- NGUYỄN VĂN KHÁNH NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI MẠNG XÃ HỘI PHẠM VI GẦN TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Hà Nội – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN VĂN KHÁNH NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI MẠNG XÃ HỘI PHẠM VI GẦN TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1.TS. - 4 DANH MỤC CÁC BẢNG. - CÁC CÔNG NGHỆ KẾT NỐI KHÔNG DÂY PHẠM VI GẦN. - Công nghệ WiFi. - Công nghệ WiFi Direct. - Kiến trúc của WiFi Direct . - Bảo mật . - Kết nối Bluetooth. - KIẾN TRÚC VÀ MÔ HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG XÃ HỘI PHẠM VI GẦN. - Mạng xã hội phạm vi gần. - Công nghệ và tiềm năng . - Mạng di động ngang hàng. - Kiến trúc mạng di động ngang hàng . - Bảo mật trong mạng di động ngang hàng Kết luận chƣơng 2. - CÁC GIẢI PHÁP PHẦN MỀM CHO MẠNG XÃ HỘI PHẠM VI GẦN. - Phần mềm ứng dụng trên Android . - Nền tảng phát triển phần mềm AllJoyn framework. - Kiến trúc AllJoyn framework . - Nền tảng phát triển phần mềm Chord SDK. - Kiến trúc . - Chức năng và hoạt động trong Chord SDK . - PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI MẠNG XÃ HỘI PHẠM VI GẦN. - Phân tích ứng dụng. - Biểu đồ phân cấp chức năng . - Phân tích các chức năng . - Mô hình thực thể liên kết . - Biểu đồ luồng dữ liệu . - Thiết kế ứng dụng. - Thiết kế cơ sở dữ liệu . - Thiết kế biểu đồ gói . - Thiết kế giao diện ngƣời dùng . - Kiểm thử ứng dụng. - Môi trƣờng phát triển . - Cài đặt ứng dụng . - Kiểm thử ứng dụng Kết luận chƣơng 4. - TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Văn Khánh 4 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắt Giải nghĩa 1 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers 2 Mbps Mega bit per second 3 DSSS Direct-Sequence Spread Spectrum 4 WLAN Wireless Local Access Network 5 CCK Complementary Code Keying 6 WD Wi-Fi Direct 7 AP Access Point 8 WPS Wi-Fi Protected Setup 9 QoS Quality of Service 10 ERD Enhanced Data Rate 11 PSNA Proximity Social Network Application 12 NFC Near Field Communication 13 LTE Long Term Evolution 14 IMEI International Mobile Equipment Identity 15 DoS Denial of Service 16 p2p Peer to Peer 17 XML eXtensible Markup Language 18 API Application Programming Interface 19 SDK Software Development Kit 20 UDP User Datagram Protocol 21 TCP Transmission Control Protocol 22 IP Internet Protocol 23 AES Advanced Encryption Standard 24 MVC Model View Control 5 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Thị phần toàn cầu của các nền tảng di động Bảng 4.1 Các thực thể trong ứng dụng Bảng 4.2 Đối tƣợng profile ngƣời dùng Bảng 4.3 Đối tƣợng kênh tạo bởi ngƣời dùng Bảng 4.4 Đối tƣợng ảnh đƣợc chia sẻ Bảng 4.5 Đối tƣợng tin nhắn đƣợc chia sẻ Bảng 4.6 Đối tƣợng bình luận về các nội dung chia sẻ Bảng 4.7 Đối tƣợng lƣợt thích trên các nội dung chia sẻ Bảng 4.8 Đối tƣợng phân quyền cho ngƣời dùng Bảng 4.9 Đối tƣợng quan hệ giữa các ngƣời dùng Bảng 4.10 Kiểm thử các chức năng chính của ứng dụng DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Sự phát triển của công nghệ WiFi Hình 1.2 WiFi Direct cho phép kết nối không sử dụng Access Point Hình 1.3 Kiến trúc WiFi Direct Hình 1.4 Khả năng kết nối của các thiết bị Bluetooth Hình 2.1 Dự đoán lợi nhuận từ thị trƣờng mạng xã hội phạm vi gần Hình 2.2 Dự đoán số lƣợng ngƣời dùng mạng xã hội phạm vi gần Hình 2.3 Kiến trúc mạng di động peer-to-peer Hình 2.4 Kiến trúc peer-to-peer mobile thực thi các proxy mobile Hình 2.5 Kiến trúc peer-to-peer thuần và peer-to-peer lai Hình 2.6 Kiến trúc mobile proxy Hình 3.1 Mô hình mạng mục tiêu của AllJoyn framework Hình 3.2 Kiến trúc mạng AllJoyn biểu diễn theo thành phần Hình 3.3 Kiến trúc của một AllJoyn Application Hình 3.4 Các loại kênh đƣợc định nghĩa trong Chord SDK Hình 3.5 Kiến trúc của Chord SDK Hình 3.6 Thị phần của Samsung và phiên bản Android tại thị trƣờng Việt Nam .....41 Hình 4.1 Sơ đồ tổng quan kiến trúc mạng Hình 4.2 Sơ đồ tổng quan của ứng dụng Hình 4.3 Biểu đồ phân cấp chức năng Hình 4.4 Chức năng đăng nhập Hình 4.5 Biểu đồ chức năng đăng nhập Hình 4.6 Chức năng quản lý profile Hình 4.7 Biểu đồ thao tác cập nhật profile Hình 4.8 Chức năng quản lý mạng Hình 4.9 Biểu đồ mời ngƣời dùng khác tham gia kênh Hình 4.10 Chức năng quản lý ngƣời dùng Hình 4.11 Biểu đồ thêm ngƣời dùng vào danh sách bạn bè/theo dõi Hình 4.12 Chức năng tƣơng tác trong mạng xã hội Hình 4.13 Tƣơng tác xem các hoạt động của bạn bè Hình 4.14 Thao tác gửi thông điệp lên kênh/nhóm chung Hình 4.15 Mô hình thực thể liên kết Hình 4.16 Biểu đồ luồng dữ liệu mức ngữ cảnh Hình 4.17 Biểu đồ luồng dữ liệu mức đỉnh Hình 4.18 Biểu đồ gói của ứng dụng MỞ ĐẦU Xã hội thông tin ngày càng phát triển, đi cùng với đó là nhu cầu chia sẻ, trao đổi thông tin của con ngƣời. - Thông tin có thể chia sẻ theo nhiều cách thức khác nhau và phổ biến nhất hiện nay đó chính là mạng xã hội. - Một số mạng xã hội đƣợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay nhƣ Youtube, Facebook, Twitter, Google+ đã cung cấp đầy đủ các tính năng nhƣ trò chuyện, e-mail, chia sẻ dữ liệu, blog. - Mạng xã hội giúp kết nối mọi ngƣời trên khắp thế giới và trở thành một thói quen hàng ngày của hàng trăm triệu thành viên. - Với sự phát triển của Internet và thiết bị di động hiện nay, việc kết nối và chia sẻ thông tin giữa các thành viên trở nên đơn giản và tiện lợi hơn bao giờ hết. - Tuy nhiên, một câu hỏi đặt ra là, đối với những vùng mà Internet chƣa thể vƣơn tới, ví dụ nhƣ miền núi, vùng sâu, vùng xa, hải đảo xa xôi hay những vùng có thiên tai lũ lụt, cơ sở hạ tầng bị phá hủy, chƣa kịp thời khôi phục thì việc chia sẻ và trao đổi thông tin sẽ bị gián đoạn. - Nghiên cứu các công nghệ kết nối không dây phạm vi gần. - Nghiên cứu kiến trúc và hoạt động của các mô hình mạng xã hội. - Nghiên cứu kiến trúc và phƣơng thức triển khai mạng xã hội trên các nền tảng phát triển phần mềm Chord SDK và Alljoyn SDK. - Xây dựng mạng xã hội phạm vi gần không sử dụng kết nối Internet trên thiết bị di động sử dụng hệ điều hành Android. - CÁC CÔNG NGHỆ KẾT NỐI KHÔNG DÂY PHẠM VI GẦN Chƣơng này trình bày những vấn đề cơ bản liên quan đến các công nghệ kết nối phạm vi gần nhƣ WiFi, WiFi Direct và Bluetooth. - Lịch sử phát triển, hiệp hội nghiên cứu và ƣu nhƣợc điểm của các chuẩn kết nối là những dữ liệu quan trọng trong việc chọn lựa công cụ truyền vận dữ liệu cho mạng xã hội phạm vi gần. - Công nghệ WiFi WiFi là viết tắt của Wireless Fidelity hay mạng 802.11 là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến. - Ban đầu, WiFi đƣợc phát triển bởi Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). - Nhƣng từ năm 1999, nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển và tƣơng thích giữa các thiết bị WiFi, hiệp hội WiFi Alliance đƣợc thành lập. - Đến năm 2013, WiFi Alliance đã có trên 600 công ty thành viên, bao gồm hầu hết các nhà sản xuất thiết bị chuẩn 802.11 trên toàn cầu. - Cam kết chung của Hiệp hội là thực hiện kiểm thử, chứng nhận khả năng kết nối giữa các sản phẩm và thúc đẩy sự phát triển của công nghệ WiFi. - Các chuẩn WiFi đã và đang đƣợc phát triển từ giai đoạn sơ khai bao gồm [1. - Chuẩn 802.11: Năm 1997, IEEE đƣa ra chuẩn mạng nội bộ không dây (WLAN) đầu tiên, đƣợc 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 DSSS (Direct-Sequence Spread Spectrum) nhƣng chỉ hỗ trợ băng thông tối đa là 2Mbps – tốc độ khá chậm cho hầu hết các ứng dụng. - Chuẩn 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 tốc độ lên đến 11Mbps, 10 ngang với tốc độ Ethernet lúc đó. - Đây là chuẩn WLAN đầu tiên đƣợc chấp nhận trên thị trƣờng, sử dụng tần số 2,4 GHz. - Chuẩn 802.11b sử dụng kỹ thuật điều chế khóa mã bù CCK (Complementary Code Keying) và dùng kỹ thuật trải phổ trực tiếp giống nhƣ chuẩn 802.11 nguyên bản. - Nhƣng khi đó, các thiết bị sử dụng chuẩn 802.11b có nhƣợc điểm là có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng. - Chuẩn 802.11a: Song hành với 802.11b, IEEE tiếp tục đƣa 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 đƣợc 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 phƣơng pháp đa phân chia tần số trực giao OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). - Đây đƣợc coi là kỹ thuật vƣợt trội hơn so với DSSS. - Tuy nhiên, do tần số cao nên tín hiện của 802.11a gặp nhiều khó khăn hơn khi xuyên tƣờng và các vật cản khác. - Chuẩn 802.11g: Năm 2002, các sản phẩm WLAN hỗ trợ chuẩn mới hơn đƣợc gọi là 802.11g ra đời. - 802.11g hỗ trợ băng thông 54Mbps và sử dụng tần số 2,4GHz cho phạm vi phủ sóng lớn hơn và đặc biệt có khả năng tƣơng thích ngƣợc với 802.11b, nghĩa là các điểm truy cập 802.11g sẽ làm việc với card mạng WiFi chuẩn 802.11b. - Ƣu điểm của 802.11g là tốc độ nhanh, tầm phủ sóng tốt và không dễ bị che khuất nhƣng có thể bị nhiễu bởi các thiết bị gia dụng. - Chuẩn 802.11n: Chuẩn 802.11n đƣợc phê duyệt năm 2009, đƣợc thiết kế để cải thiện tính năng của 802.11g bằng cách sử dụng công nghệ MIMO (multiple input - multiple output). - Sử dụng băng thông lên tới 40MHz, gấp đôi băng thông của các chuẩn 11 WiFi khác, 802.11n có khả năng cung cấp tốc độ tối đa lên tới 300Mbps hoặc cao hơn nữa và có thể hoạt động ở cả hai dải tần 2.4GHz và 5GHz. - Chuẩn 802.11ac: Chuẩn Wi-Fi thế hệ mới nhất đƣợc phê duyệt năm 2013, chuẩn 802.11ac hoạt động ở băng tần 5GHz, hiện tại đạt tốc độ tối đa 1730 Mbps. - Chuẩn 802.11ac có thể hỗ trợ băng thông lên tới 160MHz với 8 luồng dữ liệu song song. - Các thiết bị di động đã và đang đƣợc tích hợp chuẩn WiFi mới nhất này nhằm đáp ứng các dịch vụ gia tăng cho ngƣời dùng trong tƣơng lai nhƣ thực tại nâng cao, chia sẻ live video chất lƣợng cao. - với mức tiêu hao năng lƣợng thấp so với các công nghệ 3G/4G của các nhà mạng di động. - Hình 1.1 Sự phát triển của công nghệ WiFi 12 1.2. - Công nghệ WiFi Direct 1.2.1. - Giới thiệu WiFi Direct (WD) là một công nghệ mới đƣợc định nghĩa bởi tổ chức WiFi Alliance nhằm mục đích nâng cao tính kết nối chính xác giữa các thiết bị WiFi. - WD đƣợc thiết kế để cho phép kết nối WiFi ngang hàng giữa các thiết bị nhƣ điện thoại thông minh, máy ảnh,… không đƣợc trang bị khả năng phát sóng mạng WiFi truyền thống. - Điều này có nghĩa là một máy ảnh đƣợc cài đặt WiFi có thể liên lạc trực tiếp với một khung hình kỹ thuật số hoặc máy in, cho phép tải dữ liệu hình ảnh trong cùng một phạm vi hiện có của WiFi là 200 mét với tốc độ lên đến 250 Mbps. - Thay vì tận dụng cách hoạt động của mô hình ad-hoc, WD đƣợc xây dựng dựa trên sự thành công của mô hình cơ sở IEEE 802.11, cho phép các thiết bị tự đàm phán rằng bên nào sẽ đóng vai trò để thực hiện các chức năng nhƣ một Access Point (AP). - Do đó, các thiết bị WiFi cũ hoàn toàn có thể kết nối tới các thiết bị WD. - Với quyết định này, WD lập tức đƣợc thừa hƣởng tất cả các QoS nâng cao, tiết kiệm điện năng, cơ chế bảo mật đã đƣợc phát triển cho cơ sở mô hình WiFi trong những năm qua [2]. - Hình 1.2 WiFi Direct cho phép kết nối không sử dụng Access Point Theo CEO của WiFi Alliance, ngài Edgar Figueroa cho biết đó là một bƣớc đột phá của công nghệ: "Công nghệ này mở ra những điều không tƣởng, chẳng hạn 13 nhƣ hãy tƣởng tƣợng nếu hai ngƣời cùng đi trên một chuyến tàu và muốn chơi một trò chơi theo thời gian thực trên thiết bị cầm tay riêng của mình mà không có một bộ phát WiFi thì WiFi Direct sẽ giúp bạn điều này". - Kiến trúc của WiFi Direct Các thiết bị WD, đƣợc gọi là các thiết bị p2p, truyền thông bằng cách thiết lập các nhóm gọi là p2pGroups, có chức năng tƣơng đƣơng với mạng WiFi truyền thống có cơ sở hạ tầng. - Các thiết bị thực hiện chức năng AP trong nhóm p2p đƣợc gọi là nút điều khiển nhóm ( p2p Group Owner - p2p GO), và các thiết bị hoạt động nhƣ các client đƣợc gọi là các p2p client. - Những vai trò vừa nói trên không phải là cố định, khi 2 thiết bị p2p tìm kiếm lẫn nhau, chúng thực hiện "đàm phán" vai trò của nhau (thiết bị nào là p2p GO, thiết bị nào là client) để thiết lập một p2p Group. - Một khi nhóm p2p đã đƣợc thiết lập, các thiết bị p2p client khác có thể tham gia vào nhóm giống nhƣ các mạng WiFi truyền thống. - Khi các thiết bị tham gia vào mạng WD đã thiết lập, chúng giao tiếp với p2p GO, mà chúng xem p2p GO nhƣ một AP [3]. - Hơn nữa chỉ có p2p GO đƣợc phép kết nối chéo các thiết bị trong p2p Group của nó với một mạng bên ngoài, ví dụ nhƣ một mạng 3G hoặc một mạng có cơ sở hạ tầng WLAN nhƣ trong Hình 1.3, và kết nối chéo này không cho phép kiểu kết nối bắc cầu. - 14 Hình 1.3 Kiến trúc WiFi Direct Cuối cùng WD không cho phép chuyển quyền của p2p GO trong Group của nó. - Bảo mật Các thiết bị WD đƣợc thực thi WiFi Protected Setup (WPS) để hỗ trợ kết nối an toàn với các thiết bị khác trong mạng. - Theo thuật ngữ WPS, thiết bị p2p GO đƣợc yêu cầu thực thi một đăng kí nội bộ, p2p client đƣợc yêu cầu thực thi một hành động "ghi danh". - Hoạt động của WPS đƣợc chia thành 2 giai đoạn [3. - WPS đƣợc xây dựng dựa trên bảo mật WPA-2 và sử dụng chuẩn mã hóa AES_CCMP, và tạo trƣớc một khóa chia sẻ cho việc xác thực lẫn nhau. - Nếu 2 thiết bị đều đã có các giấy ủy nhiệm xác thực đƣợc yêu cầu, không cần thực hiện giai đoạn một, mà chúng có thể trực tiếp tiến hành việc chứng thực với nhau.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt