校园无线局域网组建与应用研究.docx
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校园无线局域网组建与应用研究
宽带通信网期末论文
题目：
校园无线局域网组建与应用
专业：
通信工程
年级：
09通信
（2）班
学号：
0908063144
姓名：
摘要
有线计算机网络已经在教育领域得到了广泛的应用，它对教育事业起到了非常巨大的作用.当今时代计算机网络已经在校园中得到广泛应用，并产生了新的教学方式——数字化教学.近年来，随着无线网络协议标准的进一步完善和无线产品性价比的提高，无线网络逐渐走入了校园并在校园网的建设中起到越来越大的作用，同样也扮演着越来越重要的角色.可以说，无线网络已经在校园中得到广泛的应用，对校园里的学生、老师也产生了很大的影响.同样也产生了无线教学模式，无线教学模式的出现可以使无线网络在校园中得到更广泛的应用.
1.无线局域网的概述和优点
无线局域网（WLAN）技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用，既可以作传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络.无线局域网具有以下显著特点：
简易性：
WLAN网桥传输系统的安装快速简单，可极大的减少敷设管道及布线等繁琐工作；灵活性：
无线技术使得WLAN设备可以灵活的进行安装并调整位置，使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域；综合成本较低：
一方面WLAN网络减少了布线的费用，另一方面在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网技术可以更好地保护已有投资.同时，由于WLAN技术本身就是面向数据通信领域的IP传输技术，因此可直接通过百兆白适应网口和企业、学校内部Intranet相连，从体系结构上节省了协议转换器等相关设备；扩展能力强：
WLAN网桥系统支持多种拓扑结构及平滑扩容，可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量传输系统.
无线局域网，也被称为WLAN（WirelessLAN），一般用于宽带家庭，大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至几百米，目前采用的技术主要是802.11a/b/g系列.WLAN利用无线技术在空中传输数据、话音和视频信，作为传统布线网络的一种替代方案或延伸，无线局域网把个人从办公桌边解放了出来，使他们可以随时随地获取信息，提高了员工的办公效率.无线局域网（WirelessLAN）技术是相对有线网络的局域网组建技术,在网络的灵活性和可扩展性等方面显示出无可替代的优越性.
1.1.无线局域的特征
无线局域网是利用电磁波发送和接受数据的非线缆介质型局部区域网络.无线局域网的数据传输速率现在已达到108Mbps,传输距离可达20km以上.它是对有线组网方式的补充和扩展,实现了网络内计算机的便携性和可移动性.
1.2.无线局域网安装便捷
通常有线网络的布线施工工程在网络建设中施工周期较长、对周边环境影响较大,而无线局域网则避免或减少了网络布线的工作量,一般只要安装一个或多个接入点（AccessPoint）设备,就可以建立覆盖整个建筑或地区的局域网络.由于不需要布线，消除了穿墙或过天花板布线的繁琐工作，因此安装容易，建网时间可大大缩短.
1.3.无线局域网使用灵活
有线网络中设备的安放位置受网络信息点位置的限制,而无线局域网在信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络.由于没有线缆的限制，户可以在不同的地方移动工作，网络用户不管在任何地方都可以实时地访问信息.
1.4.无线局域网节约成本
求网络规划尽可能地考虑未来发展的需要,缺少灵活性,不可避免地导致预设大量利用率较低的信息点,一旦网络的发展超出了设计要求,就需要花费较多费用进行网络改造,而无线局域网技术可以避免或减少这种现象.这种优势体现在用户网络需要租用大量的电信专线进行通信的时候，自行组建的WLAN会为用户节约大量的租用费用.在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网的投资更有回报.
1.5.无线局域网容易扩展
能够根据需要进行灵活、多样的配置,能够胜任从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络.
1.6.无线局域网安全性好
内部网络可以不允许任何来自内网、外网的安全威胁.WEP的设定为手工配置到AP和无线网卡中，管理员同时要将密码通知所有的用户，实现密钥共享.如果要更换WEP密码，则需要重复上面的过程.
2.无线局域网的基础知识
2.1.无线局域网的理论基础
目前，无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即红外线和无线电波.按照不同的调制方式，采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式.
2.1.1红外线（InfraredRays，IR）局域网
采用红外线通信方式与无线电波方式相比，可以提供极高的数据速率，有较高的安全性，且设备相对便宜而且简单.但由于红外线对障碍物的透射和绕射能力很差，使得传输距离和覆盖范围都受到很大限制，通常IR局域网的覆盖范围只限制在一间房屋内.
2.1.2扩频（SpreadSpectrum，SS）局域网
如果使用扩频技术，网络可以在ISM（工业、科学和医疗）频段内运行.其理论依据是，通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提高.扩频通信具有抗干扰能力和隐蔽性强、保密性好、多址通信能力强的特点.扩频技术主要分为跳频技术（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）两种方式.
所谓直接序列扩频，就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号.而跳频技术与直序扩频技术不同，跳频的载频受一个伪随机码的控制，其频率按随机规律不断改变.接收端的频率也按随机规律变化，并保持与发射端的变化规律一致.跳频的高低直接反映跳频系统的性能，跳频越高，抗干扰性能越好，军用的跳频系统可达到每秒上万跳.
2.1.3窄带微波局域网
这种局域网使用微波无线电频带来传输数据，其带宽刚好能容纳信号.但这种网络产品通常需要申请无线电频谱执照，其它方式则可使用无需执照的ISM频带.
2.2.无线局域网的不足之处
无线局域网在能够给网络用户带来便捷和实用的同时，也存在着一些缺陷.无线局域网的不足之处体现在以下几个方面：
（1）性能.无线局域网是依靠无线电波进行传输的.这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能.
（2）速率.无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多.目前，无线局域网的最大传输速率为54Mbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用.
（3）安全性.本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的.从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏.
2.2.无线局域网的基础设备
2.2.1.STA（Station,工作站）
STA是一个配备了无线网络设备的网络节点.具有无线网络适配器的个人计算机称为无线客户端.无线客户端能够直接相互通信或通过AP进行通信.
2.2.2.WirelessLANCard（无线网卡）
无线网卡一般有PCMCIA、USB、PCI等几种，主要有用于便携机的PCMCIA无线网卡，和用于台式机的USB无线终端安装到PC上.
2.2.3.AP（AccessPoint无线接入点）
AP相当于基站，主要作用将无线网络接入以太网，其次要将各无线网络客户端连接到一起，相当于以太网集线器，使装有无线网卡的PC，通过AP共享有线局域网络甚至广域网络的资源，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户.
2.2.4.WirelessBridge（无线桥接器）
无线桥接器主要是用来进行长距离传输（如两栋大楼间连接）时使用，由AP和高增益定向天线组成.无线局域网AP天线可选择定向型（Uni-diretcion）和全向型（Omni-direction）两种.
室外型无线接入点/网桥
室内型无线宽带路由器
2.3.无线网络协议
2.3.1.CSMA/CA协议
总路线型局域网在MAC层的标准协议是CSMA/CD，即载波侦听多点接入/冲突检测.但由于无线产品的适配器不易检测信道是否存在冲突.
IEEE802.11全新定义了一种新协议，即载波侦听多点接入/避免冲撞（CSMA/CA）.一方面，载波侦听查看介质是否空闲；另一方面，通过随机的时间等待，使信号冲突发生的概率减到最小，当介质被侦听到空闲时，则优先发送.为了系统更加稳固，IEEE802.11还提供了带确认帧ACK的CSMA/CA.
2.3.2.802.11b
IEEE802.11b无线局域网的带宽最高可达11Mbps，比两年前刚批准的IEEE802.11标准快5倍，扩大了无线局域网的应用领域.另外，也可根据实际情况采用5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽，实际的工作速度在5Mb/s左右，与普通的10Base-T规格有线局域网几乎是处于同一水平.作为公司内部的设施，可以基本满足使用要求.IEEE802.11b使用的是开放的2.4GHz频段，不需要申请就可使用.既可作为对有线网络的补充，也可独立组网，从而使网络用户摆脱网线的束缚，实现真正意义上的移动应用.
2.3.3.802.11a
IEEE无线网络标准，指定最大54Mbps的数据传输速率和5GHz的工作频段.802.11a的传输技术为多载波调制技术.802.11a标准是已在办公室、家庭、宾馆、机场等众多场合得到广泛应用的802.11b无线联网标准的后续标准.它工作在5GHzU-NII频带，物理层速率可达54Mb/s，传输层可达25Mbps.可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口；支持语音、数据、图像业务；一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端.
802.11的第二个分支被指定为802.11a.承受着风险将802.11带入了不同的频带——5.2GHzU-NII频带，并被指定高达54Mbps的数据速率.与单个载波系统802.11b不同，802.11a运用了提高频率信道利用率的正交频率划分多路复用（OFDM）的多载波调制技术.由于802.11a运用5.2GHz射频频谱，因此它与802.11b或最初的802.11WLAN标准均不能进行互操作.
2.3.4.其他常用协议与技术介绍
802.11e
无线服务质量保证协议
对于教师，学生等不同的
无线用户，定义不同的优先
传输级别，充分利用有限的
带宽.
802.11f
无线接入点漫游协议
保证移动笔记本电脑在校内不同的AP之间移动不会中断，尤其适用于今后的校园无线语音运营.
80211h
动态频率与信道调整协议
根据校园内同频干扰的实时特征动态调整发射频率和占用信道，避免信号叠加、碰撞造成的衰减.
802.11i
无线链路安全保障协议
采用WPA/WPA2认证模式，TKIP/AES加密机制，补充校园无线链路层的安全.
802.3af
以太网传输供电协议
也中POE，AP可接受网线传输的48V直流供电，无需外接220V电源，是校园部署AP的必须.
802.1X
基于逻辑端口的认证协议
在校园无线用户没有通过谁之前没有上网权限，相比传统的WEB+PORTAL方式保证了安全访问.
2.4.无线局域网安装模式
2.4.1.Ad-Hoc（对等模式）
配备无线网卡的电脑间组成的独立无线局域网.在AD-HOC模式里，客户机是点对点的，在信号可达的范围内，都可以进入其他客户机获取资源，而不需要接ACCESSPOINT.对SOHO建立无线网络来说，这是最简单而且最实惠的方法.
2.4.2.INFRASTRUCTURE（接入模式）
使用ACCESSPOINT（AP）.两台电脑间的所有无线连接都必须通过AP，不管AP是有线连接在以太网或者是独立的.AP可以扮演中继器的角色，扩展独立无线局域网的工作范围，这样可以有效地使无线工作站间的距离翻倍.
2.4.3.桥接模式
用无线AP来连接两个网络（有线网或无线网）.AP在其覆盖范围内，连接无线网络适配器，与“CLIENT”模式工作的无线访问节点进行通信.设置要求：
相同的ESSID、相同网段（IP地址不同）、相同信道（CHANNEL）.
2.5.整体的网络拓扑图
下图是组建无线局域网粗略的整体校园规划图，由于不能具体的去实施，所以这只是一个样本图供参考用.
3.构建无线网络具体实现步骤
安装无线网络、安装无线网卡、安装无线网上驱动程序（不详述）
3.1.配置Ad-Hoc无线网络模式
配置AD-HOC无线网络属性
SSID是用户连接到无线网络的第一步，用户要连接某一个无线网络首先必须要得到这个无线网络的SSID，因为无线网络的信号都是广播的，所以存在无线信号的地方都可以接受到广播SSID，用户可以接入网络.配置网络名（SSID）为RUIJIE；网络验证：
开放式；无线网卡地址为：
192.168.1.1255.255.255.0
安装无线网络（4）——配置AP无线网络模式
3.2.配置网络核心AP
连接好AP设备,配置连接AP仿真终端，PC的以太网接口地址为192.168.1.23/24，网关配置为连接的AP的地址192.168.1.1，因为一般新习来的AP的管理地址都默认为192.168.1.1/24.
从管理PC机登陆到AP设备，配置修改信道/频段为01/2412MHz，模式为混合模式设置SSID为ruijie,无线网络连接模式为Infrastuctur.配置PC1地址为1.1.1.2/24，PC2地址为1.1.1.36/24，保证在同一网段即可.
4.无线局域网的安全技术
4.1.扩展频谱技术
扩展频谱技术在50年前第一次被军方公开介绍，它用来保密传输.从一开始就设计成抗噪音，干扰，阻塞和未授权检测.扩展频谱发送器用一个非常弱的信号在一个很宽的频率范围内发射，与窄带射频相反，它将所有的能量集中到一个单一的频点.扩展频谱的实现方式很多，最常用的两种是直接序列和跳频序列.
4.2.用户认证———口令控制
在无线网的站点上使用口令控制，当然为必要局限于无线网，诸如NovellNetWare和MicrosoftNT等网络操作系统和服务器提供了包括管理在内的内建多级安全服务.口令应处于严格的控制下并经常予以变更.由于无线网的用户要包括移动用户，而移动用户又倾向于把他们的笔记本移来移去，因此，严格的口令策略等于增加了一个安全级别，它有助于确认网站是否被合法的用户使用.
4.3.数据加密
数据要求极高的安全性，如果是商用网或军用网上的数据，那么就可能会采取一些特殊的措施.最高级别的安全措施就是在网络上整体使用加密产品.数据包中的数据在发送到之前要用硬件或软件的方法进行加密.只有那些拥有正确密匙的站点才可能读到这些数据.如果需要全面的安全保障，加密是最好的办法.一些网络操作系统具有加密功能.基于每个用户或者服务器，价位较低的第三方加密产品也可以胜任.
4.4.其他无线网络方面的考虑
无线局域网还有其他的安全特性.首先，无线网接入点会滤过那些相关网点而言毫无用处的网络数据，这就意味着大部分的无线网络数据根本不会以电波的形式发送出去；其次，无线网的接点和接入点由于环境有关的转发范围限制，这个范围一般是几英尺.这是窃听者必须处于节点或接入点附近.最后，无线用户具有流动性，可能在一次上网时间内有一个接入点移到另一个接入点，与之对应，进行网络通信所使用的跳频序列也会发生变化，这使得窃听者几乎毫无可能.
无论是否有无限网段，大多数的局域网都必须有一定级别的安全措施.而且，如果数据相当机密，比如是银行网或军用网上的数据，为了确保机密，必须采取特殊措施.
5.结束语
无线技术给人们带来的影响是无可争议的.如果每天大约有15万人成为新的无线用户，全球范围的无线用户目前已经超过2亿.这些人包括大学教授，仓库管理员，护士，商店负责人，办公室经理和卡车司机等.他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样在不断的更新.
无线局域网的应用非常广泛，如果将他们的应用划分室内和室外的话，室内应包括大型办公室，车间，酒店，宾馆，智能仓库，临时办公室，会议室，证券市场等，室外应用包括城市建筑群间通信，学校校园网络，工矿企业厂区自动化控制和网络，矿山，水利，油田，港口，码头野外勘探实验，军事流动网，公安流动网等.目前无线技术正处于高速发展阶段，相信不久的将来无线局域网技术将更加完善.尤其是无线信号接入技术将更强，安全性将更高.
参考文献
[1]麻信洛李晓中董建宁《无线局域网构建及应用》国防工业出版社
[2]王祥仲郑少京《局域网组建与维护实用教程》清华大学出版社
[3]杨威，刘彦宏《网络工程设计与安装》电子工业出版社
[4]王顺满，（美）西恩帕（Ciampa）《无线局域网的设计与实现》科学出版社
[5]牛伟，郭世泽，吴志军《无线局域网》人民邮电出版社
[6]《固定宽带无线接入技术》吴彦文，刘方，周光明北京邮电大学出版社
[7]《项目六构建无线局域网》XX文库
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