IEEE 802 là một ủy ban đã phát triển các tiêu chuẩn cho một loạt các mạng cục bộ (LAN). Năm 1990, Ủy ban IEEE 802 đã thành lập một nhóm làm việc mới, IEEE 802.11, với điều lệ phát triển một giao thức và thông số kỹ thuật truyền dẫn cho mạng LAN không dây (WLAN). Kể từ thời điểm đó, nhu cầu về mạng WLAN ở các tần số và tốc độ dữ liệu khác nhau đã bùng nổ. Bắt kịp với nhu cầu này,the IEEE 802.11 đã ban hành một danh sách các tiêu chuẩn ngày càng mở rộng. Bảng 17.1 định nghĩa ngắn gọn các thuật ngữ chính được sử dụng trong tiêu chuẩn IEEE 802.11.
Các bài viết liên quan:
The Wi-Fi Alliance
Chuẩn 802.11 đầu tiên được chấp nhận rộng rãi trong ngành là 802.11b. Mặc dù tất cả các sản phẩm 802.11b đều dựa trên cùng một tiêu chuẩn, nhưng luôn có một mối quan tâm là liệu các sản phẩm từ các nhà cung cấp khác nhau có tương tác thành công hay không. Để đáp ứng mối quan tâm này, Liên minh Tương thích Ethernet không dây (WECA), một hiệp hội trong ngành, được thành lập vào năm 1999.
Tổ chức này, sau đó được đổi tên thành Liên minh Wi-Fi (Không dây trung thực), đã tạo ra một bộ thử nghiệm để chứng nhận khả năng tương tác cho 802.11b Mỹ phẩm. Thuật ngữ được sử dụng cho các sản phẩm 802.11b được chứng nhận là Wi-Fi. Chứng nhận Wi-Fi đã được mở rộng cho các sản phẩm 802.11g ,. Wi-Fi Alliance cũng đã phát triển quy trình chứng nhận cho các sản phẩm 802.11a, được gọi là Wi-Fi5. Wi-Fi Alliance quan tâm đến một loạt các khu vực thị trường cho mạng WLAN, bao gồm doanh nghiệp, gia đình và các điểm phát sóng.
Gần đây hơn, Wi-Fi Alliance đã phát triển các quy trình chứng nhận cho các tiêu chuẩn bảo mật IEEE 802.11, được gọi là Wi-Fi Protected Access (WPA). Phiên bản mới nhất của WPA, được gọi là WPA2, kết hợp tất cả các tính năng của đặc điểm kỹ thuật bảo mật IEEE 802.11i WLAN.
IEEE 802 Protocol Architecture
Trước khi tiếp tục, chúng ta cần xem trước sơ qua kiến trúc giao thức IEEE 802. Các tiêu chuẩn IEEE 802.11 được định nghĩa trong cấu trúc của một bộ giao thức phân lớp. Cấu trúc này, được sử dụng cho tất cả các tiêu chuẩn IEEE 802, được minh họa trong hình dưới
PHYSICAL LAYER Lớp thấp nhất của mô hình tham chiếu IEEE 802 là lớp vật lý, bao gồm các chức năng như mã hóa / giải mã tín hiệu và truyền / nhận bit. Ngoài ra, lớp vật lý bao gồm một đặc điểm kỹ thuật của môi trường truyền. Trong trường hợp của IEEE 802.11, lớp vật lý cũng xác định các dải tần số và các đặc tính của ăng ten.
MEDIA ACCESS CONTROL Tất cả các mạng LAN bao gồm tập hợp các thiết bị chia sẻ khả năng truyền tải của mạng. Một số phương tiện kiểm soát việc truy cập vào phương tiện truyền dẫn là cần thiết để cung cấp việc sử dụng có trật tự và hiệu quả dung lượng đó. Đây là chức năng của lớp kiểm soát truy cập phương tiện (MAC). Lớp MAC nhận dữ liệu từ một giao thức lớp cao hơn, điển hình là lớp Điều khiển liên kết logic (LLC), dưới dạng một khối dữ liệu được gọi là đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC (MSDU). Nói chung, lớp MAC thực hiện các chức năng sau:
- Khi truyền, tập hợp dữ liệu vào một khung, được gọi là đơn vị dữ liệu giao thức MAC (MPDU) với các trường địa chỉ và phát hiện lỗi.
- Khi tiếp nhận, tháo rời khung và thực hiện nhận dạng địa chỉ và phát hiện lỗi.
- Quyền truy cập của chính phủ vào phương tiện truyền dẫn mạng LAN.
| MACĐiều khiển | Điểm đếnĐịa chỉ MAC | NguồnĐịa chỉ MAC | Đơn vị dữ liệu dịch vụ MAC (MSDU) | CRC |
Định dạng chính xác của MPDU có phần khác biệt đối với các công cụ MAC khác nhau đang được sử dụng. Nhìn chung, tất cả các MPDU đều có định dạng tương tự như trong Hình 17.2. Các trường của khung này như sau.
- MAC Control: Trường này chứa bất kỳ thông tin điều khiển giao thức nào cần thiết cho hoạt động của giao thức MAC. Ví dụ, một mức độ ưu tiên có thể được chỉ ra ở đây.
- Destination MAC Address: Địa chỉ vật lý đích trên mạng LAN cho MPDU này.
- Source MAC Address: Địa chỉ vật lý nguồn trên mạng LAN cho MPDU này.
- MAC Service Data Unit: Dữ liệu từ lớp cao hơn tiếp theo.
- CRC: Trường kiểm tra dự phòng theo chu kỳ; còn được gọi là trường Trình tự kiểm tra khung (FCS). Đây là mã phát hiện lỗi, chẳng hạn như mã được sử dụng trong các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu khác. CRC được tính toán dựa trên các bit trong toàn bộ MPDU. Người gửi tính toán CRC và thêm nó vào khung. Máy thu thực hiện phép tính tương tự trên MPDU đến và so sánh phép tính đó với trường CRC trong MPDU đến đó. Nếu hai giá trị không khớp, thì một hoặc nhiều bit đã bị thay đổi khi chuyển tiếp.
Các trường trước trường MSDU được gọi là tiêu đề MAC và trường sau trường MSDU được gọi là đoạn giới thiệu MAC. Tiêu đề và đoạn giới thiệu chứa thông tin điều khiển đi kèm với trường dữ liệu và được sử dụng bởi giao thức MAC.LOGICAL LINK CONTROL Trong hầu hết các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu, thực thể giao thức liên kết dữ liệu không chỉ chịu trách nhiệm phát hiện lỗi bằng cách sử dụng CRC, mà còn để khôi phục các lỗi đó bằng cách truyền lại các khung bị hỏng. Trong kiến trúc giao thức LAN, hai chức năng này được phân chia giữa các lớp MAC và LLC. Lớp MAC chịu trách nhiệm phát hiện lỗi và loại bỏ bất kỳ khung nào có lỗi. Lớp LLC tùy chọn theo dõi các khung đã được nhận thành công và truyền lại các khung không thành công.
LOGICAL LINK CONTROL Trong hầu hết các giao thức điều khiển liên kết dữ liệu, thực thể giao thức liên kết dữ liệu không chỉ chịu trách nhiệm phát hiện lỗi bằng cách sử dụng CRC, mà còn để khôi phục các lỗi đó bằng cách truyền lại các khung bị hỏng. Trong kiến trúc giao thức LAN, hai chức năng này được phân chia giữa các lớp MAC và LLC. Lớp MAC chịu trách nhiệm phát hiện lỗi và loại bỏ bất kỳ khung nào có lỗi. Lớp LLC tùy chọn theo dõi các khung đã được nhận thành công và truyền lại các khung không thành công.
IEEE 802.11 Network Components và Architectural Model
Hình minh họa mô hình được phát triển bởi nhóm làm việc 802.11. Khối xây dựng nhỏ nhất của mạng LAN không dây là bộ dịch vụ cơ bản (BSS), bao gồm các trạm không dây thực hiện cùng một giao thức MAC và cạnh tranh để truy cập vào cùng một phương tiện không dây được chia sẻ. BSS có thể bị cô lập hoặc nó có thể kết nối với đường trục
hệ thống phân phối (DS) thông qua một điểm truy cập (AP). AP hoạt động như một cầu nốivà một điểm chuyển tiếp. Trong BSS, các trạm khách hàng không giao tiếp trực tiếp với nhau. Thay vào đó, nếu một trạm trong BSS muốn giao tiếp với một trạm khác trong cùng một BSS, thì khung MAC trước tiên được gửi từ trạm gốc đến AP và sau đó từ AP đến trạm đích. Tương tự, một khung MAC từ một điểm trong BSS đến một trạm từ xa được gửi từ trạm cục bộ đến AP và sau đó được AP chuyển tiếp qua DS trên đường đến trạm đích. tương ứng với những gì được gọi là tế bào trong tài liệu. DS có thể là một bộ chuyển mạch, một mạng có dây hoặc một mạng không dây.
Khi nào tất cả các trạm trong BSS là các trạm di động giao tiếp trực tiếp với nhau (không sử dụng AP), BSS được gọi là BSS độc lập (IBSS). IBSS thường là một mạng đặc biệt. Trong IBSS, các trạm đều giao tiếp trực tiếp và không có AP nào tham gia.
Một cấu hình đơn giản được thể hiện trong Hình 17.3, trong đó mỗi trạm thuộc một BSS duy nhất; nghĩa là mỗi trạm chỉ nằm trong phạm vi phủ sóng không dây của các trạm khác trong cùng một BSS. Cũng có thể hai BSS chồng chéo nhau về mặt địa lý, do đó một trạm duy nhất có thể tham gia vào nhiều hơn một BSS. Hơn nữa, sự tương đồng giữa một trạm và một BSS là động. Các trạm có thể tắt, nằm trong phạm vi phủ sóng và ngoài phạm vi phủ sóng.
Một bộ dịch vụ mở rộng (ESS) bao gồm hai hoặc nhiều bộ dịch vụ cơ bản kết nối với nhau bởi một hệ thống phân phối. Bộ dịch vụ mở rộng xuất hiện dưới dạng một mạng LAN logic duy nhất đến mức điều khiển liên kết logic (LLC).
IEEE 802.11 Services
IEEE 802.11 xác định chín dịch vụ cần được cung cấp bởi mạng LAN không dây để đạt được chức năng tương đương với chức năng vốn có của mạng LAN có dây. Bảng 17.2 liệt kê các dịch vụ và chỉ ra hai cách phân loại chúng.
- Nhà cung cấp dịch vụ có thể là trạm hoặc DS. Các dịch vụ trạm được thực hiện trong mọi trạm 802.11, bao gồm cả các trạm AP. Dịch vụ phân phối-các tệ nạn được cung cấp giữa các BSS; các dịch vụ này có thể được thực hiện trong một AP hoặc trong một thiết bị có mục đích đặc biệt khác được gắn vào hệ thống phân phối.
- Ba trong số các dịch vụ được sử dụng để kiểm soát quyền truy cập và tính năng mạng LAN IEEE 802.11. Sáu trong số các dịch vụ được sử dụng để hỗ trợ phân phối MSDU giữa các trạm. Nếu MSDU quá lớn để được truyền trong một MPDU, nó có thể bị phân mảnh và được truyền trong một loạt MPDU.
Tiếp theo tài liệu IEEE 802.11, tiếp theo chúng ta sẽ thảo luận về các dịch vụ theo thứ tự được thiết kế để làm rõ hoạt động của mạng IEEE 802.11 ESS. Chuyển phát MSDU, là dịch vụ cơ bản, đã được đề cập. Các dịch vụ liên quan đến bảo mật được giới thiệu trong Phần 17.2.
DISTRIBUTION OF MESSAGES WITHIN A DS Hai dịch vụ liên quan đến phân phối thông điệp trong DS là phân phối và tích hợp. Phân phối là dịch vụ chính được các trạm sử dụng để trao đổi các MPDU khi các MPDU phải đi qua DS để đi từ một trạm trong một BSS đến một trạm trong BSS khác. Ví dụ, giả sử một khung được gửi từ trạm 2 (STA 2) đến trạm 7 (STA 7) trong Hình 17.3. Khung được gửi từ STA 2 đến AP 1, là AP cho BSS này. AP đưa khung cho DS, khung này có nhiệm vụ hướng khung tới AP được liên kết với STA 7 trong BSS mục tiêu. AP 2 nhận frame và chuyển tiếp nó tới STA 7. Cách thức truyền thông điệp qua DS nằm ngoài phạm vi của tiêu chuẩn IEEE 802.11.
Nếu hai trạm đang giao tiếp nằm trong cùng một BSS, thì dịch vụ phân phối sẽ đi qua một AP duy nhất của BSS đó một cách hợp lý.
Bảng 17.2 Dịch vụ IEEE 802.11
The integration service cho phép truyền dữ liệu giữa một trạm trên IEEE
802.11 LAN và một trạm trên mạng LAN IEEE 802.x tích hợp. Thuật ngữ tích hợp đề cập đến một mạng LAN có dây được kết nối vật lý với DS và các trạm của nó có thể được kết nối hợp lý với mạng LAN IEEE 802.11 thông qua dịch vụ tích hợp. Dịch vụ tích hợp xử lý bất kỳ bản dịch địa chỉ nào và logic chuyển đổi phương tiện cần thiết cho việc trao đổi dữ liệu.
ASSOCIATION-RELATED SERVICES Mục đích chính của lớp MAC là chuyển MSDU giữa các thực thể MAC; mục đích này được thực hiện bởi dịch vụ phân phối. Để dịch vụ đó hoạt động, nó yêu cầu thông tin về các trạm bên trong ESS được cung cấp bởi các dịch vụ liên quan đến hiệp hội. Trước khi dịch vụ phân phối có thể cung cấp dữ liệu đến hoặc chấp nhận dữ liệu từ một trạm, trạm đó phải được liên kết. Trước khi xem xét khái niệm liên kết, chúng ta cần mô tả khái niệm di động. Tiêu chuẩn xác định ba kiểu chuyển tiếp, dựa trên tính di động:
- No transition: Một trạm thuộc loại này đứng yên hoặc chỉ di chuyển trong phạm vi liên lạc trực tiếp của các trạm giao tiếp của một BSS.
- BSS transition: Đây được định nghĩa là một chuyển động trạm từ BSS này sang BSS khác trong cùng một ESS. Trong trường hợp này, việc phân phối dữ liệu đến trạm yêu cầu khả năng định địa chỉ có thể nhận ra vị trí mới của trạm.
- ESS transition: Đây được định nghĩa là một chuyển động trạm từ một BSS trong một ESS này sang một BSS trong một ESS khác. Trường hợp này chỉ được hỗ trợ với nghĩa là trạm có thể di chuyển. Bảo trì các kết nối lớp trên được hỗ trợ bởi 802.11 không thể được đảm bảo. Trên thực tế, việc gián đoạn dịch vụ rất dễ xảy ra.
Để gửi một thông điệp trong DS, dịch vụ phân phối cần biết vị trí của trạm đích. Cụ thể, DS cần biết danh tính của AP mà thông báo sẽ được gửi đến để thông báo đó đến được trạm đích. Để đáp ứng yêu cầu này, một trạm phải duy trì liên kết với AP trong BSS hiện tại của nó. Ba dịch vụ liên quan đến yêu cầu này:
- Association: Thiết lập một liên kết ban đầu giữa một trạm và một AP. Trước khi một trạm có thể truyền hoặc nhận các khung trên mạng LAN không dây, danh tính của trạm đóvà địa chỉ phải được biết. Vì mục đích này, một trạm phải thiết lập một mối quan hệ với một AP trong một BSS cụ thể. Sau đó, AP có thể truyền thông tin này cho các AP khác trong ESS để tạo điều kiện cho việc định tuyến và phân phối các khung được định địa chỉ.
- Reassociation: Cho phép chuyển một liên kết đã thiết lập từ AP này sang AP khác, cho phép một trạm di động di chuyển từ BSS này sang BSS khác.
Disassociation: Một thông báo từ một trạm hoặc một AP rằng một liên kết hiện có đã bị chấm dứt. Một trạm nên đưa ra thông báo này trước khi rời khỏi ESS hoặc ngừng hoạt động. Tuy nhiên, cơ sở quản lý MAC tự bảo vệ chống lại các trạm biến mất mà không có thông báo.
