽ được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu.
2.3. Chuẩn hóa các thành phần khác
Bao gồm các bộ chuẩn còn lại. Nhiệm vụ chủ yếu tập trung vào các vấn đề về bảo mật mạng cũng như điều phối các mạng với nhau, tránh can thiệp lẫn nhau.
Cụ thể như sau:
2.3.1. IEEE 802.10
IEEE 802.10 là một tiêu chuẩn cho các chức năng bảo mật có thể được sử dụng trong cả hai mạng LAN và MAN. IEEE 802.10 quy định cụ thể việc quản lý an ninh và quản lý chủ chốt, cũng như kiểm soát truy cập, bảo mật dữ liệu và tính toàn vẹn dữ liệu.
Các tiêu chuẩn IEEE 802.10 tạm dừng hoạt động vào tháng 1 năm 2004 và nhóm phát triển tiêu chuẩn này của IEEE 802 bị giải tán. Các giao thức Cisco Inter-Switch Link (ISL) hổ trợ VLAN trên mạng LAN Ethernet và các công nghệ tương tự dựa trên chuẩn IEEE 802.10 phần lớn đã được thay thế bởi IEEE 802.1q. Bảo mật cho mạng không dây thì đang được phát triển sang cho IEEE 802.1i.
2.3.2. IEEE 802.19
IEEE 802.19 hay còn gọi là Coexistence TAG ( Technical AdviSory Group) là một nhóm làm việc trong Ủy ban IEEE 802, nhằm giải quyết các vấn đề “chung sống” giữa các mạng không dây không có giấy phép (tức là các mạng không dây tự phát của người sử dụng). Nhiều chuẩn không dây IEEE 802 sử dụng những phổ tần không có giấy phép và do đó cần giải quyết vấn đề cùng tồn tại. Những thiết bị không dây không có giấy phép có thể hoạt động trong cùng một băng tần không có giấy phép ở cùng một vị trí. Điều này có thể dẫn đến sự can thiệp lẫn nhau giữa hai mạng không dây. (Hai mạng không dây không có giấy phép được cho là cùng tồn tại nếu chúng có thể hoạt
động trong cùng một vị trí địa lý mà không gây nhiễu với nhau đáng kể).
Ví dụ như các chuẩn không dây có thể cùng tồn tại:
 IEEE 802.11 WLAN  IEEE 802.15 WPAN  IEEE 802.16 WMAN  IEEE 802.22 WRAN
3. Chương III: IEEE 802.11 và chuẩn hóa mạng LAN không dây (WLAN)
Phần này đề cập chi tiết, tìm hiểu sâu về các khía cạnh của bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11…Mục đích thấy được tính chất và ứng dụng của các bộ tiêu chuẩn này.
3.1. Giới thiệu bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11

IEEE 802.11 là một tập các chuẩn của tổ chức IEEE bao gồm các đặc tả kỹ thuật liên quan đến hệ thống mạng không dây. Mục đích của chuẩn IEEE 802.11 như IEEE định nghĩa là "để cung cấp kết nối không dây tới các thiết bị, hoặc các trạm tự động mà yêu cầu triển khai nhanh, và xách tay
hoặc cầm tay, hoặc được gắn lên các phương tiện chuyển động bên trong một vùng".
Chuẩn IEEE 802.11 mô tả một giao tiếp "truyền qua không khí" (over-the-air) sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa một thiết bị không dây và tổng đài hoặc điểm truy cập (AP), hoặc giữa 2 hay nhiều thiết bị không dây với nhau (mô hình ad-hoc).
3.2. Kiến trúc của chuẩn IEEE 802.11
3.2.1. Các thành phần kiến trúc
Chuẩn IEEE 802.11 định nghĩa tầng vật lý và tầng MAC cho một mạng WLAN. Chuẩn này định nghĩa ba tầng vật lý khác nhau cho mạng WLAN 802.11, mỗi tầng hoạt động ở một dải tần khác nhau và sử dụng các tốc độ 1 Mbps và 2 Mbps. Thành tố cơ bản của kiến trúc 802.11 là tế bào (cell) với tên gọi trong 802.11 là BSS (được gọi là Tập hợp dịch vụ cơ bản, Basic Service Set).
Mỗi BSS thường gồm một vài máy trạm không dây và một trạm cơ sở trung tâm được gọi là AP (access point). Các máy trạm (có thể di động hoặc cố định) và trạm trung tâm liên lạc với nhau bằng giao thức MAC IEEE 802.11 không dây. Có thể kết nối nhiều trạm AP với nhau bằng mạng hữu tuyến Ethernet hoặc một kênh không dây khác để tạo một hệ thống phân tán (DS – distributed system). Đối với các giao thức ở tầng cao hơn, hệ thống phân tán này như là một mạng 802 đơn.
Các máy trạm dùng chuẩn IEEE 802.11 có thể nhóm lại với nhau để tạo thành một mạng ad hoc - mạng không có điều khiển trung tâm và không có kết nối với "thế giới bên ngoài". Trong trường hợp này, mạng được hình thành tức thời khi một số thiết bị di động tình cờ thấy mình đang ở gần nhau trong khi đang có nhu cầu liên lạc mà không tìm thấy một cơ sở hạ tầng mạng sẵn có tại chỗ (chẳng hạn một BBS 802.11 với một trạm AP). Một ví dụ về mạng ad hoc được hình thành là khi một vài người mang máy tính xách tay gặp nhau tại một bến tầu và muốn trao đổi dữ liệu mà không có một trạm AP ở gần đó. Tương tự trong như mạng Ethernet hữu tuyến 802.3, các máy trạm trong mạng WLAN 802.11 phải phối hợp với nhau khi dùng chung môi trường truyền dẫn (tần số radio). Giao thức MAC có nhiệm vụ điều khiển sự phối hợp này. MAC IEEE 802.11 là giao thức CSMA/CA.
Toàn bộ liên kết lại mạng LAN không dây bao gồm các cell khác nhau, các điểm truy cập và hệ phân phối tương ứng, được xem xét thông qua mô hình OSI, như một mạng đơn chuẩn IEEE 802, và được gọi là Tập hợp dịch vụ được mở rộng (ESS).
Hình 3.1 mô tả một chuẩn mạng LAN IEEE 802.11 tiêu biểu:

Hình 3.1. Mạng WLAN IEEE 802.11 tiêu biểu
Chuẩn cũng định nghĩa khái niệm Portal, đó là một thiết bị liên kết giữa mạng LAN chuẩn IEEE 802.11 và mạng LAN chuẩn IEEE 802 khác. Khái niệm này mô tả về lý thuyết phần chức năng của “cầu chuyển dịch”.
Mặc dù chuẩn không yêu cầu sự cài đặt tiêu biểu tất yếu phải có AP và Portal trên một thực thể vật lý đơn.
3.2.2. Kiến trúc các lớp trong mô hình OSI của chuẩn IEEE 802.11
Chuẩn IEEE 802.11 định nghĩa lớp vật lý (PHY) và lớp điều khiển truy cập môi trường (MAC) cho các mạng WLAN. Nó định nghĩa lớp vật lý hoạt động ở tốc độ dữ liệu 1Mbps và 2 Mbps trong băng tần RF 2.4 GHz và trong hồng ngoại (IR). Nó được mở rộng hai lần vào năm 1999 thành chuẩn IEEE 802.11a định nghĩa lớp vật lý cho băng 5GHz ở tốc độ 54 Mbps, và chuẩn IEEE 802.11b định nghĩa lớp vật lý cho băng tần 2.4 GHz ở tốc độ 5.5 và 11 Mbps.
3.2.2.1. Lớp vật lý
Chuẩn IEEE 802.11 quy định các lớp vật lý như bảng 3.1.
Chuẩn Tần số vô tuyến (RF) Hồng ngoại
(IR) Cơ chế Tốc độ dữ liệu cực đại (Mbps)
IEEE 802.11 2.4 GHz DSSS 2
IEEE 802.11 2.4 GHz FHSS 2
IEEE 802.11 850 - 950 nm IR 2
IEEE 802.11a 5 GHz OFDM 54
IEEE 802.11b 2.4 GHz DSSS 11
Bảng 3.1. So sánh các lớp vật lý của chuẩn IEEE 802.11.
Hệ thống trải phổ nhảy tần FHSS 2.4 GHz và hệ thống IR của chuẩn IEEE 802.11 ít khi được sử dụng. Lớp vật lý OFDM 5 GHz có phạm vi hạn chế (xấp xỉ 15m) nên nó ít được sử dụng. Đa số các sản phẩm hiện tại thực hiện công nghệ trải phổ chuỗi trực tiếp (DSSS) theo chuẩn IEEE 802.11b ở tốc độ dữ liệu lên trên tới 11 Mbps do lợi thế khả năng thực hiện và giá thành của nó.
Mục đích của công nghệ trải phổ là tăng thêm thông lượng và độ tin cậy của truyền dẫn bằng cách sử dụng nhiều dải tần. DSSS hoạt động bằng cách chuyển đổi mỗi bit truyền thành một chuỗi "chip" mà thực chất là một chuỗi số 1 và 0. Sau đó chip này được gửi song song qua một dải tần rộng. Vì sử dụng nhiều dải tần, nên nó tăng cường độ tin cậy truyền dẫn khi có giao thoa. Và mỗi bit được biểu diễn bởi một chuỗi chip, nên nếu phần nào đó của chuỗi chip bị mất vì giao thoa, thì
gần như phần chip nhận được sẽ vẫn đủ để phân biệt bit gốc.
3.2.2.2. Điều khiển truy cập môi trường (Lớp MAC)

Hình 3.2. Lớp MAC
Trong khi lớp vật lý chuẩn IEEE 802.11 khác với chuẩn IEEE 802.3 Ethernet, thì chỉ tiêu kỹ thuật của MAC tương tự như chỉ tiêu kỹ thuật của MAC Ethernet chuẩn IEEE 802.3 cộng với Điều khiển liên kết Logic (LLC) chuẩn IEEE 802.2, nó làm cho không gian địa chỉ MAC chuẩn IEEE 802.11 thích hợp với không gian địa chỉ MAC của các giao thức IEEE 802. Trong khi MAC Ethernet chuẩn IEEE 802.3 thực chất là CSMA/CD - đa truy cập nhạy sóng mang phát hiện xung đột, thì MAC chuẩn IEEE 802.11 là CSMA/CA - đa truy cập nhạy sóng mang tránh xung đột. Sự khác nhau này là do không có phương cách thiết thực để truyền và nhận cùng lúc trên môi trường không dây (môi trường WM). CSMA/CA cố gắng tránh các va chạm trên môi trường WM bằng cách đặt một khoảng thời gian thông tin trong mỗi khung MAC, để các trạm thu xác định thời gian còn lại của khung trên môi trường WM. Nếu khoảng thời gian của khung MAC trước đã hết và một kiểm tra nhanh trên môi trường WM chỉ ra rằng nó không bận, thì trạm truyền được phép truyền. Bằng cách này, nó cho phép nơi gửi truyền bất kỳ lúc nào mà môi trường không bận.
Ngoài các tính năng chuẩn được thực hiện bởi các lớp MAC, lớp MAC chuẩn IEEE 802.11 còn thực hiện chức năng khác liên quan đến các giao thức lớp trên, như Phân đoạn, Phát lại gói dữ liệu, và Các ghi nhận.
Lớp MAC định nghĩa hai phương pháp truy cập khác nhau, Hàm phối hợp phân tán và Hàm phối hợp điểm.
3.2.3. Phương pháp truy cập cơ bản: CSMA/CA
Đây là một cơ chế truy cập cơ bản, được gọi Hàm phối hợp phân tán, về cơ bản là đa truy cập cảm biến sóng mang với cơ chế tránh xung đột (CSMA/CA). Các giao thức CSMA được biết trong công nghiệp, mà phổ biến nhất là Ethernet, là giao thức CSMA/CD (CD nghĩa là phát hiện xung đột).
Giao thức CSMA làm việc như sau: Một trạm truyền đi các cảm biến môi trường, nếu môi trường bận (ví dụ, có một trạm khác đang phát), thì trạm sẽ trì hoãn truyền một lúc sau, nếu môi trường tự do thì trạm được cho phép để truyền.
Loại giao thức này rất có hiệu quả khi môi trường không tải nhiều, do đó nó cho phép các trạm truyền với ít trì hoãn, nhưng thường xảy ra trường hợp các trạm phát cùng lúc (có xung đột), gây ra do các trạm nhận thấy môi trường tự do và quyết định truyền ngay lập tức.
Các tình trạng xung đột này phải được xác định, vì vậy lớp MAC phải tự truyền lại gói mà không cần đến các lớp trên, điều này sẽ gây ra trễ đáng kể. Trong trường hợp mạng Ethernet, sự xung đột này được đoán nhận bởi các trạm phát để đi tới quyết định phát lại dựa vào giải thuật exponential random backoff.
Các cơ chế dò tìm xung đột này phù hợp với mạng LAN nối dây, nhưng chúng không được sử dụng trong môi trường mạng LAN không dây, vì hai lý do chính:
1. Việc thực hiện cơ chế dò tìm xung đột yêu cầu sự thi hành toàn song công, khả năng phát và nhận đồng thời, nó sẽ làm tăng thêm chi phí một cách đáng kể.
2. Trên môi trường không dây chúng ta không thể giả thiết tất cả các trạm “nghe thấy” được nhau (đây là sự giả thiết cơ sở của sơ đồ dò tìm xung đột), và việc một trạm nhận thấy môi trường tự do và sẵn sàng để truyền không thật sự có nghĩa rằng môi trường là tự do quanh vùng máy thu.
Để vượt qua các khó khăn này, chuẩn IEEE 802.11 sử dụng một cơ chế tránh xung đột với một sơ đồ Ghi nhận tính tích cực (Positive Acknowledge) như sau:
Một trạm muốn truyền cảm biến môi trường, nếu môi trường bận thì nó trì hoãn. Nếu môi trường rãnh với thời gian được chỉ rõ (gọi là DIFS, Distributed Inter Frame Space, Không gian khung Inter phân tán), thì trạm được phép truyền, trạm thu sẽ kiểm tra mã CRC của gói nhận được và gửi một gói chứng thực (ACK). Chứng thực nhận được sẽ chỉ cho máy phát biết không có sự xung đột nào xuất hiện. Nếu máy phát không nhận chứng thực thì nó sẽ truyền lại đoạn cho đến
khi nó được thừa nhận hoặc không được phép truyền sau một số lần phát lại cho trước.
Cảm biến sóng mang ảo (Virtual Carrier Sense)
Để giảm bớt xác suất khả năng hai trạm xung đột nhau vì chúng không thể “nghe thấy” nhau, chuẩn định nghĩa một cơ chế Cảm biến sóng mang ảo:
Một trạm muốn truyền một gói, trước hết nó sẽ truyền một gói điều khiển ngắn gọi là RTS (Request To Send) gồm nguồn, đích đến, và khoảng thời gian giao dịch sau đó (v.d. gói và ACK tương ứng), trạm đích sẽ đáp ứng (nếu môi trường tự do) bằng một gói điều khiển đáp lại gọi là CTS (Clear To Send) gồm cùng thông tin khoảng thời gian.
Tất cả các trạm nhận RTS và/hoặc CTS, sẽ thiết lập chỉ báo Virtual Carrier Sense của nó (gọi là NAV, Network Allocation Vector, Vectơ định vị mạng) cho khoảng thời gian cho trước, và sẽ sử dụng thông tin này cùng với Cảm biến sóng mang vật lý (Physical Carrier Sense) khi cảm biến môi trường.
Cơ chế này giảm bớt xác suất xung đột về vùng máy thu do một trạm “ẩn” từ máy phát, để làm ngắn khoảng thời gian truyền RTS, vì trạm sẽ nghe thấy CTS và “dự trữ” môi trường khi bận cho đến khi kết thúc giao dịch. Thông tin khoảng thời gian về RTS cũng bảo vệ vùng máy phát khỏi các xung đột trong thời gian ACK (bởi các trạm nằm ngoài phạm vi trạm nhận biết).
Cần chú ý thông tin khoảng thời gian ACK vì các khung RTS và CTS là các khung ngắn. Nó cũng làm giảm bớt nào của các xung đột, vì chúng được nhận dạng nhanh hơn khi nó được nhận dạng nếu toàn bộ gói được truyền, (điều này đúng nếu gói lớn hơn RTS một cách đáng kể, như vậy là chuẩn cho phép kể cả các gói ngắn sẽ được truyền mà không có giao dịch RTS/CTS), và điều này được điều khiển bởi một tham số gọi là ngưỡng RTS.
Các sơ đồ sau cho thấy một giao dịch giữa hai trạm A và B, và sự thiết lập NAV của các trạm gần chúng:

Hình 3.3. Giao dịch giữa hai trạm A và B, và sự thiết lập NAV
Trạng thái NAV được kết hợp với cảm biến sóng mang vật lý để cho biết trạng thái bận của môi trường.
3.2.4. Các chứng thực mức MAC
Lớp MAC thực hiện dò tìm xung đột bằng cách chờ đợi sự tiếp nhận của một ghi nhận tới bất kỳ đoạn được truyền nào (Ngoại lệ các gói mà có hơn một nơi đến, như Quảng bá, chưa được thừa nhận).
3.2.5. Phân đoạn và Tái hợp
Các giao thức mạng LAN tiêu biểu sử dụng các gói với vài hàng trăm byte (ví dụ, gói Ethernet dài nhất dài trên 1518 byte) trên một môi trường mạng LAN không dây. Lý do các gói dài được ưa chuộng để sử dụng các gói nhỏ là:
 Vì tỉ lệ lỗi bit BER của thông tin vô tuyến cao hơn, xác suất một gói bị hư tăng thêm theo kích thước gói.  Trong trường hợp bị hỏng (vì xung đột hoặc nhiễu), gói nhỏ nhất với ít mào đầu hơn gây ra sự phát lại gói.  Trên một hệ thống FHSS, môi trường được ngắt định kỳ mỗi khi nhảy tần (trong trường hợp này là mỗi 20 mili - giây), như vậy nhỏ hơn gói, nhỏ hơn cơ hội truyền bị hoãn lại sau thời gian ngừng truyền.
Mặc khác, nó không được giới thiệu như là một giao thức mạng LAN mới vì nó không thể giải quyết các gói 1518 byte được sử dụng trên mạng Ethernet, như vậy IEEE quyết định giải quyết vấn đề bằng cách thêm một cơ chế phân đoạn/tái hợp đơn giản tại lớp MAC.
Cơ chế là một giải thuật Send - and - Wait đơn, trong đó trạm phát không cho phép truyền một
đoạn mới cho đến khi xảy ra một trong các tình huống sau đây:
1. Nhận một ACK cho đoạn.
2. Quyết định rằng đoạn cũng được truyền lại nhiều lần và thả vào toàn bộ khung.
Cần phải nhớ rằng chuẩn cho phép trạm được truyền chỉ một địa chỉ khác giữa các phát lại của một đoạn đã cho, điều này đặc biệt hữu ích khi một AP có vài gói nổi bật với các đích đến khác nhau và một trong số chúng không trả lời.
Sơ đồ sau biểu diễn một khung (MSDU) được chia thành vài đoạn (MPDUs):

Hình 3.4. Khung MSDU
3.2.6. Các không gian khung Inter (Inter Frame Space)
Chuẩn định nghĩa 4 kiểu không gian khung Inter, được sử dụng để cung cấp các quyền ưu tiên khác nhau:
ü SIFS - Short Inter Frame Space, được sử dụng để phân chia các truyền dẫn thuộc một hội thoại đơn (v.d. Ack - đoạn), và là Không gian khung Inter tối thiểu và luôn có nhiều nhất một trạm đơn để truyền tại thời gian cho trước, do đó nó có quyền ưu tiên đối với tất cả các trạm khác. Đó là một giá trị cố định trên lớp vật lý và được tính toán theo cách
mà trạm phát truyền ngược lại để nhận kiểu và khả năng giải mã gói vào, trong lớp vật lý chuẩn IEEE 802.11 FH giá trị này được thiết lập à 28 micrô - giây.
ü PIFS - Point Cooordination IFS, được sử dụng bởi điểm truy cập (hoặc Point Coordinator, được gọi trong trường hợp này), để được truy cập tới môi trường trước mọi trạm khác. Giá trị này là SIFS cộng với một khe thời gian (sẽ được định nghĩa sau), ví dụ 78 micrô - giây.  DIFS - Distributed IFS, là không gian khung Inter được sử dụng bởi một trạm để sẵn sàng bắt đầu một truyền dẫn mới, mà là được tính toán là PIFS cộng thêm một khe thời gian, ví dụ 128 micrô - giây.
ü EIFS - Extended IFS, Là một IFS dài hơn được sử dụng bởi một trạm đã nhận một gói không hiểu, nó cần để ngăn trạm (trạm mà không hiểu thông tin khoảng thời gian để Cảm biến sóng mang ảo) khỏi xung đột với một gói tương lai thuộc hội thoại hiện thời.
3.2.7. Giải thuật Exponential Backoff
Backoff là một phương pháp nổi tiếng để giải quyết các tranh giành giữa các trạm khác nhau muốn truy cập môi trường, phương pháp yêu cầu mỗi trạm chọn một số ngẫu nhiên (n) giữa 0 và một số cho trước, và đợi số khe thời gian này trước khi truy cập môi trường, nó luôn kiểm tra liệu có một trạm khác truy cập môi trường trước không.
Khe thời gian được định nghĩa theo cách mà một trạm sẽ luôn có khả năng xác định liệu trạm khác đã truy cập môi trường tại thời gian bắt đầu của khe trước đó không. Điều này làm giảm bớt xác suất xung đột đi một nửa.
Exponential Backoff có nghĩa rằng mỗi lần trạm chọn một khe thời gian và xảy ra xung đột, nó sẽ tăng giả trị theo lũy thừa một cách ngẫu nhiên.
Chuẩn IEEE 802.11 chuẩn định nghĩa giải thuật Exponential Backoff được thực hiện trong các trường hợp sau đây:
ü Nếu khi trạm cảm biến môi trường trước truyền gói đầu tiên, và môi trường đang bận  Sau mỗi lần truyền lại  Sau một lần truyền thành công
Trường hợp duy nhất khi cơ chế này không được sử dụng là khi trạm quyết định truyền một gói mới và môi trường đã rãnh cho nhiều hơn DIFS.
Exponential backoff khiến các nút chịu khó chờ lâu hơn khi mức độ xung đột cao.
ü bit time: thời gian truyền 1 bit.  n là số lần xung đột khi truyền một frame nào đó.
ü sau n lần xung đột, nút sẽ đợi 512 x K bit time rồi truyền lại; K được chọn ngẫu
nhiên trong tập {0,1,2,…,2m – 1} với m:=min (n,10).
Hình 3.5 biểu diễn sơ đồ cơ chế truy cập:

Hình 3.5. Sơ đồ cơ chế truy cập
3.2.8. So sánh kiểu Cơ sở hạ tầng và kiểu Ad Hoc
Có hai phương pháp làm việc khác nhau cho thiết bị chuẩn IEEE 802.11: Ad Hoc (tập hợp các dịch vụ cơ bản độc lập, IBSS) và Cơ sở hạ tầng (tập hợp các dịch vụ được mở rộng, ESS). Một mạng Ad Hoc thông thường là một mạng tồn tại trong một thời gian hữu hạn giữa hai hoặc nhiều hơn hai thiết bị vô tuyến mà không được nối thông qua một điểm truy cập (AP) tới một mạng nối dây. Ví dụ, hai người dùng laptop muốn chia sẻ các file sẽ thiết lập một mạng Ad Hoc sử dụng các card NIC thích hợp chuẩn IEEE 802.11 và chia sẻ các file qua môi trường WM mà không cần phương tiện truyền thông ngoài nào (như đĩa mềm, các card flash).
Kiểu Cơ sở hạ tầng giả thiết có mặt một hoặc nhiều hơn các AP bắc cầu phương tiện truyền thông không dây với phương tiện nối dây truyền thông (hình 3.6). AP điều khiển việc chứng thực và liên kết trạm tới mạng không dây. Nhiều AP được nối bởi một hệ phân phối (DS) để mở rộng phạm vi của mạng không dây ra nhiều vùng lớn hơn. Trong các cài đặt tiêu biểu, DS đơn giản là cơ sở hạ tầng mạng IP hiện hữu. Với mục đích bảo mật, người ta thường sử dụng các mạng LAN ảo
(VLAN) để tách riêng lưu thông mạng không dây với lưu thông mạng khác trên DS. Mặc dù chuẩn IEEE 802.11 cho phép các trạm vô tuyến liên kết chuyển mạch động từ điểm truy cập này đến điểm truy cập khác, nhưng nó không điều khiển cách trạm thực hiện. Kết quả là, các thi hành của nhà cung cấp khác nhau nói chung không tương tác với nhau trong ngữ cảnh này. Tại thời điểm hiện nay, khả năng thực hiện kiểu hoạt động này yêu cầu một giải pháp nhà cung cấp đơn.

Hình 3.6. So sánh kiểu Ad Hoc và kiểu cơ sở hạ tầng.

3.3. Lý thuyết về mạng không dây
3.3.1. Cách một trạm nối với một cell hiện hữu (BSS)
Khi một trạm muốn truy cập một BSS hiện hữu (hoặc sau chế độ bật nguồn, chế độ nghỉ, hoặc chỉ là đi vào vùng BSS), trạm cần có thông tin đồng bộ từ điểm truy cập (hoặc từ các trạm khác khi trong kiểu Ad - hoc).
Trạm nhận thông tin này theo một trong số hai cách sau:
1. Quét bị động: Trong trường hợp này trạm đợi để nhận một khung đèn hiệu (Beacon) từ AP, (khung đèn hiệu là một khung tuần hoàn chứa thông tin đồng bộ được gửi bởi AP).
2. Quét tích cực: Trong trường hợp này trạm cố gắng tìm một điểm truy cập bằng cách truyền các khung yêu cầu dò (Probe) và chờ đáp lại thông tin dò từ AP.
Hai phương pháp đều hợp lệ, và mỗi một phương pháp được chọn phải hài hoà giữa khả năng tiêu thụ điện và khả năng thực hiện.
3.3.1.1. Quá trình chứng thực
Mỗi khi trạm tìm thấy một điểm truy cập, nó sẽ quyết định nối các BSS, nó thực hiện thông qua quá trình chứng thực, đó là sự trao đổi thông tin lẫn nhau giữa AP và trạm, mà mỗi bên chứng minh sự nhận biết mật khẩu đã cho.
3.3.1.2. Quá trình liên kết
Khi trạm được xác nhận, sau đó nó sẽ khởi động quá trình liên kết, đây là sự trao đổi thông tin về các trạm và các BSS, và nó cho phép thực hiện DSS (tập hợp các AP để biết vị trí hiện thời của trạm). Chỉ sau khi quá trình liên kết được hoàn thành, thì một trạm mới có khả năng phát và nhận các khung dữ liệu.
3.3.2. Roaming
Roaming là quá trình chuyển động từ cell này (hoặc BSS) đến cell khác với một kết nối chặt.
Chức năng này tương tự như các điện thoại tế bào, nhưng có hai khác biệt chính:
ü Trong một hệ thống mạng LAN dựa trên các gói, sự chuyển tiếp giữa các cell được thực hiện giữa các truyền dẫn gói, ngược với kỹ thuật điện thoại trong đó sự chuyển tiếp xuất hiện trong thời gian một cuộc nói chuyện điện thoại, điều này làm roaming mạng LAN dễ hơn một ít.
ü Trong một hệ thống tiếng nói, một gián đoạn tạm thời không ảnh hưởng cuộc nói chuyện, trong khi trong một gói dựa vào môi trường, nó sẽ giảm đáng kể khả năng thực hiện vì sự chuyển tiếp được thực hiện bởi các giao thức lớp trên.
Chuẩn IEEE 802.11 không định nghĩa cách roaming được thực hiện, nhưng định nghĩa các công cụ cơ bản cho nó, điều này bao gồm sự quét tích cực/bị động, và một quá trình tái liên kết, trong đó một trạm roaming từ điểm truy cập này sang điểm truy cập khác sẽ được liên kết với một điểm truy cập mới.
3.3.3. Giữ đồng bộ
Các trạm cần giữ đồng bộ, để giữ cho nhảy tần được đồng bộ và các chức năng khác như tiết kiệm năng lượng. Trong một cơ sở hạ tầng BSS điều này được thực hiện bởi tất cả các trạm cập nhật các đồng hồ của chúng theo đồng hồ của AP, sử dụng cơ chế sau:
AP truyền các khung tuần hoàn gọi là các khung báo hiệu, các khung này chứa giá trị của đồng hồ AP tại thời điểm truyền (Chú ý rằng đây là thời điểm khi truyền dẫn thật sự xuất hiện và không phải là thời điểm truyền khi nó được đặt vào hàng đợi để truyền, vì khung báo hiệu được truyền sử dụng các quy tắc CSMA, nên truyền dẫn trễ một cách đáng kể).
Các trạm thu kiểm tra giá trị đồng hồ của chúng ở thời điểm nhận, sửa chữa nó để giữ đồng bộ với đồng hồ của AP, điều này ngăn ngừa sự trôi đồng hồ gây ra do mất đồng bộ sau vài giờ hoạt động.
3.3.4. Tiết kiệm năng lượng
Mạng LAN không dây tiêu biểu liên quan đến các ứng dụng di động, và trong các kiểu ứng dụng này nguồn pin là một nguồn nhanh hết, đó là lý do tại sao chuẩn IEEE 802.11 trực tiếp hướng vào vấn đề tiết kiệm năng lượng và định nghĩa cả cơ chế để cho phép các trạm đi vào trong chế độ nghĩ ngơi cho các thời hạn dài mà không mất thông tin.
Ý tưởng chính đằng sau cơ chế tiết kiệm năng lượng là AP duy trì một bản ghi được cập nhật tại các trạm hiện thời đang làm việc trong chế độ tiết kiệm năng lượng và nhớ đệm các gói được gửi tới các trạm này cho đến khi cả trạm yêu cầu nhận các gói bằng cách gửi một yêu cầu kiểm tra tuần tự, hoặc cho đến khi chúng thay đổi thao tác của nó.
AP cũng truyền định kỳ (một phần của các khung báo hiệu) thông tin về trạm tiết kiệm năng lượng nào có các khung được nhớ đệm ở AP, như vậy các trạm này cần phải được đánh thức để nhận một trong số các khung báo hiệu đó và nếu một chỉ báo cho biết có một khung được lưu trữ tại AP đợi để phân phát, thì trạm cần phải trong trạng thái hoạt động và gửi một thông báo kiểm tra tuần tự cho AP để có các khung này.
Quảng bá và phát thanh được lưu trữ bởi AP, và được truyền ở một thời điểm được biết trước (mỗi DTIM), tại đó tất cả trạm tiết kiệm năng lượng muốn nhận kiểm khung này cần phải hoạt động.
3.3.5. Các kiểu khung
Có ba kiểu khung chính:
 Khung dữ liệu: các khung được sử dụng để truyền dữ liệu  Khung điều khiển: các khung được sử dụng điều khiển truy cập tới môi trường (ví dụ RTS, CTS, và ACK).  Khung quản lý: các khung được truyền giống như các khung dữ liệu để trao đổi
thông tin quản lý, nhưng không hướng tới cho các lớp trên.
Mỗi kiểu được chia nhỏ ra thành các kiểu nhỏ hơn khác nhau, tùy theo chức năng của chúng.
3.3.6. Khuôn dạng khung
Tất cả các khung chuẩn IEEE 802.11 đều có các thành phần sau đây:

Hình 3.7. Khuôn dạng khung chuẩn IEEE 802.11
3.3.6.1. Tiền tố (Preamble)
Nó phụ thuộc lớp vật lý, bao gồm:  Synch: Một chuỗi 80 bit 0 và 1 xen kẽ, được sử dụng bởi bảo mật lớp vật lý để lựa chọn anten thích hợp (nếu tính sự phân tập được sử dụng) và ảnh hưởng tới việc sửa lỗi độ dịch tần số trạng thái vững đồng bộ với việc định thời gian gói nhận được.  SFD: Một bộ định ranh giới khung bắt đầu, nó gồm 16 bit nhị phân 0000 1100 1011
1101, được dùng để định nghĩa định thời khung.
3.3.6.2. Đầu mục (Header) PLCP
Đầu mục PLCP luôn luôn được truyền ở tốc độ 1 Mbit/s và nó chứa thông tin Logic mà sẽ được sử dụng bởi lớp vật lý để giải mã khung, gồm có:
ü Chiều dài từ PLCP_PDU: biểu diễn số byte chứa trong gói, nó có ích cho lớp vật lý để phát hiện ra chính xác kết thúc gói.  Tường báo hiệu PLCP: hiện thời, nó chỉ chứa đựng thông tin tốc độ, được mã hóa ở tốc độ 0.5 MBps, tăng dần từ 1Mbit/s tới 4.5 Mbit/s.
ü Trường kiểm tra lỗi Đầu mục: là trường phát hiện sai sót CRC 16 bit.
3.3.6.3. Dữ liệu MAC
Hình 3.8 cho thấy khuôn dạng khung MAC chung, các phần của trường trên các phần của các khung như mô tả sau đó.

Hình 3.8. Khuôn dạng khung MAC
 Trường điều khiển khung (Frame Control) Trường điều khiển khung chứa đựng thông tin sau:

Hình 3.9. Trường điều khiển khung (Frame Control)
- Protocol Verson
Trường này gồm 2 bit có kích thước không đổi và xếp đặt theo các phiên bản sau của chuẩn IEEE 802.11, và sẽ được sử dụng để nhận biết các phiên bản tương lai có thể. Trong phiên bản hiện thời của chuẩn giá trị cố định là 0.
- ToDS
Bit này là tập hợp các bit 1 khi khung được đánh địa chỉ tới AP để hướng nó tới hệ phân phối (gồm trường hợp mà trạm đích đặt lại khung giống với BSS, và AP). Bit là tập hợp các bit 0 trong tất cả các khung khác.
- FromDS
Bit này là tập hợp các bit 1 khi khung đang đến từ hệ phân phối.
- More Fragments
Bit này là tập hợp các bit 1 khi có nhiều đoạn hơn thuộc cùng khung theo sau đoạn hiện thời này.
- Retry
Bit này cho biết đoạn này là một chuyển tiếp một đoạn trước đó được truyền, nó sẽ được sử dụng bởi trạm máy thu để đoán nhận bản sao được truyền của các khung mà xuất hiện khi một gói Chứng thực bị mất.
- Power mangenment
Bit này cho biết kiểu quản lý năng lượng trong trạm sau khi truyền khung này. Nó được sử dụng bởi các trạm đang thay đổi trạng thái từ chế độ tiết kiệm năng lượng đến chế độ hoạt động hoặc ngược lại.
- More Data
Bit này cũng được sử dụng để quản lý năng lượng và nó được sử dụng bởi AP để cho biết rằng có nhiều khung được nhớ đệm hơn tới trạm này. Tạm quyết định sử dụng thông tin này để tiếp tục kiểm tra tuần tự hoặc kiểu đang thay đổi thậm chí để thay đổi sang chế độ hoạt động.
- WEP
Bit này cho biết rằng thân khung được mã hóa theo giải thuật WEP
- Order
Bit này cho biết rằng khung này đang được gửi sử dụng lớp dịch vụ Strictly - Order.
 Khoảng thời gian/ID Trường này có hai nghĩa phụ thuộc vào kiểu khung:
- Trong các bản tin Kiểm tra tuần tự tiết kiệm năng lượng, thì nó là ID trạm.
- Trong tất cả các khung khác, nó là giá trị khoảng thời gian được dùng cho Tính toán NAV.
 Các trường địa chỉ
Một khung chứa lên trên tới 4 địa chỉ phụ thuộc vào các bit ToDS và FromDS được định
nghĩa trong trường điều khiển, như sau:
- Địa chỉ - 1 : Luôn là địa chỉ nhận (ví dụ, trạm trên BSS mà nhận gói tức thời), nếu bit ToDS được lập thì đây là địa chỉ AP, nếu bit ToDS được xóa thì nó là địa chỉ trạm kết thúc.
- Địa chỉ - 2 : Luôn luôn là địa chỉ máy phát (ví dụ, trạm đang truyền gói vật lý), nếu bit FromDS được lập thì đây là địa chỉ AP, nếu được xóa thì nó là địa chỉ trạm.
- Địa chỉ - 3 : Trong hầu hết các trường hợp còn lại, mất địa chỉ, trên một khung với bit FromDS được lập, sau đó Địa chỉ - 3 là địa chỉ nguồn gốc, nếu khung có bit ToDS lập, sau đó Địa chỉ - 3 là địa chỉ đích.
- Địa chỉ - 4 :Được sử dụng trong trường hợp đặc biệt trong đó một hệ phân phối không dây được sử dụng, khung đang được truyền từ điểm truy cập này sang điểm truy cập khác, trong trường hợp này cả các bit ToDS lẫn các bit FromDS được lập, vì vậy cả địa chỉ đích gốc và địa chỉ nguồn gốc đều bị mất.
Bảng 3.2 tổng kết các cách dùng địa chỉ khác nhau theo cách thiết lập bit ToDS và bit FromDS:

Bảng 3.2: Tổng kết các cách dùng địa chỉ
3.3.6.4. Điều khiển nối tiếp
Trường điều khiển nối tiếp được dùng để biểu diễn thứ tự các đoạn khác nhau thuộc khung, nhận biết các gói sao, nó gồm có hai trường con: trường Số đoạn và trường Số nối tiếp, mà định nghĩa khung và số đoạn trong khung.
3.3.7. Các khung định dạng phổ biến nhất
3.3.7.1. Khuôn dạng khung RTS Khung RTS như sau:

Hình 3.10: Khuôn dạng khung RTS
RA của khung RTS là địa chỉ STA, trong môi trường không dây, nó được dành để nhận dữ liệu tiếp theo hoặc khung quản lý một cách tức thời.
TA là địa chỉ của STA phát khung RTS.
Giá trị Khoảng thời gian là thời gian, tính theo micrô - giây, được yêu cầu để truyền dữ liệu liên tiếp hoặc khung quản lý, cộng với một khung CTS, cộng một khung ACK, cộng ba khoảng SIFS.
3.3.7.2. Khuôn dạng khung CTS Khung CTS như sau:

Hình 3.11: Định dạng khung CTS
Địa chỉ máy thu (RA) của khung CTS được copy từ trường địa chỉ máy phát (TA) của khung RTS ngay trước đó đến một đáp ứng CTS nào đó. Giá trị Khoảng thời gian là giá trị thu được từ trường Khoảng thời gian của khung RTS ngay trước đó, trừ thời gian (tính theo micrô - giây) được yêu cầu để phát khung CTS và khoảng SIFS.
3.3.7.3. Khuôn dạng khung ACK Khung ACK như sau:

Hình 3.12: Định dạng khung ACK
Địa chỉ Máy thu của khung ACK được sao chép từ trường Địa chỉ-2 của khung ngay trước đó.
Nếu nhiều bit Đoạn hơn được xóa (0) trong trường điều khiển khung của khung trước đó, thì giá trị Khoảng thời gian là 0, nếu không thì giá trị Khoảng thời gian thu được từ trường Khoảng thời gian của khung trước đó, trừ đi thời gian (tính theo micrô - giây) được để phát khung ACK và khoảng SIFS của nó.
3.3.8. Hàm Phối hợp Điểm (PCF)
Bên cạnh Hàm Phối hợp Phân tán cơ bản, có một Hàm Phối hợp Điểm để chọn, mà sử dụng để thực hiện các dịch vụ biên - thời gian, như tiếng nói hoặc truyền video. Hàm Phối hợp Điểm làm cho điểm truy cập sử dụng quyền ưu tiên cao hơn bằng cách sử dụng một Không gian khung Inter (PIFS) nhỏ hơn.
Bằng cách sử dụng cao hơn này quyền ưu tiên truy cập, các vấn đề điểm truy cập kiểm tra tuần tự yêu cầu của các trạm để truyền dữ liệu, do đó điều khiển việc truy cập môi trường. Để cho phép cho các trạm bình thường khả năng vẫn còn truy cập môi trường, có một chuẩn bị mà điểm truy cập phải để lại đủ thời gian cho Truy cập Phân tán trong giữa PCF.
3.3.9. Các mạng Ad-hoc
Trong một số trường hợp các người dùng muốn lập một mạng LAN không dây mà không có một cơ sở hạ tầng (đặc biệt hơn không có một điểm truy cập), điều này bao gồm truyền file giữa hai người dùng máy notebook, cuộc họp giữa các cộng tác viên bên ngoài văn phòng, vân vân.
Chuẩn IEEE 802.11 giải quyết các nhu cầu này bằng cách định nghĩa một mô hình hoạt động
“Ad-hoc”, trong trường hợp này không có điểm truy cập nào hoặc phần nào tính năng của nó được thực hiện bởi các trạm người dùng cuối (như tạo báo hiệu, đồng bộ, …), và các chức năng khác không được hỗ trợ (như đặt lại giữa hai trạm không nằm trong phạm vi, hoặc tiết kiệm năng lượng).
3.4. Các tiêu chuẩn trong bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11
3.4.1. IEEE 802.11
Năm 1997, IEEE đưa ra chuẩn WLAN đầu tiên – được gọi là 802.11 theo tên của nhóm giám sát sự phát triển của chuẩn này. Lúc này, 802.11 sử dụng tần số 2,4GHz và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp (Direct-Sequence Spread Spectrum-DSSS) nhưng chỉ hỗ trợ băng thông tối đa là 2Mbps – tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng. Vì lý do đó, các sản phẩm chuẩn không dây này không còn được sản xuất nữa.
3.4.2. IEEE 802.11b
Từ tháng 6 năm 1999, IEEE bắt đầu mở rộng chuẩn 802.11 ban đầu và tạo ra các đặc tả kỹ thuật cho 802.11b. Chuẩn 802.11b hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, ngang với tốc độ Ethernet thời bấy giờ. Đây là chuẩn WLAN đầu tiên được chấp nhận trên thị trường, sử dụng tần số 2,4 GHz. Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật điều chế khóa mã bù (Complementary Code Keying - CCK) và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp giống như chuẩn 802.11 nguyên bản. Với lợi thế về tần số (băng tần nghiệp dư ISM 2,4GHz), các hãng sản xuất sử dụng tần số này để giảm chi phí sản xuất. Nhưng khi đấy, tình trạng "lộn xộn" lại xảy ra, 802.11b có thể bị nhiễu do lò vi sóng, điện thoại “mẹ bồng con” và các dụng cụ khác cùng sử dụng tần số 2,4GHz. Tuy nhiên, bằng cách lắp đặt 802.11b ở khoảng cách hợp lý sẽ dễ dàng tránh được nhiễu.
Ưu điểm của 802.11b là giá thấp, tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che khuất.
Nhược điểm của 802.11b là tốc độ thấp; có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng.
3.4.3. IEEE 802.11a
Song hành với 802.11b, IEEE tiếp tục đưa ra chuẩn mở rộng thứ hai cũng dựa vào 802.11 đầu tiên - 802.11a. Chuẩn 802.11a sử dụng tần số 5GHz, tốc độ 54Mbps tránh được can nhiễu từ các thiết bị dân dụng. Đồng thời, chuẩn 802.11a cũng sử dụng kỹ thuật trải phổ khác với chuẩn 802.11b - kỹ thuật trải phổ theo phương pháp đa phân chia tần số trực giao (Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM). Đây được coi là kỹ thuật trội hơn so với trải phổ trực tiếp (DSSS). Do chi phí cao hơn, 802.11a thường chỉ được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp, ngược lại, 802.11b thích hợp hơn cho nhu cầu gia đình. Tuy nhiên, do tần số cao hơn tần số của chuẩn 802.11b nên tín hiệu của 802.11a gặp nhiều khó khăn hơn khi xuyên tường và các vật cản khác.
Do 802.11a và 802.11b sử dụng tần số khác nhau, hai công nghệ này không tương thích với nhau. Một vài hãng sản xuất bắt đầu cho ra đời sản phẩm "lai" 802.11a/b, nhưng các sản phẩm này chỉ đơn thuần là cung cấp 2 chuẩn sóng Wi-Fi cùng lúc (máy trạm dùng chuẩn nào thì kết nối theo chuẩnfđó).
Ưu điểm của 802.11a là tốc độ nhanh; tránh xuyên nhiễu bởi các thiết bị khác.
Nhược điểm của 802.11a là giá thành cao; tầm phủ sóng ngắn hơn và dễ bị che khuất.
3.4.4. IEEE 802.11d
Chuẩn IEEE 802.11d là một chuẩn IEEE bổ sung lớp sự điều khiển truy cập (MAC) vào chuẩn IEEE 802.11 để đẩy mạnh khả năng sử dụng rộng mạng WLAN chuẩn IEEE 802.11. Nó sẽ cho phép các điểm truy cập truyền thông thông tin trên các kênh vô tuyến dùng được với các mức công suất chấp nhận được cho các thiết bị khách hàng. Các thiết bị sẽ tự động điều chỉnh dựa vào các yêu cầu địa lý.
Mục đích 802.11d là sẽ thêm các đặc tính và các hạn chế để cho phép mạng WLAN hoạt động theo các quy tắc của các nước này. Các nhà sản xuất thiết bị không muốn để tạo ra một sự đa dạng rộng lớn của các sản phẩm và các người dùng chuyên biệt theo quốc gia mà người đi du lịch không muốn một túi đầy các card PC mạng WLAN chuyên biệt theo quốc gia. Hậu quả sẽ là các giải pháp bị chuyên biệt theo quốc gia.
3.4.5. IEEE 802.1x (Tbd)
Chuẩn IEEE 802.1x (Yêu cầu một nhà cung cấp dịch vụ RADIUS) cung cấp các doanh nghiệp & các nhà riêng một giải pháp chứng thực bảo mật, biến đổi được sử dụng kỹ thuật tái khóa (re - keying) động, sự chứng thực tên và mật khẩu người dùng và chứng thực lẫn nhau. Kỹ thuật tái khóa động, mà trong suốt với người dùng, loại trừ phân phối khóa không bảo mật và sự chi phốI thời gian và ngăn ngừa các tấn công liên quan đến các khóa WEP tĩnh. Sự chứng thực trên nền người dùng loại trừ các lỗ bảo mật xuất hiện từ thiết bị bị trộm hoặc mất khi sự chứng thực trên nền thiết bị được sử dụng, và sự chứng thực lẫn nhau giảm nhẹ tấn công dựa vào các điểm truy cập láu cá. Đồng thời, vì sự chứng thực chuẩn IEEE 802.1x thông qua một cơ sở dữ liệu RADIUS, nó cũng chia thang để dễ dàng điều khiển các số lượng người dùng mạng WLAN đang gia tăng.
3.4.6. IEEE 802.11i
Đây là tên của nhóm làm việc IEEE dành cho chuẩn hóa bảo mật mạng WLAN. Bảo mật chuẩn IEEE 802.11i có một khung làm việc được dựa vào RSN (Cơ chế Bảo mật tăng cường).
RSN gồm có hai phần:
1. Cơ chế riêng của dữ liệu
2. Quản lý liên kết bảo mật.
Cơ chế riêng của dữ liệu hỗ trợ hai sơ đồ được đề xướng: TKIP và AES. TKIP (Sự toàn vẹn khóa thời gian) là một giải pháp ngắn hạn mà định nghĩa phần mềm vá cho WEP để cung cấp một mức riêng tư dữ liệu thích hợp tối thiểu. AES hoặc AES - OCB (Advanced Encryption Standard and Offset Codebook) là một sơ đồ riêng tư dữ liệu mạnh mẽ và là một giải pháp thời hạn lâu hơn.
Quản lý liên kết bảo mật được đánh địa chỉ bởi:
a) Các thủ tục đàm phán RSN
b) Sự Chứng thực chuẩn IEEE 802.1x
c) Quản lý khóa chuẩn IEEE 802.1x.
Các chuẩn đang được định nghĩa để cùng tồn tại một cách tự nhiên các mạng pre - RSN mà hiện thời được triển khai. Chuẩn này không kỳ vọng sẽ được thông qua cho đến khi kết thúc năm 2003.
3.4.7. IEEE 802.11g
Năm 2002 và 2003, các sản phẩm WLAN hỗ trợ chuẩn mới hơn được gọi là 802.11g nổi lên trên thị trường; chuẩn này cố gắng kết hợp tốt nhất 802.11a và 802.11b. 802.11g hỗ trợ băng thông
54Mbps và sử dụng tần số 2,4GHz cho phạm vi phủ sóng lớn hơn. 802.11g tương thích ngược với 802.11b, nghĩa là các AP 802.11g sẽ làm việc với card mạng Wi-Fi chuẩnp802.11b...
Tháng 7/2003, IEEE phê chuẩn 802.11g. Chuẩn này cũng sử dụng phương thức điều chế OFDM tương tự 802.11a nhưng lại dùng tần số 2,4GHz giống với chuẩn 802.11b. Điều thú vị là chuẩn này vẫn đạt tốc độ 54Mbps và có khả năng tương thích ngược với chuẩn 802.11b đang phổ biến.
Ưu điểm của 802.11g là tốc độ nhanh, tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che khuất.
Nhược điểm của 802.11g là giá cao hơn 802.11b; có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng.
3.4.8. IEEE 802.11h
Chuẩn này được dùng ở châu Âu, dải tần 5 Ghz. Nó cung cấp tính năng sự lựa chọn kênh động và điều khiển công suất truyền dẫn TPC, nhằm tránh can nhiễu. Ở châu Âu người ta chủ yếu sử dụng thông tin vệ tinh, nên phần lớn các quốc gia ở đây sử dụng chỉ sử dụng Wireless LAN ở
trong nhà (Indoor). Chuẩn này đang ở giai đoạn chuẩn hóa.
3.4.9. IEEE 802.11n
Do tính tiện dụng và dễ triển khai, mạng WLAN ngày càng thâm nhập khắp nơi để phục vụ nhu cầu trao đổi thông tin và giải trí. Với nhu cầu ngày càng cao cấp, tốc độ 11 Mbps của chuẩn 802.11b, 54Mbps của chuẩn 802.11a/g dù rất hấp dẫn nhưng cũng chưa thỏa yêu cầu của người dùng. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao hơn đó, IEEE đã hình thành nhóm làm việc phát triển chuẩn 802.11n. Phạm vi làm việc của nhóm này là định nghĩa điều chỉnh lớp vật lý và lớp MAC để chuyển giao một giá trị nhỏ nhất 100Mbps thông qua một điểm truy nhập dịch vụ MAC (SAP).
802.11n sử dụng một quan điểm phát triển đang sử dụng tại các công nghệ hiện hữu trong khi giới thiệu công nghệ mới ở đó chúng cung cấp hiệu quả làm việc sự phát triển để thấy được yêu cầu của việc phát triển những ứng dụng. Sử dụng lại những công nghệ quý báu như OFDM, mã hóa sửa lỗi từ phía trước, đan xen và ánh xạ điều biến biên độ cầu phương đã được sửa và giữa lại, giá cả giảm xuống và hoàn toàn tương thích với các công nghệ trước đó.
So với các chuẩn trước, đặc tả kỹ thuật của 802.11n "thoáng" hơn nhiều: có nhiều chế độ tùy chọn, nhiều cấu hình để có thể cho ra sản phẩm có các mức tốc độ tối đa khác nhau. (Trước đây, tất cả các sản phẩm 802.11b phải có tốc độ 11Mbps; 802.11a và 802.11g phải có tốc độ 54Mbps). Điều này vạch ra ranh giới về hiệu năng trên mỗi thiết bị 802.11n: các nhà sản xuất có thể tăng hoặc điều chỉnh khả năng hỗ trợ ứng dụng, mức giá... Ứng với mỗi tùy chọn, 802.11n có thể hỗ trợ tốc độ lên đến 600Mbps, nhưng phần cứng WLAN không nhất thiết phải áp dụng tất cả các tùy chọn. Ví dụ, năm 2006, hầu hết thiết bị phần cứng WLAN 802.11n 1.0 hỗ trợ tốc độ 300Mbps.
Một trong những điều mong đợi nhất của người dùng thiết bị đầu cuối Wi-Fi không gì khác ngoài tốc độ và tầm phủ sóng. Theo đặc tả kỹ thuật, chuẩn 802.11n có tốc độ lý thuyết lên đến 600Mbps (cao hơn 10 lần chuẩn 802.11g) và vùng phủ sóng rộng khoảng 250m (cao hơn chuẩn 802.11g gần 2 lần, 140m). Hai đặc điểm then chốt này giúp việc sử dụng các ứng dụng trong môi trường mạng Wi-Fi được cải tiến đáng kể, phục vụ tốt cho nhu cầu giải trí đa phương tiện, nhiều người dùng có thể xem phim chất lượng cao (HD, Full HD, Full HD 3D...), gọi điện thoại qua mạng Internet (VoIP), tải tập tin dung lượng lớn đồng thời... mà chất lượng dịch vụ và độ tin cậy vẫn luôn đạt mức cao.

Hình 3.13:Logo chứng nhận sản phẩm đạt chuẩn 802.11n
Bên cạnh đó, chuẩn 802.11n vẫn đảm bảo khả năng tương thích ngược với các sản phẩm trước đó, chẳng hạn, nếu sản phẩm Wi-Fi chuẩn n sử dụng đồng thời hai tần số 2,4GHz và 5GHz thì sẽ tương thích ngược với các sản phẩm chuẩn 802.11a/b/g.
Chuẩn 802.11n đã được IEEE phê duyệt đưa vào sử dụng chính thức và cũng đã được Hiệp hội Wi-Fi (Wi-Fi Alliance) kiểm định và cấp chứng nhận cho các sản phẩm đạt chuẩn. Chứng nhận chuẩn Wi-Fi 802.11n là bước cập nhật thêm một số tính năng tùy chọn cho 802.11n dự thảo 2.0 (draft 2.0, xem thêm bài viết ID: A0905_100) được Wi-Fi Alliance bắt đầu từ hồi tháng 6/2007; các yêu cầu cơ bản (băng tầng, tốc độ, MIMO, các định dạng khung, khả năng tương thích ngược) không thay đổi. Đây là tin vui cho những ai đang sở hữu thiết bị đạt chứng nhận 802.11n draft 2.0. Chứng nhận Wi-Fi n vẫn đảm bảo cho hơn 700 sản phẩm được cấp chứng nhận draft 2.0 trước đây (gồm máy tính, thiết bị điện tử tiêu dùng như tivi, máy chủ đa phương tiện (media server) và các thiết bị mạng). Tất cả thiết bị được cấp chứng nhận dạng draft n có đủ điều kiện để sử dụng logo "Wi-Fi CERTIFIED n" mà không cần phải kiểm tra lại (xem hình 3.13).
Các cải tiến công nghệ của chuẩn 802.11n:
a) OFDM tốt hơn
Yêu cầu đầu tiên là phải sử dụng phương pháp ghép kênh phân chia tầng số trực giao OFDM được phát triển ở trên dựa trên 802.11a/g, sử dụng tốc độ mã lớn nhất cao hơn và nhịp độ dải thông rộng hơn. Điều đó có nghĩa là 802.11n hỗ trợ một OFDM tốt hơn. Những thay đổi đó giúp tăng tốc độ lên 65 Mbps so với 52Mbps của chuẩn 802.11a và 802.11g.
 Cải thiện hiệu năng của MIMO:

Một trong những thành phần được biết rộng rãi nhất trong đặc tả kỹ thuật của bản dự thảo là MIMO. MIMO tận dụng hiện tượng tự nhiên của sóng trung tần được gọi là đa đường: thông tin được phát xuyên qua tường, cửa sổ và các vật chắn khác, anten thu tín hiệu nhiều lần qua các bộ định tuyến khác nhau ở các thời điểm khác nhau. Do đó, tín hiệu đa đường nguyên gốc có thể bị "bóp méo" dẫn đến khó giải mã và kéo theo hiệu năng Wi-Fi kém. MIMO khai thác hiện tượng đa đường với kỹ thuật đa phân chia theo không gian (space-division multiplexing). Thiết bị phát WLAN chia gói dữ liệu ra thành nhiều phần, mỗi phần được gọi là chuỗi dữ liệu (Spatial Stream) và phát từng chuỗi dữ liệu qua các anten riêng rẽ đến các anten thu.

Hình 3.14: Công nghệ MIMO
Hiện tại, 802.11n cung cấp đến 4 chuỗi dữ liệu, cho dù phần cứng không yêu cầu hỗ trợ nhiều như thế. (xem hình 3.15)
Mỗi màu tương ứng với một chuỗi dữ liệu
Hình 3.15 :Các chuỗi dữ liệu của 802.11n
Gấp đôi số lượng chuỗi dữ liệu đồng nghĩa với việc tăng gấp đôi tốc độ, tuy nhiên sẽ kéo theo công suất tiêu thụ tăng, khả năng mở rộng kém hơn và giá thành sản phẩm cao hơn. Trong khi đặc tả kỹ thuật 802.11n yêu cầu phải có chế độ tiết kiệm năng lượng (MIMO power-save). Điều này có nghĩa là chỉ nên sử dụng kỹ thuật đa đường khi đạt được lợi ích về hiệu năng.
 Các đặc điểm nổi bật của MIMO
Có 2 tính năng trong đặc tả kỹ thuật 802.11n nhằm tập trung cải thiện hiệu năng MIMO: cực tạo búp sóng (Beam-forming) và sự phân tập (Diversity). Beam-forming là kỹ thuật điều chỉnh tín hiệu trực tiếp trên anten, giúp tăng vùng phủ sóng và hiệu suất bằng cách hạn chế nhiễu. Diversity khai thác trên nhiều anten bằng cách tổng hợp các tín hiệu đầu ra hoặc chọn tín hiệu tốt nhất trong số các anten. Đây là đặc tả kỹ thuật quan trọng do 802.11n có 4 anten, vì thế sẽ gặp phải trường hợp thiết bị có số lượng anten khác với nó. Ví vụ, máy tính xách tay dùng 2 anten có thể kết nối đến access point (AP) có 3 anten. Trường hợp này, chỉ 2 chuỗi dữ liệu được dùng dù AP hỗ trợ đến 3 chuỗi dữ liệu. Với Diversity, thêm càng nhiều anten càng tốt. Thiết bị nhiều anten sẽ có phạm vi phủ sóng xa hơn. Ví dụ, tín hiệu phát ra của 2 anten có thể kết hợp lại để thu một chuỗi dữ liệu ở khoảng cách xa. Ý tưởng này có thể được mở rộng để kết hợp các tín hiệu đầu ra của 3 anten để thu về 2 chuỗi dữ liệu có tốc độ cao, vùng phủ sóng rộng... Diversity không bị giới hạn trong
802.11n và cả WLAN. Thực tế, nó đã được cài đặt cho các sản phẩm chuẩn 802.11a/b/g có 2 anten.
Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu của 802.11n (xem bảng 3.3).
Bảng 3.3: Các đặc tả kỹ thuật chủ yếu của 802.11n
Tính năng Ý nghĩa Trạng thái
OFDM tốt hơn Hỗ trợ băng thông rộng hơn và tốc độ mã hóa cao hơn để
tăng tốc độ đạt tối đa 65Mbps Bắt buộc
Đa phân chia theo không gian Cải tiến hiệu suất bằng cách phân chia dữ liệu thành nhiều chuỗi phát đến nhiều anten Tùy chọn đến tối đa 4 chuỗi dữ liệu
Diversity Khai thác sự có mặt của nhiều anten để cải tiến tầm phủ sóng và độ tin cậy. Hình thức này được thực thi khi số Tùy chọn đến tối đa 4 anten
lượng anten ở đầu thu cao hơn số lượng anten ở đầu phát.
MIMO tiết kiệm năng lượng Giới hạn công suất tiêu thụ bất lợi của MIMO bằng cách chỉ sử dụng nhiều anten khi cần thiết Quy định
Các kênh 40MHz Tăng tốc độ gấp đôi bằng cách tăng độ rộng băng thông từ
20MHz lên 40MHz Tùy chọn
Sự kết hợp Cải tiến hiệu suất bằng cách cho phép nhiều gói dữ liệu phát tăng tốc giữa sự truyền thông trên cao Quy định
Giảm Inter-frame
Spacing (RIFS) Một trong những đặc điểm chung trong thiết kế 802.11n-n là cải tiến hiệu suất. Thời gian trễ trong việc phát OFDM ngắn hơn so với 802.11a, 802.11g Quy định
Chế độ
Greenfield Cải tiến hiệu suất bằng cách loại các thiết bị 802.11a/b/g ra khỏi mạng 802.11n-n Tùy chọn hiện thời
b) Cải tiến lưu lượng và tốc độ truyền dữ liệu
Một tùy chọn khác trong 802.11n dự thảo là nhân đôi tốc độ bằng cách tăng băng thông kênh truyền WLAN từ 20MHz lên 40MHz. Điều này làm giảm số lượng kênh gây bất lợi cho các thiết bị khác. Tần số 2,4GHz có đủ không gian cho 3 kênh 20MHz không chồng lấn nhau (nonoverlapping), còn kênh 40MHz không có nhiều không gian cho các thiết bị khác tham gia vào mạng hay truyền dữ liệu trên cùng khu vực với chúng. Do đó, việc chọn kênh 40MHz sẽ cải thiện hiệu năng cho toàn WLAN.
Các đặc điểm kỹ thuật của IEEE 802.11 (xem bảng 3.4).

Bảng 3.4: Các đặc điểm kỹ thuật của IEEE 802.11n
Các chuẩn 802.11a 802.11b 802.11g 802.11n
Năm phê chuẩn Tháng 7/1999 Tháng 7/1999 Tháng 6/2003 Tháng 6/2007
Tốc độ tối đa 54Mbps 11Mbps 54Mbps 300Mbps
Khoảng
cách tối đa 100m 100m 100m 150m
Kỹ thuật điều chế OFDM DSSS hay CCK DSSS hay
CCK hay
OFDM DSSS hay CCK hay
OFDM
Dải tần số trung tần
(RF) 5GHz 2,4GHZ 2,4GHZ 2,4GHz hay 5GHz
Chuỗi dữ liệu 1 1 1 1, 2, 3 hay 4
Độ rộng băng thông 20MHz 20MHz 20MHz 20MHz hay 40MHz
Số kênh không
chồng lấn nhau 3 3 23 3 (2,4GHz)
23 (5GHz)
Nguồn can nhiễu Bluetooth, lò vi sóng, thiết bị quan sát bé từ xa... Bluetooth, lò vi sóng, thiết bị quan sát bé từ xa... Điện thoại mẹ bồng con Tương tự 802.11b/g
(2,4GHz)Tương tự
802.11a (5GHz)
c) Hoạt động hiệu quả cùng WLAN hiện hành
Đặc tính kỹ thuật của 802.11n dự thảo có khả năng tương thích với chuẩn trước đó. Access
Point 802.11n sẽ tương thích ngược với các thiết bị chuẩn 802.11a tần số 5GHz cũng như chuẩn 802.11b và 802.11g tần số 2,4GHz. 802.11n sẽ hỗ trợ tốt hơn với chế độ "mixed" của 802.11g. Thực tế, hiệu suất mạng phụ thuộc vào tỉ lệ băng thông được sử dụng để phát dữ liệu chứ không phải gói tin đầu tiên (Overhead) hay các giao thức được sử dụng để quản lý việc truyền thông mạng. Một trong các tính năng quan trọng nhất trong đặc tả kỹ thuật 802.11n để cải tiến hiệu năng ở chế độ hợp nhất (mixed mode) là sự tập hợp. Thay vì gửi từng frame dữ liệu, máy trạm phát một gói gồm nhiều frame chung với nhau. Do đó, việc tập hợp dữ liệu sẽ hiệu quả hơn (xem hình 3.16).

Hình 3.16: Sự tập hợp cải thiện hiệu quả trong chế độ Mixed
Điều này dễ dàng cho các thiết bị 802.11n cùng tồn tại với 802.11g và 802.11a vì tất cả đều dùng phương thức điều chế OFDM. Vì thế, có nhiều tính năng trong đặc tả kỹ thuật của thiết bị như tăng hiệu năng cho các mạng chỉ sử dụng OFDM. Chẳng hạn như tính năng giảm khoảng không giữa frame (Reduced Inter-Frame Spacing, hay RIFS), chi tiết này có thời gian trì hoãn giữa 2 lần phát ngắn.
Để đạt hiệu năng tốt, đặc tả kỹ thuật của 802.11n cung cấp một chế độ gọi là "cánh đồng xanh" (Greenfield) - chỉ các thiết bị 802.11n hoạt động trong mạng.
d) Hiện thực phần cứng của chuẩn IEEE 802.11n
Các hãng sản xuất chip Wi-Fi lớn như Atheros, Broadcom đã xuất xưởng các chip hỗ trợ chuẩn 802.11n và đã đạt được chứng nhận của Wi-Fi Alliance, chẳng hạn chip BCM943224HMS, BCM94313HMGB của Broadcom, chip AR5B195 của Atheros. Các chip này hỗ trợ đầy đủ 4
chuẩn 802.11a/b/g/n với rất nhiều tính năng tùy chọn (Short Guard Interval, Greenfield Preamble, A-MPDU, STBC, 40MHz trên tần số 2,4GHz hay 5GHz...), chế độ bảo mật WPA2 cao cấp, tính năng WMM (Wi-Fi Multimedia) hỗ trợ giải trí đa phương tiện và các tính năng tiện ích khác như cài đặt mã hóa Wi-Fi nhanh theo dạng PIN (Personal Identification Number) hay PBC (Push button configuration)...
Ưu, nhược điểm của 802.11n:
Ưu điểm của 802.11n là tốc độ nhanh nhất, vùng phủ sóng tốt nhất; trở kháng lớn hơn để chống nhiễu từ các tác động của môi trường.
Nhược điểm của 802.11n giá cao hơn 802.11g; sử dụng nhiều luồng tín hiệu có thể gây nhiễu với các thiết bị 802.11b/g kế cận.
Tuy nhiên, với ưu điểm nhiều hơn khuyết điểm như vậy, tương lai chuẩn IEEE 802.11n sẽ phổ biến trên toàn cầu và thay thế các chuẩn IEEE 802.11 khác.
3.5. Bảo mật trong mạng WLAN
3.5.1. Cơ sở bảo mật mạng WLAN
Chuẩn IEEE 802.11 có vài đặc tính bảo mật, như hệ thống mở và các kiểu chứng thực khóa dùng chung, định danh đặt dịch vụ (SSID) và giải thuật WEP. Mỗi đặc tính cung cấp các mức độ bảo mật khác nhau và chúng được giới thiệu trong phần này. Phần này cũng cung cấp thông tin về cách dùng anten RF để hạn chế lan lan truyền trong môi trường WM.
3.5.1.1. Liên kết và Chứng thực
Chuẩn IEEE 802.11 định nghĩa một trạm cuối là ánh xạ AP để các trạm khác trên mạng nối dây và mạng không dây có phương tiện để giao tiếp với trạm cuối. Ánh xạ này được gọi "liên kết". Trong khi các trạm cuối được phép liên kết động đến các AP khác thì tại bất kỳ điểm cho trước một trạm cuối chỉ được liên kết đến một AP. Một trạm cuối "được liên kết" với một AP khá giống với một trạm cuối Ethernet được đặt vào trong cầu nối (bridge) của một switch. Không có cơ chế này, AP không có cách xác định để thúc đẩy các khung nhận được trên cổng Ethernet tới cổng không dây hay không.
Liên kết là một quá trình ba trạng thái:
1. Không được liên kết và không được xác thực
2. Không được liên kết nhưng được xác thực
3. Được liên kết và được xác thực.
Các bản tin đi qua trong thời gian thực hiện các bước này được gọi là các khung quản lý. Điều quan trọng trong quá trình này là liên kết sẽ không xảy ra cho đến khi chứng thực xảy ra. Sự chứng thực theo chuẩn IEEE 802.11 được nói kỹ trong phần 3.5.1.5.
3.5.1.2. Các mức bảo vệ an toàn mạng
Vì không có một giải pháp an toàn tuyệt đối nên người ta thường phải sử dụng nhiều mức bảo vệ khác nhau tạo thành nhiều lớp "rào chắn" đối với hoạt động xâm phạm. Việc bảo vệ thông tin trên mạng chủ yếu là bảo vệ thông tin cất giữ trong các máy tính, đăc biệt là trong các server của mạng. Hình 3.17 mô tả các lớp rào chắn thông dụng hiên nay để bảo vệ thông tin tại các trạm của mạng.

Hình 3.17: Các mức độ bảo vệ mạng
Như minh họa trong hình 3.17, các lớp bảo vệ thông tin trên mạng gồm
ü Lớp bảo vệ trong cùng là quyền truy nhập nhằm kiểm soát các tài nguyên (ở đây là thông tin) của mạng và quyền hạn (có thể thực hiện những thao tác gì) trên tài nguyên đó. Hiện nay việc kiểm soát ở mức này được áp dụng sâu nhất đối với tệp.
ü Lớp bảo vệ tiếp theo là hạn chế theo tài khoản truy nhập gồm đăng ký tên/mật khẩu tương ứng. Đây là phương pháp bảo vệ phổ biến nhất vì nó đơn giản, ít tốn kém và cũng rất có hiệu quả. Mỗi người sử dụng muốn truy nhập được vào mạng sử dụng các tài nguyên đều phải đăng ký tên và mật khẩu. Người quản trị hệ thống có trách nhiệm quản lý, kiểm soát mọi hoạt động của mạng và xác định quyền truy nhập của những người sử dụng khác tùy theo thời gian và không gian.
ü Lớp thứ ba là sử dụng các phương pháp mã hóa (encrytion). Dữ liệu được biến đổi từ dạng “đọc được” sang dạng không “đọc được” theo một thuật toán nào đó. Chúng ta sẽ xem xét các phương thức và các thuật toán mã hóa được sủ dụng phổ biến ở phần dưới đây.
ü Lớp thứ tư là bảo vệ vật lý (physical protection) nhằm ngăn cản các truy nhập bất hợp pháp vào hệ thống. Thường dùng các biện pháp truyền thống như ngăn cấm người không có nhiệm vụ vào phòng đặt máy, dùng hệ thống khóa trên máy tính, cài đặt các hệ
thống báo động khi có truy nhập vào hệ thống..
ü Lớp thứ năm: Cài đặt các hệ thống tường lửa (firewall), nhằm ngăn chặn cá thâm nhập trái phép và cho phép lọc các gói tin mà ta không muốn gửi đi hoặc nhận vào vì một lý do nào đó.
3.5.1.3. Giới hạn lan truyền RF
Trước khi thực hiện các biện pháp bảo mật, ta cần xét các vấn đề liên quan với lan truyền RF do các AP trong một mạng không dây. Khi chọn tốt, việc kết hợp máy phát và anten thích hợp là một công cụ bảo mật có hiệu quả để giới hạn truy cập tới mạng không dây trong vùng phủ sóng định trước. Khi chọn kém, sẽ mở rộng mạng ra ngoài vùng phủ sóng định trước thành nhiều vùng phủ sóng hoặc hơn nữa.
Các anten có hai đặc tính chủ yếu: tính định hướng và độ khuếch đại. Các anten đa hướng có vùng phủ sóng 360 độ, trong khi các anten định hướng chỉ phủ sóng trong vùng hạn chế (hình
3.18). Độ khuếch đại anten được đo bằng dBi và được định nghĩa là sự tăng công suất mà một anten thêm vào tính hiệu RF.

Hình 3.18. Các mẫu lan truyền RF của các anten phổ biến.
3.5.1.4. Định danh thiết lập Dịch vụ (SSID)
Chuẩn IEEE 802.11b định nghĩa một cơ chế khác để giới hạn truy cập: SSID. SSID là tên mạng mà xác định vùng được phủ sóng bởi một hoặc nhiều AP. Trong kiểu sử dụng phổ biến, AP lan truyền định kỳ SSID của nó qua một đèn hiệu (beacon). Một trạm vô tuyến muốn liên kết đến AP
phải nghe các lan truyền đó và chọn một AP để liên kết với SSID của nó.
Trong kiểu hoạt động khác, SSID được sử dụng như một biện pháp bảo mật bằng cách định cấu hình AP để không lan truyền SSID của nó. Trong kiểu này, trạm vô tuyến muốn liên kết đến AP phải sẵn có SSID đã định cấu hình giống với SSID của AP. Nếu các SSID khác nhau, các khung quản lý từ trạm vô tuyến gửi đến AP sẽ bị loại bỏ vì chúng chứa SSID sai và liên kết sẽ không xảy ra.
Vì các khung quản lý trên các mạng WLAN chuẩn IEEE 802.11 luôn luôn được gửi đến rõ ràng, nên kiểu hoạt động này không cung cấp mức bảo mật thích hợp. Một kẻ tấn công dễ dàng “nghe” các khung quản lý trên môi trường WM và khám phá SSID của AP.
3.5.1.5. Các kiểu Chứng thực
Trước khi một trạm cuối liên kết với một AP và truy cập tới mạng WLAN, nó phải thực hiện chứng thực. Hai kiểu chứng thực khách hàng được định nghĩa trong chuẩn IEEE 802.11: hệ thống mở và khóa chia sẻ.
a. Chứng thực hệ thống mở
Chứng thực hệ thống mở là một hình thức rất cơ bản của chứng thực, nó gồm một yêu cầu chứng thực đơn giản chứa ID trạm và một đáp lại chứng thực gồm thành công hoặc thất bại. Khi
thành công, cả hai trạm được xem như được xác nhận với nhau.

Hình 3.19. Chứng thực hệ thống mở.
b. Chứng thực khóa chia sẻ
Chứng thực khóa chia sẻ được xác nhận trên cơ sở cả hai trạm tham gia trong quá trình chứng thực có cùng khóa “chia sẻ”. Ta giả thiết rằng khóa này đã được truyền tới cả hai trạm suốt kênh bảo mật nào đó trong môi trường WM. Trong các thi hành tiêu biểu, chứng thực này được thiết lập thủ công trên trạm khách hàng và AP. Các khung thứ nhất và thứ tư của chứng thực khóa chia sẻ tương tự như các khung có trong chứng thực hệ thống mở. Còn các khung thứ hai và khung thứ ba khác nhau, trạm xác nhận nhận một gói văn bản yêu cầu (được tạo ra khi sử dụng bộ tạo số giả ngẫu nhiên giải thuật WEP (PRNG)) từ AP, mật mã hóa nó sử dụng khóa chia sẻ, và gửi nó trở lại cho AP. Sau khi giải mã, nếu văn bản yêu cầu phù hợp, thì chứng thực một chiều thành công. Để chứng thực hai phía, quá trình trên được lặp lại ở phía đối diện. Cơ sở này làm cho hầu hết các tấn công vào mạng WLAN chuẩn IEEE 802.11b chỉ cần dựa vào việc bắt dạng mật mã hóa của một đáp ứng biết trước, nên dạng chứng thực này là một lựa chọn kém hiệu quả. Nó cho phép các hacker lấy thông tin để đánh đổ mật mã hóa WEP và đó cũng là lý do tại sao chứng thực khóa chia sẻ không bao giờ khuyến nghị.
Sử dụng chứng thực mở là một phương pháp bảo vệ dữ liệu tốt hơn, vì nó cho phép chứng thực mà không có khóa WEP đúng. Bảo mật giới hạn vẫn được duy trì vì trạm sẽ không thể phát hoặc nhận dữ liệu chính xác với một khóa WEP sai.

Hình 3.20. Chứng thực khóa chia sẻ
3.5.2. WEP
WEP được thiết kế để bảo vệ người dùng mạng WLAN khỏi bị nghe trộm tình cờ và nó có các thuộc tính sau:
ü Mật mã hóa mạnh, đáng tin cậy. Việc khôi phục khóa bí mật rất khó khăn. Khi độ dài khóa càng dài thì càng khó để khôi phục.
ü Tự đồng bộ hóa. Không cần giải quyết mất các gói. Mỗi gói chứa đựng thông tin cần để giải mã nó.
ü Hiệu quả. Nó được thực hiện đáng tin cậy trong phần mềm.
Giải thuật WEP thực chất là giải thuật giải mã hóa RC4 của Hiệp hội Bảo mật Dữ liệu RSA. Nó được xem như là một giải thuật đối xứng vì sử dụng cùng khóa cho mật mã hóa và giải mật mã UDP (Protocol Data Unit) văn bản gốc. Mỗi khi truyền, văn bản gốc XOR theo bit với một luồng khóa (keystream) giả ngẫu nhiên để tạo ra một văn bản được mật mã. Quá trình giãi mật mã ngược lại.
Giải thuật hoạt động như sau:
ü Ta giả thiết rằng khóa bí mật đã được phân phối tới cả trạm phát lẫn trạm thu theo nghĩa bảo mật nào đó.  Tại trạm phát, khóa bí mật 40 bit được móc nối với một Vectơ Khởi tạo (IV) 24 bit để tạo ra một seed (hạt giống) cho đầu vào bộ PRNG WEP.
ü Seed được qua bộ PRNG để tạo ra một luồng khóa (keystream) là các octet giả ngẫu nhiên.  Sau đó PDU văn bản gốc được XOR với keystream giả ngẫu nhiên để tạo ra PDU văn bản mật mã hóa.  PDU văn bản mật mã hóa này sau đó được móc nối với IV và được truyền trên môi trường WM.
ü Trạm thu đọc IV và móc nối nó với khóa bí mật, tạo ra seed mà nó chuyển cho bộ PRNG.
ü Bộ PRNG của máy thu cần phải tạo ra keystream đồng nhất được sử dụng bởi trạm phát, như vậy khi nào được XOR với văn bản mật mã hóa, PDU văn bản gốc được tạo ra.
PDU văn bản gốc được bảo vệ bằng một mã CRC để ngăn ngừa can thiệp ngẫu nhiên vào văn bản mật mã đang vận chuyển. Không may là không có bất kỳ các quy tắc nào đối với cách sử dụng của IV, ngoại trừ nói rằng IV được thay đổi "thường xuyên như mỗi MPDU". Tuy nhiên, chỉ tiêu kỹ thuật đã khuyến khích các thực thi để xem xét các nguy hiểm do quản lý IV không hiệu quả.
3.5.3. WPA (Wi-Fi Protected Access)
Nhận thấy được những khó khăn khi nâng cấp lên 802.11i, Wi-Fi Alliance đã đưa ra giải pháp khác gọi là Wi-Fi Protected Access (WPA). Một trong những cải tiến quan trọng nhất của WPA là sử dụng hàm thay đổi khoá TKIP (Temporal Key Integrity Protocol). WPA cũng sử dụng thuật toán RC4 như WEP nhưng mã hoá đầy đủ 128 bit. Và một đặc điểm khác là WPA thay đổi khoá cho mỗi gói tin. Các công cụ thu thập các gói tin để phá khoá mã hoá đều không thể thực hiện được với WPA. Bởi WPA thay đổi khoá liên tục nên hacker không bao giờ thu thập đủ dữ liệu mẫu để tìm ra mật khẩu. Không những thế, WPA còn bao gồm kiểm tra tính toàn vẹn của thông tin (Message Integrity Check). Vì vậy, dữ liệu không thể bị thay đổi trong khi đang ở trên đường truyền. Một trong những điểm hấp dẫn nhất của WPA là không yêu cầu nâng cấp phần cứng. Các nâng cấp miễn phí về phần mềm cho hầu hết các card mạng và điểm truy cập sử dụng WPA rất dễ dàng và có sẵn. Tuy nhiên, WPA cũng không hỗ trợ các thiết bị cầm tay và máy quét mã vạch.
WPA có sẵn 2 lựa chọn: WPA Personal và WPA Enterprise. Cả 2 lựa chọn này đều sử dụng giao thức TKIP và sự khác biệt chỉ là khoá khởi tạo mã hoá lúc đầu. WPA Personal thích hợp cho gia đình và mạng văn phòng nhỏ, khoá khởi tạo sẽ được sử dụng tại các điểm truy cập và thiết bị máy trạm. Trong khi đó, WPA Enterprise cần một máy chủ xác thực và 802.1x để cung cấp các khoá khởi tạo cho mỗi phiên làm việc. Trong khi Wi-Fi Alliance đã đưa ra WPA được coi là loại trừ mọi lổ hổng dễ bị tấn công của WEP nhưng người sử dụng vẫn không thực sự tin tưởng vào WPA. Có một lổ hổng trong WPA và lỗi này chỉ xảy ra với WPA Personal. Khi mà sử dụng hàm thay đổi khoá TKIP được sử dụng để tạo ra các khoá mã hoá bị phát hiện, nếu hacker có thể đoán được khoá khởi tạo hoặc một phần của mật khẩu, họ có thể xác định được toàn bộ mật khẩu, do đó có thể giải mã được dữ liệu. Tuy nhiên, lỗ hổng này cũng sẽ bị loại bỏ bằng cách sử dụng những khoá khởi tạo không dễ đoán. Điều này cũng có nghĩa rằng kĩ thuật TKIP của WPA chỉ là giải pháp tạm thời, chưa cung cấp một phương thức bảo mật cao nhất. WPA chỉ thích hợp với những công ty mà không không truyền dữ liệu "mật" về những thương mại, hay các thông tin nhạy cảm...
WPA cũng thích hợp với những hoạt động hàng ngày và mang tính thử nghiệm công nghệ.
3.5.4. WPA2
3.5.4.1. Thiết lập khóa
WPA là tập con tiêu chuẩn trước của IEEE 802.11i. Nó chấp nhận sự thiết lập khóa, khóa phân cấp và các khuyến cáo về chứng thực của IEE 802.11i một cách gần như đầy đủ. WPA và chuẩn WPA2 gần như là đồng nhất. Tuy nhiên, có một sự khác biệt rất quan trọng: trong WPA2, các khóa IEEE802.11i cũng như vậy, nên quá trình thiết lập khóa và kiến trúc khóa phân cấp trong WPA và giống nhau có thể được sử dụng cho mã hóa và sự bảo vệ toàn vẹn của dữ liệu. Bởi vậy WPA2 sự dụng ít khóa hơn.
WPA2 mở rộng sự phân cấp khóa hai tầng của WEP thành phân cấp đa tầng. Ở cấp cao nhất vẫn là khóa chủ, tham chiếu tới PMK (pair – wise master key) trong WPA2 . Cấp tiếp theo là PTK (pair – wise transient key), được bắt nguồn từ PMK. Ở cấp cuối cùng là những gói khóa mã hóa.
Chúng được tạo ra bởi khóa PTK qua một khóa trộn.

Hình 3.21: Key Generation trong WEP, WPA và WPA2
Cũng như WPA, WPA2 không chỉ rõ cách thức tạo ra khóa chủ PMK. Bởi vậy, WPA2 có lẽ là khóa bí mật dùng chung trước hay nó bắt nguồn từ quá trình nhận thực như ở 802.1x. WPA2 yêu cầu PMK có độ dài là 32 byte. Bởi với độ dài 32 byte là quá dài để một người có thể nhớ nó. Những sự triển khai của 802.11 sử dụng khóa dùng chung cho phép người sử dụng vào mật khẩu ngắn hơn, đó chính là cơ sở dùng để tạo ra khóa có độ dài 32 byte.
Ở mức tiếp theo là PTK, về cơ bản chúng là những khóa phiên. Thuật ngữ PTK được sử dụng nhằm tham chiếu đến tập hợp những khóa phiên mà chủ yếu là 4 loại khóa, mỗi loại đều có độ dài là 128 bits. Bốn loại khóa này là: một khóa mã hóa cho dữ liệu, một khóa toàn vện cho dữ liệu, một khóa mã hóa cho giao thức chứng thực mở rộng qua LAN (EAPoL) messages, và một khóa vẹn toàn dữ liệu cho bản tin EAPoL. Ghi nhớ rằng thuật ngữ (session) ở đây dùng để tham chiếu tới sự kết hợp giữa một STA và một AP. Mỗi khi một STA kết hợp với một AP, chúng sẽ khởi đầu cho một phiên mới và điều này dẫn tới sự phát sinh một PTK mới từ PMK. Vì các khóa phiên chỉ hợp lệ trong một khoản thời gian nhất định chúng cũng như những khóa thời gian. Khóa PTK được tạo ra từ PMK sử dụng một PRF (hàm giả ngẫu nhiên). Các PRF được dùng để tạo ra PTK rõ ràng đặc biệt bởi PTK sử dụng giải thuật HMAC-SHA:
PTK = PRF – 512(PKM, “Pair wise key expansion”, AP_MAC || STA_MAC || ANonce ||
Snonce)
Để thu được từ PTK từ PMK ta cần dùng 5 giá trị đầu vào: khóa PMK, địa chỉ lớp MAC cần hai điểm cuối liên quan đến phiên và mỗi Nonce của hai điểm cuối đó. Sử dụng địa chỉ MAC để tạo ra PTK đảm bảo rằng các khóa này là ranh giới của các phiên giữa hai điểm cuối và gia tăng tính hiệu quả không gian khóa của toàn bộ hệ thống.
Vì chúng ta cần tạo ra một tập hợp khác nhau của những khóa phiên từ PMK giống nhau cho những phiên mới, chúng ta cần thêm đầu vào khác vào cơ chế tạo khóa mà đầu vào này thay đổi ở mỗi phiên. Đầu vào này chính là Nonce. Nonce được hiểu sát nghĩa nhất là số lần ngắn nhất, giá trị của Nonce như vậy thay đổi không bị bó buộc, trừ khi giá trị mỗi Nonce không bao giờ sử dụng lại lần nữa – vấn đề cơ bản là một số chỉ được sử dụng một lần. Với chúng ta, một Nonce là một số duy nhất (sinh ra ngẫu nhiên) và có thể phân biệt giữa hai phiên thiết lập giữa một STA và một AP đã cho tại những thời điểm khác nhau. Hai Nonce liên quan tới sự tạo thành PTK sinh ra bởi hai điểm cuối liên quan tới phiên đó , ví dụ STA (SNonce) và AP (Anonce). WPA2 chỉ rõ một Nonce có thể được tạo ra như sau:
ANonce = PRF – 257 (Random Number, “Init Counter”, AP_MAC || Time) SNonce = PRF–
257(Random Number, “Init Counter”, STA_MAC || Time)
Điều quan trọng là PTK có hiệu quả dùng chung giữa STA và AP được sử dụng bởi cả hai STA và AP nhằm bảo vệ dữ liệu / bản tin EAPoL mà chúng truyền đi. Vì th ế, các giá trị đầu vào yêu cầu để tạo PTK từ PMK đến từ cả hai điểm cuối STA và AP của phiên đó, một Nonce và một địa chỉ lớp MAC được chuyển đổi. Bởi vậy cả STA và AP có thể tạo ra PTK giống nhau từ PMK đồng thời.
Mức tiếp theo của hệ phân bậc khóa là các gói khóa (per – packet key) được tạo ra từ PTK.
Quá trình WPA2 sử dụng để có được per – packet key được chỉ ra ở hình 3.22 đây.

Hình 3.22: Per-Packet Key Generation
Ở pha đầu tiên, khóa mã hóa dữ liệu phiên được kết nối với high – order 32 bits của TSC/IV và địa chỉ lớp MAC. Đầu ra của pha này được kết nối với lower – order 17 bits của TSC/IV ở pha thứ hai. Đầu ra của pha thứ hai sẽ tạo ra 104 bit per packet key. Có nhiều đặc tính quan trọng trong quá trình này:
Kích thước của khóa mã hóa vẫn là 104 bit, vì thế nó có thể thích hợp với bộ tăng tốc phần cứng WEP. Vì tạo ra per packet key liên quan đến một thao tác trộn, thao tác tín toán cường độ cao cho bộ xử lý MAC nhỏ trong phần cứng WEP. Quá trình này chia làm hai pha. Phần xử lý cường độ cao được được thực hiện ở pha một trong khi pha hai tính toán cường độ cao. Vì pha 1 liên quan đến high – order 32 của TSC/IV, việc đó chỉ cần được thực hiện khi mà một trong các bit thay đổi. Chức năng trộn khóa sẽ gây khó khăn cho người nghe trộm do TSC/IV và các khóa gói đều được mã hóa gói
3.5.4.2. Nhận thực
Giống như sự phân phối và thiết lập khóa, WPA cũng chấp nhận kiến trúc chứng thực được chỉ rõ trong 802.11i. Do đó kiến trúc chứng thực của WPA và WPA2 là giống nhau. Với mạng ở nhà 802.11i cho phép khóa dạng thủ công như WEP với mạng doanh nghiệp, 802.11i chỉ rõ cách sử dụng của 802.1x cho sự thiết lập khóa và sự chứng thực. Hình 3.23 cho ta thấy kiến trúc của EAPoL và hình 3.24 cho thấy toàn bộ hệ thống kiến trúc của EAPoL. Cổng kiểm soát chỉ mở khi thiết bị được kết nối tới cổng đã cho phép bởi 802.1x. Mặt khác, cổng không kiểm soát cung cấp một đường dẫn duy nhất cho lưu lượng EAPoL

Hình 3.23: Authentication Architecture
Hình 3.23: Cổng không được kiểm soát có thể hạn chế thế nào sử dụng MAC filtering. Sơ đồ này trong một số trường hợp được dùng để chống lại sự tấn công.

Hình 3.24: EAPOL
EAP chỉ rõ ba thành phần của mạng: the supplicant, the authenticator and the authentication server cho EAPoL người sử dụng cuối là supplicant. Chuyển mạch lớp hai là sự truy nhập kiểm soát nhận thực tới mạng sử dụng cổng logic. Những quyết định truy nhập được thực hiện bởi máy chủ chứng thực backend sau khi thực hiện quá trình chứng thực. Quá trình chứng thực này để sử dụng cho người quản trị mạng quyết định EAPoL có thể dễ dàng được làm thích nghi để có thể sử dụng được trong môi trường 802.11. Như ở hình 3.25 STA là supplicant, AP là sự kiểm soát nhận thực tới mạng và có một máy chủ chứng thực backend . Tính tương tự càng nổi bật hơn nếu ta xem xét một AP, thật ra là chuyển đổi lớp hai, với một máy vô tuyến và một dao diện đường dây.

Hình 3.25: Authentication Overview
Tuy nhiên có một chi tiết cần chú ý đến kiến trúc 802.1x mang quá trình bảo mật giữa supplicant (STA) và máy chủ chứng thực backend. Điều đó có nghĩa là khóa chủ (kết quả từ một quá trình chứng thực thư TLS) được tạo ra giữa STA và máy chủ backend. Tuy nhiên, cơ chế bí mật và vẹn toàn trong kiến trúc an ninh của 802.11 vẫn được thực hiện giữa STA và AP. Điều đó có nghĩa là phiên (PTK) và per – packet key (chúng được tạo ra từ PMK) đều cần STA và AP. Tuy nhiên, AP chưa chắc đã có PMK. Bởi vậy, cái mà cần cho một cơ chế để có PMK từ máy chủ chứng thực đến AP an toàn.
Nhắc lại kiến trúc 802.1x, kết quả của quá trình chứng thực được chuyên chở bởi máy chủ chứng thực tới AP, vì vậy mà AP có thể cho phép hay không cho phép truy nhập tới mạng. Giao thức truyền tin giữa AP và máy chủ chứng thực không chỉ rõ bởi 802.11 nhưng được chỉ rõ bởi WPA2 là RADIUS. Hầu như tất cả các sự triển khai của 802.11 có lẽ kết thúc lên trên sử dụng RADIUS. Giao thức RADIUS cho phép an ninh phân phối khóa từ máy chủ chứng thực tới AP và đây là các mà PMK tới AP như thế nào.
Ghi nhớ là 802.1x có một khung dành cho chứng thực. Nó không chỉ rõ giao thức chứng thực được sử dụng. Bởi vậy, đó là tới người quản trị mạng để chọn giao thức chứng thực. Một trong số những giao thức chứng thực được bàn luận nhiều nhất sử dụng trong 802.1x là TLS.
Giao thức EAP-TLS được lấy tài liệu cẩn thận. Nó được phân tích rộng và không sự sai lệch yếu kém nào được tìm thấy trong giao thức của nó. Điều này làm cho nó là sự lựa chọn lôi cuốn về an ninh sử dụng trong 802.1x.
3.5.4.3. Sự bí mật
Thực tế chỉ rõ rằng một giải thuật mã hóa không đủ để cung cấp cho hệ thống an ninh. Để cung cấp tính bí mật trong 802.11i, AES được sử dụng trong counter mode. Counter mode thực sự sử dụng một khối mật mã như một luồng mật mã , như vậy kết hợp an ninh của một khối mật mã, với sự dễ dàng sử dụng một luồng mật mã. Hình 3.26 chỉ rõ ASE Counter Mode làm việc như thế nào.

Hình 3.26: Hoạt động của ASE Counter Mode
Sử dụng counter mode yêu cầu một máy đếm. Máy đếm bắt đầu tại một thời điểm bất kì nhưng quyết định trước giá trị v à được tăng dần trong một kiểu chỉ rõ. Thao tác máy đếm đơn giản nhất, ví dụ : bắt đầu máy đếm với khởi đầu là 1 và tăng dần một giá trị tuần tự cho mỗi khối. Giá trị khởi đầu cho một counter bắt nguồn từ một giá trị Nonce , cái mà thay đổi cho mỗi thông báo liên tiếp. Mật mã AES sau đó được sử dụng để mã hóa máy đếm để tạo ra một
“luồng khóa”. Khi thông báo nguyên bản đế nó được chia vào các khối 128 bits, và mỗi khối XOR được cộng với 128 bits tương ứng của dòng khóa phát sinh để sản xuất ra mật mã.
Về mặt toán học, chức năng mã hóa được trình bày là: Ci=Mi+(Ek)(i) trong đó i là counter
An ninh của hệ thống nằm trong counter. Cho tới khi giá trị Counter không bao giờ lặp lại với từ khóa giống vậy, hệ thống được bảo vệ. Trong WPA2, điều này đạt được bởi việc dùng một khóa mới cho các phiên.
3.5.4.4. Sự toàn vẹn
Để đạt được sự toàn vẹn của bản tin, nhiệm vụ của nhóm là mở rộng counter mode để bao gồm sự hoạt động của một CBC MAC. Đây là điều giải thích tên của giao thức: AES-CCMP trong đó CCMP thay thế cho giao thức counter mode CBC MAC. Giao thức CBC MAC được thể hiện trong hình 3.27, trong đó hộp màu đen là giao thức mã hóa.

Hình 3.27: CBC MAC
3.5.5. Trạng thái bảo mật mạng WLAN
Chuẩn IEEE 802.11b đã hình thành dưới sự khuyến khích từ nhiều hướng. Có nhiều tài liệu của các nhà nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra các lỗ hổng bảo mật quan trọng trong chuẩn. Họ chỉ ra rằng giải thuật WEP không hoàn toàn đủ để cung cấp tính riêng tư trên một mạng không dây.
Họ khuyến nghị:
ü Các lớp liên kết đề xuất không được bảo mật.  Sử dụng các cơ chế bảo mật cao hơn như IPsec và SSH, thay cho WEP.  Xem tất cả các hệ thống được nối qua chuẩn IEEE 802.11 như là phần ngoài.
Đặt tất cả các điểm truy cập bên ngoài bức tường lửa.
ü Giả thiết rằng bất cứ ai trong phạm vi vật lý đều có thể liên lạc trên mạng như một người dùng hợp lệ. Nhớ rằng một đối thủ cạnh tranh có thể dùng một anten tinh vi với nhiều vùng nhận sóng rộng hơn có thể được tìm thấy trên một card PC chuẩn IEEE 802.11 tiêu biểu.
3.5.6. Các ví dụ kiến trúc bảo mật mạng WLAN
Các kiến trúc mạng WLAN sau đây có nghĩa khi ta nghiên cứu toàn bộ các cách tiếp cận có thể. Nó không hướng vào các vấn đề mật mã hóa lớp cao của dữ liệu trên mỗi gói trong môi trường WM, như một mạng riêng ảo (VPN). Trong tất cả các trường hợp, ta giả thiết rằng một giải pháp VPN được ưu tiên hơn so với các kiến trúc khác để tăng mức bảo mật. Biện pháp bảo mật được thảo luận dưới đây nhằm bảo vệ sự lưu thông mạng được truyền giữa các AP và radio khách hàng. Do đó, ta giả thiết rằng mạng nối dây hiện tại đã thật sự được bảo vệ bởi một biện pháp nào đó chấp nhận được.
SSID cung cấp rất ít mức bảo mật vì bản chất “văn bản sạch” của nó và do đó ta không quan tâm đến SSID khi thảo luận về các kiến trúc bảo mật.
Sau đây là một danh sách kiến trúc mạng WLAN và các tán thành cũng như các phản đối đối với chúng. Bảng 3.5 so sánh các đặc tính của các kiến trúc bảo mật mạng WLAN.
 Chứng thực mở không có giải thuật WEP (hình 3.19)
Các tán thành: không có mào đầu quản lý; bất kỳ khách hàng nào cũng có thể liên kết đến AP mà không có bất kỳ cấu hình bổ sung nào.
Các chống đối: không có bảo mật nào khác ngoài địa chỉ MAC dựa vào kỹ thuật lọc.
 Chứng thực mở có giải thuật WEP (hình 3.19)
Các tán thành : tính bảo mật đủ tốt để ngăn cản bất kỳ kẻ xâm phạm tình cờ nào; có mào đầu quản lý khá.
Các chống đối: các khóa giải thuật WEP bị thỏa hiệp.
 Chứng thực khóa chia sẻ với giải thuật WEP (hình 3.20)
Các tán thành: tính bảo mật đủ tốt để ngăn cản bất kỳ các kẻ xâm nhập nào; có mào đầu quản lý khá.
Các chống đối: sử dụng một cơ chế yêu cầu/đáp ứng không bảo mật; các khóa giải thuật WEP bị thỏa hiệp.
 Chứng thực mở LAWN/MOWER
LAWN/MOWER là một kiến trúc sử dụng các giao thức chung và phần mềm nguồn mở để tách người dùng trên mạng WLAN ra khỏi mạng cho đến khi họ được xác nhận bởi một hệ thống tính toán. Một khi được xác nhận, các quy tắc được thêm vào router nó cho phép khách hàng giao tiếp trong mạng nối dây. Như một biện pháp bảo mật bổ sung, địa chỉ MAC và IP của khách hàng được mã hóa chết cứng trong cache nhớ MOWER ARP.
Các tán thành: độc lập (chỉ Bộ trình duyệt có khả năng SSL được yêu cầu); dựa vào phần mềm nguồn mở sẵn có tự do; chứng thực khá mạnh mẽ (SSL và Kerberos 128 bit).
Các chống đối: không có truy cập ngoài mạng WLAN mà không có chứng thực.
 Cổng Gateway Firewall không dây Ames của NASA (WFG)
WFG tương tự với LAWN/MOWER chỉ có điều cơ sở dữ liệu trên nền RADIUS thay vì trên nền Kerberos. WFG được thiết kế quanh một nền đơn có khả năng định tuyến, lọc gói, chứng thực và DHCP. Nó hoạt động bằng cách gán các địa chỉ IP suốt DHCP, xác nhận các người dùng qua một trang Web được mật mã hóa SSL, cho phép truyền thông cho IP chứng thực thông qua cổng gateway, đăng nhập (logging). Khi DHCP được giải phóng, được sử dụng lại, bị hết hiệu lực hoặc được thiết lập lại, WFG gở bỏ các firewall theo địa chỉ đó. Điều này đánh địa chỉ từng phần liên quan thông qua hijacking (bắt cóc) một IP đã chứng thực sau khi người dùng hợp pháp rời mạng.
Các tán thành: độc lập nền; dựa vào phần mềm nguồn mở; quản trị username/password trung tâm.
Các chống đối: không truy cập bên ngoài mạng WLAN mà không có chứng thực.
 Cisco LEAP/RADIUS (giải thuật WEP theo phiên + Chứng thực Mật khẩu) (hình 3.28)
Các tán thành: chứng thực username/password; quản trị username/password trung tâm; giải thuật WEP theo phiên có được từ bắt nguồn từ username/password.
Các chống đối: mặc dầu Cisco sở hữu nhưng nó dựa phần lớn vào các chuẩn AAA (ngoại trừ LEAP); phức tạp; khi sử dụng VPN với chi phí quản lý đáng kể; phần mềm khách hàng (các trình điều khiển, các phần sụn, các tiện ích) có còn lỗi.

Hình 3.28. Chứng thực LEAP/RADIUS Cisco
.
Đặc tính Chứng thực mở giải thuật w/WEP LAWN/MOWER WFG LEAP/RADIUS
Mật mã hóa gói X X
Khóa WEP theo người dùng/theo phiên X
Username/password X X X
Logging (đăng nhập) X X X X
Độc lập nền X X X
Mào đầu quản lý thấp X X
Nguồn mở X
Bảng 3.5. Các đặc tính của các kiến trúc bảo mật mạng WLAN
3.5.7. Bảo mật
Bảo mật là một trong các quan tâm hàng đầu của ai muốn triển khai một mạng LAN không dây, ủy ban chuẩn IEEE 802.11 đã hướng vào vấn đề này bằng cách cung cấp WEP. Quan tâm chính của người dùng là một kẻ quấy rầy không có khả năng để:
 Truy cập các tài nguyên mạng bằng cách sử dụng thiết bị mạng LAN không dây
tương tự.  Có thể chiếm được lưu thông mạng LAN không dây (nghe trộm).
3.5.7.1. Ngăn ngừa truy cập tới tài nguyên mạng
Nó được thực hiện bằng cách sử dụng một cơ chế chứng thực trong đó một trạm cần chứng minh sự nhận biết khóa hiện thời, nó tương tự như mạng LAN riêng nối dây, nó phát hiện kẻ xâm nhập (bằng cách sử dụng một khoá vật lý) để nối trạm làm việc của hắn tới mạng LAN nối dây.
3.5.7.2. Nghe trộm
Việc nghe trộm được ngăn ngừa bằng cách sử dụng giải thuật WEP, nó là một Bộ tạo số giả ngẫu nhiên (PRNG) được khởi tạo bởi một khoá bí mật dùng chung. PRNG này tạo ra một chuỗi khóa các bit giả ngẫu nhiên có chiều dài bằng với chiều dài của gói lớn nhất mà được kết hợp với gói đến/đi đang tạo ra gói được truyền trong không gian.
Giải thuật WEP là một giải thuật đơn giản được dựa vào giải thuật RC4 của RSA, nó có các thuộc tính sau:
ü Độ tin cậy mạnh mẽ: các tấn công mạnh mẽ tới giải thuật này khó thực hiện bởi vì
mỗi khung được gửi với một vector khởi tạo (IV) để bắt đầu lại PRNG cho mỗi khung.
ü Tự đồng bộ: Giải thuật đồng bộ dựa vào mỗi bản tin, nó được cần để làm việc
trong một môi trường không kết nối, tại đó các gói bị mất (như bất kỳ mạng LAN nào).
3.5.8. Kiến trúc khuyến nghị
Phần này đề xướng một kiến trúc mạng WLAN dựa vào các nguyên lý sau đây:
ü Mạng không dây được xem xét như một mạng không bảo mật cố hữu. Như vậy, nó cần phải có firewall bên ngoài.
ü Sự mật mã hóa theo giải thuật WEP dễ bị bẻ gãy với các giải thuật thông thường, không tin cậy để bảo mật dữ liệu.
ü WEP cung cấp ít nhất một số bảo vệ khỏi xâm nhập và nó nên được sử dụng nếu có chi phí quản lý thấp.
ü Khi yêu cầu mật mã hóa dữ liệu mạnh, cần sử dụng giải pháp VPN/IPsec
ü Vì truy cập tới mạng không dây khó điều khiển hơn so với các truy cập tới mạng nối dây, nên cần thực hiện bảo dưỡng khi cung cấp truy cập từ mạng WLAN đến các mạng khác (thậm chí là mạng Internet) mà không có chứng thực trước. Kiến trúc tổng quan

Hình 3.29. Kiến trúc mạng WLAN được đề xướng
Kiến trúc được đề xướng (hình 3.29) có thể thay thế mạng không dây bên ngoài firewall. Ngoài ra, nó sử dụng các khóa WEP tĩnh trong mạng WLAN để có chi phí quản lý thấp và cung cấp một phương tiện Dò tìm Xâm nhập Mạng (NID) để theo dõi các cuộc tấn công bắt nguồn từ mạng WLAN đến mạng Internet và các mạng khác.
Người ta khuyến nghị rằng phạm vi địa chỉ IP và tên miền của mạng không dây đều liên kết với mạng nội bộ hiện hữu bất kỳ. Điều này sẽ cho phép tách các lưu thông không dây tốt hơn và giúp nhận diện và lọc lưu thông tới/ra khỏi mạng này.
Kiến trúc được đề xướng hợp nhất hầu hết các nguyên lý thiết kế ban đầu trong khi cho phép một vài mức truy cập tới mạng Internet từ mạng không - VPN, từ người dùng không được xác thực. Giả sử lan truyền RF giới hạn trong vùng khảo sát và thiết lập công suất anten và máy phát thích hợp, mạng WLAN không biểu hiện bất kỳ dấu hiệu quan trọng nào đe dọa đến mạng nội bộ như mạng Internet.
Vì roaming giữa các AP vẫn nằm trong miền sở hữu, người ta khuyến cáo cao rằng tất cả AP phải được mua từ cùng nhà cung cấp. Điều này sẽ bảo đảm một trạm cuối được trang bị với bất kỳ card NIC tương thích chuẩn IEEE 802.11 sẽ roaming giữa các AP. Ngoài ra, bất kỳ cải tiến bảo mật chuyên biệt mới nào được giới thiệu yêu cầu các AP đồng nhất.

KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG TIẾP CẬN TIẾP THEO

Từ những kết quả tìm hiểu ở trên ta có thể nhận thấy bộ tiêu chuẩn IEEE 802 có một vị trí đặc biệt quan trọng trong sự phát triển của công nghệ thông và truyền thông hiện tại và trong tương lai. Từ việc phát triển các công nghệ mạng LAN hữu tuyến như Ethernet đến các mạng
LAN không dây như WLAN, WMAN, WPAN, WRAN đã cho thấy những đóng góp của IEEE 802 trong việc phát triển công nghệ hiện tại. Những năm gần đây, IEEE 802 tiếp tục phát triển những bộ tiêu chuẩn công nghệ mới đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người sử dụng. Một số chuẩn công nghệ đã được ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Một số chuấn mới mà IEEE 802 đang tiếp tục phát triển hứa hẹn sẽ tiếp tục thay thế các công nghệ cũ và không ngừng phát triển thêm.
Cũng qua bài tìm hiểu này, chúng ta có được cái nhìn tổng quan và những kiến thức căn bản về công nghệ Wifi và mạng WLAN. Chúng ta thấy được mạng không dây hiện nay phát triển rất nhanh đó là nhờ vào sự thuận tiện của nó. Hiện nay công nghệ không dây, nhất là Wi-Fi hiện đang được ứng dụng ngày càng mạnh mẽ trong đời sống. Nhưng đa số mọi người đều chỉ sử dụng Wi-Fi ở các lĩnh vực liên quan đến máy tính mà không biết rằng bằng sóng Wi-Fi, người dùng dùng máy tính để điều khiển hệ thống đèn, quạt, máy lạnh, lò sưởi, máy tưới, hệ thống nước… Vấn đề quan trọng nhất của mạng không dây hiện nay là sự bảo mật của nó chưa có một giải pháp nào ổn định.
Trong phạm vi bài tìm hiểu này chỉ xem xét đến đặc tính và công nghệ của các chuẩn IEEE 802 và bộ tiêu chuẩn IEEE 802.11 ở mức khái quát. Hướng phát triển tiếp theo của nội dung nghiên cứu là tập trung tìm hiểu giải pháp và ứng dụng để phát triển mạng Wifi cho Trường Đại học Công nghệ Thông tin.

Thân chào các bạn, Mình tên là Tựu.