Các vấn đề cần xem xét khi triển khai WLAN

[tahomam]

Các vấn đề cần xem xét khi triển khai WLAN
Sau khi bạn đã kết thúc site survey và có được bản đồ triển khai vật lý, bạn có thể chuyển sang bước tiếp theo của quá trình triển khai. Một mạng WLAN bảo mật đòi hỏi phải có AAA Server như RADIUS để cho phép xác thực theo người dùng. Hơn nữa, bạn nên triển khai 1 cơ chế để quản lý WLAN.


1. Các vấn đề cần xem xét khi triển khai 802.1X
Giải pháp 802.1X yêu cầu phải có AAA server để cung cấp xác thực theo người dùng. AAA server thường được đặt ở trung tâm dữ liệu (data center) đã được bảo vệ. Vì nó nằm ở layer 3 và có tốc độ chuyển mạch của đường dây (wire-speed) nên bạn có thể đo đạt được độ trễ của mạng giữa biên mạng (network edge) và data center vào khoảng vài milisecond hay thậm chí microsecond.

Việc triển khai 802.1X trở nên phức tạp hơn khi phải triển khai qua kết nối WAN. Kết nối WAN thường có băng thông (bandwidth) thấp hơn so với kết nối LAN và kết quả là nghẽn có thể xuất hiện trên những kết nối này. Nghẽn có thể có những ảnh hưởng đáng kể lên xác thực 802.1X vì nó có thể drop (hủy bỏ) những gói tin RADIUS làm cho việc xác thực của trạm client bị time out như được minh họa trong hình dưới.

http://i47.photobucket.com/albums/f185/hinhup/95-8-7.gif

Bạn có thể hạn chế ảnh hưởng bằng 2 cách sau:
+ Sử dụng QoS để ưu tiên các gói tin 802.1X RADIUS được truyền qua kết nối WAN
+ Cài đặt AAA server cục bộ ở chi nhánh


Ưu tiên gói tin 802.1X RADIUS sử dụng IP QoS
Phương pháp này cung cấp độ ưu tiên cho các gói tin 802.1X khi kết nối WAN xảy ra nghẽn. Đối với các mạng đã triển khai QoS để hỗ trợ các ứng dụng VoIP thì hầu như chúng ta không cần cấu hình gì thêm.

VoIP thường có giá trị IP Precedence bằng 5 và giá trị DSCP (Differentiated Service Code Point) là EF (Expedited Forwarding). Video có IP Precedence bằng 4 và DSCP là AF41 đến AF43. Các giao thức điều khiển cuộc gọi VoIP (MGCP hay H.323) có IP Precedence bằng 3 và DSCP là AF31 đến AF33. Các gói tin 802.1X RADIUS có thể được xem như là control traffic nên có thể xếp vào IP Precedence bằng 3 và DSCP là AF31 đến AF33. Bảng dưới đây tóm tắt các giá trị này.

http://i47.photobucket.com/albums/f185/hinhup/94-table8-1.gif

Việc sử dụng QoS để ưu tiên traffic của 802.1X RADIUS không giải quyết được hết mọi vấn đề liên quan đến việc xác thực từ xa. Các vấn đề sau vẫn luôn tồn tại:
+ Không có dịch vụ WAN (WAN outage)
+ Độ trễ của WAN

Nếu kết nối WAN bị đứt thì trạm client không thể truy cập vào WLAN cũng như tài nguyên cục bộ. Với kết nối WAN có độ trễ rất cao như vệ tinh cũng có những ảnh hưởng xấu đến quá trình xác thực vì nó có thể làm cho việc xác thực bị time out làm cho hiệu năng hoạt động của station bị giảm sút nghiêm trọng.


Xác thực cục bộ ở chi nhánh
Xác thực cục bộ ở chi nhánh dường như là một giải pháp tốt để giải quyết vấn đề, nhưng nó cũng không phải là một công cụ chữa được bách bệnh. Việc triển khai AAA server ở chi nhánh có những vấn đề sau:

+ Chi phí – Đối với những công ty có nhiều chi nhánh thì cần ít nhất 1 server ở mỗi chi nhánh
+ Khả năng quản lý
- Số lượng authentication server có thể lên đến hàng ngàn tùy thuộc vào sự triển khai
- Việc phải tái tạo lại cơ sở dữ liệu người dùng cho một lượng lớn các chi nhánh có thể là một vấn đề khó thực hiện
- Việc truy cập của admin có thể là một vấn đề nếu như các admin ở chi nhánh cần thường xuyên truy cập vào server trung tâm

Một số nhà sản xuất như Cisco đã tích hợp authentication server vào trong AP để giúp người dùng tiết kiệm chi phí và những rắc rối liên quan đến việc quản lý AAA server cục bộ như được minh họa trong hình dưới

http://i47.photobucket.com/albums/f185/hinhup/93-8-8.gif

Mặc dù giải pháp này không thật sự hoàn hảo nhưng nó cho phép admin tự tin triển khai WLAN ở chi nhánh trong khi vẫn duy trì một cơ sở dũ liệu xác thực duy nhất để dễ quản lý
2. Quản lý WLAN
Quản lý mạng nói chung và quản lý WLAN nói riêng là một chủ đề lớn và cần phải có một sách khác nói về chúng. Phần này chỉ đưa ra một số khái niệm quan trọng nổi bật nhất cần phải xem xét trong suốt quá trình triển khai.

Trong bất kỳ kiểu mạng nào, bạn không thể quản lý những gì mà bạn không thể đo đạt được

Trong các mạng lớn, có thể lên đến hàng ngàn thiết bị cần được quản lý. Trong các triển khai mạng WLAN cho một doanh nghiệp lớn không hiếm khi ta thấy số lượng AP nhiều gấp 3 lần bình thường. WLAN có thể sẽ ảnh hưởng chính đến việc bạn sẽ quản lý mạng như thế nào. Để có được một mạng WLAN hoạt động đáng tin cậy như mạng LAN và giảm thiểu những phức tạp trong việc quản lý thì bạn cần phải có một giải pháp quản lý trong đó bao gồm việc quản lý WLAN.

Những nhà phê chuẩn WLAN đầu tiên đã gặp những khó khăn về gánh nặng quản lý trong WLAN. Hầu hết các gói quản lý giá rẻ rất khó mở rộng đến hàng ngàn thiết bị mà không phải sử dụng nhiều trạm quản lý, và không có một giải pháp nào đưa ra những chức năng quản lý sóng vô tuyến (RF). Những thiếu sót này làm cho việc triển khai WLAN có hiệu năng hoạt động nghèo nàn và buộc admin phải tự phát triển những công cụ riêng của họ để quản lý WLAN một cách hiệu quả.

Nhiều giải pháp quản lý WLAN cung cấp các dịch vụ quản lý giống với mạng có dây như: SNMP, giám sát lỗi, thu thập các bẫy lỗi (trap), phân phối cấu hình, phân phối firmware … Tuy nhiên, không có giải pháp nào cho admin có cái nhìn sâu hơn về bản thân mạng vô tuyến. Hiệu năng của WLAN khác nhau rất lớn trong các cài đặt khác nhau. Vật liệu của tường và vị trí của nhiễu bên ngoài như lò vi sóng có thể ảnh hưởng đến hiệu năng của WLAN. Ngoài ra thì các thiết bị Bluetooth, ad-hoc client và mạng WLAN của hàng xóm sẽ làm suy giảm hiệu năng của WLAN đến mức độ không thể sử dụng được.

Việc quản lý được sóng vô tuyến sẽ cho phép admin nhìn thấy được các vấn đề như vậy và tùy thuộc vào các giải pháp cài đặt mà nó có thể tự động điều khiển các tham số của radio (sóng vô truyến) như lựa chọn kênh/tần số và công suất truyền của client/AP để thích nghi với môi trường RF.



Kết luận
Quyết định của bạn khi triển khai mạng WLAN là điều quan trọng để tối ưu mạng WLAN:
+ Kiểu người dùng nào sẽ sử dụng WLAN? (có tính di động cao hay chỉ thỉnh thoảng)
+ Kiểu ứng dụng nào mà những người dùng này sẽ sử dụng trong WLAN?

Mặc dù 2 câu hỏi này là rất cơ bản và hầu như bản thân nó đã tự giải thích nhưng chúng vẫn thường bị bỏ quên trong lúc triển khai. Chúng là nền tảng cho việc tiết kiệm chi phí trong suốt quá trình triển khai, chính là trong việc lựa chọn kiểu triển khai coverage-oriented hay capacity-oriented.

Một khi bạn đã chọn được kiểu triển khai thì việc biết được các công cụ để thực hiện site survey cũng như các trường hợp site survey thực tế có thể giúp bạn tiết kiệm thời gian và tiền bạc cho một công việc nhàm chán và tốn thời gian. Ngày nay, site survey là một công việc thủ công có nghĩa là người khảo sát sẽ phải thực hiện tất cả các đo đạt cũng như tính toán. Cùng với sự phát triển của WLAN thì các công cụ quản lý cũng giúp tự động một số tiến trình này.

[tahomam]

Triển Khai Wireless LAN

Việc hiểu được các giao thức 802.11 hoạt động như thế nào, các đặc điểm của node di động, bảo mật lớp MAC và chất lượng dịch vụ (QoS) là cần thiết khi quyết định triển khai một mạng WLAN. Sẽ có nhiều việc cần phải làm khi triển khai AP chứ không chỉ chạy cable và treo thiết bị lên trần nhà. Những khía cạnh vật lý khi thực hiện site survey (khảo sát) sẽ cho admin một cái nhìn về tính khả thi của các vùng phủ sóng mà mỗi AP cung cấp, số lượng AP cần thiết để bao phủ vùng mong muốn, các thiết lập về kênh truyền cũng như công suất phát. Ngoài ra, admin cần phải biết thêm những vấn đề sau:
+ Định dạng chuyển vùng (Roaming Pattern) của các client không dây.
+ Các ứng dụng được sử dụng bởi client không dây.

Hai yếu tố chính trên sẽ hình thành nên quyết định của bạn khi xác định số AP cần sử dụng, số lượng các vùng overlap (chồng) nhau và vị trí của các thiết bị lớp trên (upper-layer) như authentication server (server xác thực).



I. Việc triển khai WLAN và sự ảnh hưởng của ứng dụng
Ảnh hưởng của các ứng dụng đến sự triển WLAN là khác nhau. Điều quan trọng bạn cần phải hiểu là những ảnh hưởng này tác động thế nào đến việc triển khai WLAN. Sau đây là các yếu tố chính cần xem xét:
+ Throughput cho từng client (per-client).
+ Kiểu ứng dụng streaming hay kiểu ứng dụng bursty.
+ Sự tranh giành đường truyền và độ trể của ứng dụng.

Throughput cho từng client sẽ bị giảm mỗi khi có client mới tham gia vào BSS. Mặc dù mỗi người dùng không được đảm bảo rằng họ sẽ có một lượng băng thông nhất định, cơ chế truy cập đường truyền DCF (Distribution Coordination Function) cung cấp cơ chế truy cập môi trường không dây một cách công bằng. So với mạng Ethernet 100 Mbps thì việc chia sẽ 11 Mbps hay 54 Mbps cho khoảng 10 đến 25 người dùng có thể xem như là một bước đi lùi.

Đối với mạng 802.11b 11 Mbps thì việc chia sẽ cùng với bản chất half-duplex thì throughput thật sự chỉ còn lại khoảng 6 Mbps. Nếu như trong mạng có 25 client thì throughput cho mỗi client là khoảng 245 Kbps. Tương tự, với mạng 802.11a 54 Mbps thì throughput thật sự là 22 Mbps và throughput cho từng client là 880 Kbps. Chú ý, đầy chỉ là số liệu tham khảo vì chúng ta đã giả sử rằng tất cả các client đều truyền và nhận cùng một lượng dữ liệu.

Kiểu ứng dụng sẽ ảnh hưởng một cách đáng kể đến các số liệu trên. Kiểu ứng dụng streaming như voice có nhiều sự khác biệt so với ứng dụng kiểu bursty như HTTP hay POP3. Một cuộc gọi 2 chiều G.711 thông thường sẽ có yêu cầu throughput trung bình vào khoảng 240 Kbps ở lớp MAC. Trong trường hợp này, bạn có thể mắc sai lầm nếu như cho rằng 25 cuộc gọi có thể hoạt động được trong 1 BSS (240 Kbps * 25 = 5.86 Mbps)

Nhưng mỗi cuộc gọi 2 chiều cũng yêu cầu tốc độ truyền khoảng 200 frame trong 1 giây (50 frame per second và 50 acknoledgment per second cho mỗi chiều của cuộc gọi, kết quả là 200 frame per second). Giả sử rằng lớp MAC của 802.11b chỉ hỗ trợ tốc độ 1200 packet per second nên bạn chỉ có thể có tối đa 6 cuộc gọi trong BSS. Điều này khác xa so với những gì chúng ta nghĩ. Chú ý là số liệu trên không bao gồm việc truyền dữ liệu, nó chỉ dành cho các cuộc gọi. Bất kỳ data traffic nào trên AP cũng sẽ làm suy giảm các cuộc gọi nếu như không có một cơ chế nào để điều khiển đăng nhập (admission control) hay cơ chế QoS/ưu tiên (prioritization).

Bạn có thể biết được mật độ của AP (số lượng AP trong một vùng phủ sóng) đóng vai trò quan trọng như thế nào trong việc hỗ trợ ứng dụng. Việc triển khai theo kiểu coverage-oriented (hướng bao phủ) sẽ không đáp ứng tốt trong việc cung cấp VoIP trong 802.11, trong khi triển khai theo kiểu capacity-oriented (hướng khả năng) sẽ cung cấp mật độ client-to-AP (số client trên một AP) cần thiết để hỗ trợ VoIP.

Sự tranh giành đường truyền trong 802.11 tương tự như sự tranh giành đường truyền trong mạng có dây 802.3 half-duplex. Tất cả các trạm đều có cơ hội truy cập đường truyền như nhau và nếu như số lượng các trạm càng lớn thì khả năng xung đột giữa các frame sẽ càng cao.

Quá trình tranh giành đường truyền sẽ làm tăng độ trễ trong BSS. Các trạm sẽ sử dụng nhiều thời gian hơn trong việc cố gắng truy cập đường truyền thay vì thực hiện truyền hay nhận frame. Tiến trình này làm cho các giao thức lớp trên (upper-layer) bị timeout và có nhiều khả năng sẽ hủy bỏ (drop) phiên làm việc của ứng dụng.

Khi xảy ra tình huống này thì một lời khuyên là chọn lựa sự triển khai có mật độ AP cao để tránh hay giảm thiểu các trường hợp như vậy. Tất nhiên việc triển khai với mật độ AP dày đặc như vậy thì sẽ rất tốn kém. Tuy nhiên, những lợi ích mà nó mang lại sẽ rất lớn thay vì bạn phải thực hiện lại một cuộc site survey khác để bổ sung cho mạng hiện tại.

Bạn có thể tinh chỉnh các trạm client trong BSS có mức độ cạnh tranh cao:
+ Điều chỉnh ngưỡng phân mãnh – Ngưỡng phân mãnh (fragmentation threshold) sẽ xác định kích thước lớn nhất có thể của frame trước khi nó bị phân mãnh. Kích thước frame càng nhỏ thì cơ hội truyền thành công càng cao.

+ Điều chỉnh ngưỡng RTS (Request To Send) – Ngưỡng RTS xác định kích thước lớn nhất có thể của frame trước khi transmitter gởi RTS frame. RTS cho phép transmitter (AP hay client) để đặt cọc đường truyền trong một khoảng thời gian đủ để truyền frame và nhận acknowledgment.

Việc cài đặt WLAN thường không sử dụng những cơ chế này bởi vì chúng phải được thiết lập một cách thủ công trên client và không được thông báo bởi AP. Cả người sử dụng lẫn admin phải cấu hình mỗi trạm trong suốt thời gian xảy ra nghẽn. Điều này là không thực tế và không khả thi trong môi trường mạng WLAN rộng lớn. Hơn nữa, bạn phải thiết lập ngưỡng phân mãnh và ngưỡng RTS một cách cẩn thận. Những cải thiện về hiệu năng mà chúng cung cấp sẽ đi liền với chi phí (tăng sự tranh giành đường truyền và frame overhead).
II. Kế hoạch triển khai WLAN
Có 2 phương thức để triển khai mạng WLAN:
+ Coverage oriented (hướng bao phủ)
+ Capacity oriented (hướng khả năng)

Trong phần này chúng ta sẽ thảo luận cả 2 kiểu sử dụng mô hình như bên dưới

http://i47.photobucket.com/albums/f185/hinhup/99-8-1.jpg


1. Coverage-Oriented WLAN
Coverage-Oriented WLAN được thiết kế để cung cấp vùng phủ sóng tối đa trong mạng WLAN với ít AP nhất (một mạng coverage-oriented thông thường sẽ cung cấp mật độ người dùng so với AP là 25/1). Một số đặc điểm của việc triển khai coverage-oriented bao gồm:

+ Kiểu ứng dụng bursty hay có tốc độ gói thấp như máy quét mã vạch (barcode scanning) hay các câu truy vấn dữ liệu.
+ Có yêu cầu về bandwidth thấp, cho phép tốc độ dữ liệu giảm xuống ở các mức thấp hơn như 1 hay 2 Mbps.
+ Dễ dàng bảo trì bởi vì cần rất ít hay không cần đội ngũ cục bộ (của riêng công ty) để bảo trì WLAN.

Việc triển khai theo coverage-oriented sẽ rất thích hợp cho các kiểu ứng dụng có tốc độ gói thấp và yêu cầu về bandwidth thấp. Nhờ đó mà người dùng sẽ có throughput hiệu dụng khá cao. Cấu hình này cho phép nhiều người sử dụng WLAN hơn trong khi vẫn duy trì hiệu năng vừa đủ.

Kiểu triển khai này có thể rất phổ biến trong môi trường nhà kho (warehouse) hay môi trường bán lẻ (retail) trong đó WLAN đóng vai trò quan trọng trong quá trình kiểm kê hàng hóa và ở những nơi mà đội ngũ IT đều ở trụ sở chính và không có đội ngũ hỗ trợ cục bộ nào cho chi nhánh để troubleshoot (gở rối) các vấn đề liên quan đến vùng phủ sóng.

Ngoài ra, nó cũng phổ biến ở những chi nhánh nhỏ và vừa thay vì phải cài đặt một mạng Ethernet có dây. Trong trường hợp này chì văn phòng chi nhánh cũng sẽ giảm được một lượng chi phí đáng kể về cable CAT 5 cũng như chi phí lắp đặt. Việc triển khai WLAN là đơn giản hơn và có thể cung cấp những kết nối mạng cơ bản như chia sẽ file hay printer. Hình dưới minh họa một ví dụ triển khai WLAN theo coverage-oriented.

http://i47.photobucket.com/albums/f185/hinhup/98-8-2.jpg

Hình trên cung cấp mật độ phủ sóng của WLAN khoảng 25 đến 30 người trên 1 AP. Để bao phủ toàn bộ tầng nhà này thì sẽ cần 14 AP. Chú ý là cách triển khai trên sẽ bao phủ tất cả các vùng trong tầng nhà bao gồm cả các phòng lưu trữ, phòng nghỉ và cầu thang … đây là những nơi thường không yêu cầu phải phủ sóng. Tất nhiên là bạn có thể sử dụng ít AP hơn để thỏa mãn nhu cầu của bạn, hình trên chỉ để minh họa.

2. Capacity-Oriented WLAN
Capacity-Oriented WLAN được thiết kế để cung cấp throughput và tốc độ gói tin tối đa cho mỗi client trong BSS. Kích thước cell (ô tế bào, vùng phủ sóng của 1 AP) của capacity-oriented là nhỏ hơn so với cell của coverage-oriented nên sẽ cần mật độ AP cao hơn. Triển khai theo capacity-oriented cho những vùng có đặc điểm sau:

+ Các ứng dụng có tốc độ gói tin cao
+ Các ứng dụng nhạy cảm về độ trễ
+ Có kích thước subnet nhỏ (hay nhiều subnet trong 1 vùng phủ sóng)
+ Có mật độ người dùng cao

Hình dưới minh họa việc triển khai theo capacity-oriented. Chú ý rằng ở đây sẽ cần đến lượng AP hơn gấp đôi so với triển khai theo coverage-oriented (30 AP thay vì 14 AP).

http://i47.photobucket.com/albums/f185/hinhup/97-8-3.gif

Vùng bao phủ của mỗi AP cũng nhỏ hơn nhiều, thật sự thì kích thước cell chỉ còn lại một nửa so với coverage-oriented. Mỗi AP sẽ cung cấp vùng phủ sóng cho khoảng 12 người sử dụng.


3. Triển khai AP theo từng giai đoạn – Chuyển từ việc triển khai coverage-oriented sang capacity-oriented.

Đa số các cuộc triển khai đều bắt đầu bằng việc cung cấp vùng phủ sóng cho 1 vùng nào đó như phòng họp chẳng hạn. Kết quả của cuộc triển khai như vậy thường sẽ là những người dùng ở gần phòng họp sẽ có thể sử dụng được WLAN trong khi những người ở xa hơn thì không thể. Những triển khai như vậy sẽ dẫn đến việc ta phải triển khai lại để bao phủ đầy đủ sau khi mạng WLAN đã được đưa vào sử dụng. Nhu cầu của người sử dụng đối với WLAN thường buộc phòng IT phải triển khai đầy đủ (cung cấp vùng phủ sóng đầy đủ) ở một số vị trí nào đó, vì thế, sẽ rất hữu ích nếu bạn chuẩn bị sẵn sàng cho việc triển khai đầy đủ thậm chí khi bạn chỉ bắt đầu bằng triển khai một phần (cung cấp vùng phủ sóng chỉ 1 phần).

Bạn nên thực hiện site survey (khảo sát) trước khi bắt đầu triển khai. Hình dưới minh họa triển khai 1 phần theo coverage-oriented. Các AP đã triển khai cung cấp vùng phủ sóng cho những vùng chính và phòng họp. Những chấm đen trên hình vẽ là vị trí của các AP dành cho việc triển khai trong tương lai mà không gây nhiễu với các AP hiện tại. Cấu hình này cho phép mở rộng trong tương lai mà không cần phải khảo sát (site survey) lại.

http://i47.photobucket.com/albums/f185/hinhup/96-8-4.gif