任务22无线组网.docx

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任务22无线组网

任务2-2：

无线组网

情景

学校的会议室、报告厅等地点，教师和其他人员需要接入网络进行交流和学习。

这些场所如果采用有线方式接入，布线和接入不容易实现。

而无线接入方式无疑是非常好的选择，用户接入网络非常方便，而且不受空间约束。

这就需要我们在这些场所组建无线网络。

目标

知识目标：

①了解无线数据网络标准

②熟悉无线局域网拓扑结构

能力目标：

①用无线局域网设备组建无线网络，并与有线网络互通

实施

一．设计无线组网拓扑结构图

1．认识典型无线组网拓组网方案

（1）全无线网络

（2）有线和无线网络混合

（3）通过无线网桥组建较大规模无线网络

2．设计网络拓扑结构图

由于我们组建的无线局域网主要应用在会议室、报告厅等地方，需要通过无线网络与有线网络互连，所以我们选择无线和有线混合的组网方式。

参照前面讲过的无限拓扑图，设计和画出无线网络拓扑图。

参考拓扑图如下：

二．组建无线网络

1．选择无线网络设备

无线网络设备主要是无线AP（accesspoint）和无线网卡。

在无线AP选型上，我们主要考虑到所支持的无线局域网技术标准、有效距离，以及其他辅助功能。

无线网卡一般用户使用的笔记本电脑都配备，我们可以准备一些USB接口的无线网卡，为那些没有无限网卡的用户使用。

在此我们选择D-LinkDIR-300。

2．安装无线AP

无线网络节点的作用是将有线网络的信号转化为无线信号并发射出去，它是整个无线网络的核心，它的位置决定了整个无线网络的信号强度和传输速率。

在此，我建议AP的摆放应选择在一个不容易被阻挡，并且信号能覆盖屋内所有角落的位置，一般情况下，可以把AP挂在天花板下。

而在架设无线AP的时候，应当注意以下几个方面。

（1）无线AP的位置应当相对较高。

无线信号是直线传播的，每遇到一个障碍物，无线信号就会被削弱一部分，尤其是金属物体，更是无线信号的杀手。

（2）无线AP应当尽量居于房间的中央。

由于无线AP的覆盖范围是一个圆形区域，所以，只有将无线AP置于房间中央，才能保障房间内的每个位置都能接收到无线信号，从而有效地接入无线网络。

无线网络能够自动调整传输速率，以适应复杂的网络环境。

离无线AP越近，无线信号越强，抗干扰能力越大，传输速率也就越高。

（3）不要穿过太多的墙壁，尤其是浇注的钢筋混凝土墙体。

实验表明，在10m的距离，无线信号穿过2堵砖墙后，仍然可以达到标称的最高传输速率，但再穿过一层楼板后，传输速率将只有标称速率的一半了。

可见，钢筋混凝土墙体会极大地削弱无线信号。

当然，以我公司的房间结构，AP的信号还是能够满足需求的。

不必刻意去设计摆放位置。

3．连接无线AP到您的网络 

将连接至Internet的网络线接到DIR-300的WAN端（即Internet口）。

本地连接配置（做设置时请您将PC通过网线连接至DIR-300的LAN口之一）配置计算机IP地址（与无线AP默认IP地址一个网段，无线AP默认IP地址可以在说明书上找到，一般为192.168.0.1）。

4．配置无线网络

打开浏览器，本文以IE浏览器为例，在浏览器的地址栏键入192.168.0.1回车（在未连接至Internet的情况下，只要您使用网线将PC和路由器的LAN端口中的一个连接起来或者通过无线连接即可打开路由器配置界面，但在进行路由器的配置时请您使用有线连接至DIR-300）。

在出现的界面中，用户名填写admin，密码默认情况下为空，然后点击登录进入下面的配置界面。

可以通过两种方法对路由器进行网络连接的设置：

一是使用配置向导，二是使用手动配置。

如果您只需要进行WAN端口配置，那么使用设置向导即可。

下面针对配置向导的使用进行说明。

使用手动配置方式配置WAN口IP地址、子网掩码、默认网关、首选DNS服务器地址等信息。

配置无线网络，在这部分的设置中，主要配置以下几项：

A．首先要启用无线，即勾选“启用无线”这一项；

B．无线网络名称（SSID）：

默认状态下为dlink，可以自行更改您所希望的无线网络名称；

C．无线信道：

一般默认为6；

配置无线安全模式

A．默认状态下无安全模式，即无加密。

你可以保持该状态不去配置，然后直接点击保存设置，以保存前面的设置。

B．启用加密，这里推荐你使用WEP加密方式。

在安全模式下拉菜单中选择“启用WEP无线安全”，然后在下方弹出的WEP加密设置中填入以下信息：

 WEP加密：

可选64Bit或者128Bit； 

缺省WEP密钥：

可以选择默认WEP密钥1；

WEP密钥：

如果选择的是64Bit，那么可以填写5位ASCII码或者10位HEX密钥； 

设置完成后点击保存设置。

重启无线AP，稍待片刻便会回到原配置界面表明配置已经保存生效。

 至此完成无线网络安全的相关设置。

三．测试无线网络

用配有无线网卡的计算机测试无线网络。

1．打开“网络连接”，右键单击无线网络连接以启用无线网络。

2．无线网卡启用之后，单击查看可用的无线网络。

3．当找到无线网络时（该无线连接的名称即为您在DIR-300无线网络设定中所填写的无线网络SSID），点击连接；此时弹出无线连接需要填入网络密钥的对话框，这时只要您填入在路由器中设置的密钥即可，密钥正确填写两遍。

填好之后，点击连接，稍等片刻，就会连接到无线网络中。

成果

撰写无线局域网组建方案书

包括以下内容：

1．无线网络设计拓扑图和设备选型；

2．无线设备安装方案；

3．无线网络配置方案；

4．无线网络测试方案。

知识储备

无线局域网简介

21世纪的网络已经渗透到了个人、企业以及政府。

现在网络建设已经发展到无所不在，在任何时间、任何地点都已经轻松上网。

网络无所不在其实并不简单，光靠光纤、铜缆是不够的，毕竟在许多场合不允许铺设线缆。

因此，需要推广一种新的解决方案，使得网络的无所不在能够得以实现，这种解决方案就是无线数据网。

一．无线数据网络种类

无线数据网络解决方案包括：

无线个人网、无线局域网、无线城域网和无线广域网。

1．无线个人网（WPAN，WirelessPersonalAreaNetwork）：

主要用于个人用户工作空间，典型距离覆盖几米，可以与计算机同步传输文件，访问本地外围设备，如打印机等。

WPAN通常形象描述为“最后10米”的通信需求，目前主要技术为蓝牙（Bluetooth）。

蓝牙技术源于1994年Ericsson提出的无线连线与个人接入的想法。

1997年Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba这几个公司商议建立一种全球化的无线通信个人接入与无线连线新手段，定名为“蓝牙”（Bluetooth）。

Bluetooth是一位在10世纪统一了丹麦和挪威的丹麦国王。

发明者无疑希望蓝牙技术也能够像这位国王一样，把移动电话、笔记本电脑和手持设备紧密地结合在一起。

1998年5月正式发起成立了“蓝牙特别兴趣组织”（BSIG，BluetoothSpecialInterestGroup），简称蓝牙SIG。

同期，1998年3月在IEEE802.11项目组中，对WPAN感兴趣的人士成立了研究小组，命名为IEEE802.15工作组，主要工作是在WPAN内对无线媒体接入控制（MAC）和物理层（PHY）进行规范。

为了保持两个标准的互操作性，蓝牙SIG采纳了WPAN的标准，则IEEE802.15标准。

这样蓝牙1.0版本达到与IEEE802.15之间的100%互操作性。

1999年11月Motorola、Lucent、Microsoft及3Com加盟BSIG，成为BSIG的9个发起成员，使蓝牙技术的发展获得了更强有力的支持，并显示出更明朗的前景。

现今，BSIG的参加成员已达2500多个，其发展势头令人瞩目。

目前蓝牙信道带宽为1MHz，异步非对称连最高数据速率723.2kbps；连接距离多半为10m左右。

为了适应未来宽带多媒体业务需求，蓝牙速率亦拟进一步增强，新的蓝牙标准2.0版拟支持高达10Mbps以上速率（4Mbps、8Mbps、12Mbps、20Mbps）。

2．无线局域网（WLAN，WirelessLAN）；WLAN顾名思义是一种借助无线技术取代以往有线布线方式构成局域网的新手段。

WLAN可提供传统有线局域网的所有功能，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。

WLAN可提供传统有线局域网的所有功能，按序列扩频和跳频扩频、GMSK、OFDM等技术，甚至将来的超宽带传输技术UWBT，实现固定、半移动及移动的网络终端对因特网进行较远距离的高速连接访问，支持的传输速率从2Mbps到54Mbps。

WLAN通常形象描述为“最后100米”的通信需求，如企业网和驻地网等。

1997年6月，IEEE推出了IEEE802.11标准，开创了WLSN先河。

目前，WLAN领域主要是IEEE802.11x系列。

IEEE802.11是IEEE于1997年最初制订的一个WLAN标准。

主要用于解决办公室无线局域网和校园网中用户终端的无线接入，其业务范畴主要限于数据存取，速率最高只能达2Mbps。

由于它在速率、传输距离、安全性、电磁兼容能力及服务质量方面均不尽如人意，从而产生了其系列标准，IEEE802.11x系列标准中应用最广泛的是IEEE802.11b。

IEEE802.11b将速率扩充至11Mbps，并可在5.5Mbps、2Mbps及1Mbps之间进行自动速率调整，亦提供了MAC层的访问控制和加密机制，从而达到了与有线网络相同级别的安全保护，还提供了可供选择的40位及128位的共享密钥算法，从而成为目前IEE802.11系列的主流产品。

而IEEE802.11b+还可将速率增强至22Mbps。

IEEE802.11a工作在5GHz频带，数据传输速率将提升到54Mbps。

目前，IEEE802.11系列得到了许多半导体器件制造商的支持，这些制造商成立了一个无线保真联盟Wi-Fi（WirelessFidelity）。

Wi-Fi实质上是一种商业认证，表明具有Wi-Fi认证的产品要符合IEEE802.11无线网络规范。

无疑，Wi-Fi为IEEE802.11标准的推广起到了积极的促进作用。

3．无线城域网（WMAN，WirelessMAN）：

WMAN是一种有效作用距离比WLAN更远的的宽带无线接入网络，通常用于城市范围内的业务点和信息汇聚点之间的信息交流和网际接入。

有效覆盖区域为2~10km，最大可达30km，数据传输速率最快可高达70Mbps。

目前主要技术为IEEE802.16系列。

IEEE802.16标准于2001年12月获得批准，其主题为AirInterfaceForFixedBroadbandWirelessAccessSystem，即“宽带固定无线接入系统的空中接口”。

标准对无线接入设备的媒体接入控制层和物理层制订了技术规范。

IEEE802.16标准可支持1GHz到2GHz、10GHz，以及12GHz到66GHz等多个无线频段。

借鉴Wi-Fi模式，一个同样由多个顶级制造商组成的全球微波接入互操作联盟（WiMax，WirelessInteroperabilityMicrowaveAccess）宣告成立。

WiMax的目标是帮助推动和认证采用IEEE802.16标准的器件和设备具有兼容性和互操作性，促进这些设备的市场推广。

4．无线广域网（WMAN，WirelessWAN）：

无线广域网主要是解决超过一个城市范围的信息交流无线接入需求的。

IEEE802.20和3G蜂窝移动通信系统构成了WWAN的标准。

2002年11月，IEEE802标准委员会成立了IEEE802.20工作组，即移动宽带无线接入（MBWA，MobilBroadbandWirelessAccess）工作组，其主要任务是制订适用于各种工作在3.5GHz频段上的移动宽带无线接入系统公共空中接口的物理层和媒体访问控制层的标准协议。

这个标准初步规划是为以250km/h速度前进的移动用户提供高达1Mbps的高带宽数据传输，这将为高速移动用户创造使用视频会议等对带宽和时间敏感的应用的条件。

拟议中的IEEE802.20标准覆盖范围同现在的移动电话系统一样，都是全球范围的，而传输速度却达到了Wi-Fi水平，与现在的移动通信网络相比具有明显的优势。

ITU早在1985年就提出工作在2GHz频段的移动商用系统为第三代移动通信系统，国际上统称为IMT-2000系统（InternationalMobileTelecommunications-2000），简称3G（3rdGeneration）。

ITU所设定的3G标准的主要特征包括：

国际统一频段、统一标准；实现全球的无缝漫游；提供更高的频谱效率，更大的系统容量，是目前2G技术的2~5倍；提供移动多媒体业务。

其设计目标为：

高速移动环境支持144kbps，步行慢速移动环境支持384Kbps，室内环境下支持2Mbps的数据传输，从而为用户提供包括话音、数据及多媒体等在内的多种业务。

3G的3大主流无线接口标准分别是W-CDMA、CDMA2000和TDS-CDMA。

其中W-CDMA标准主要起源于欧洲和日本，CDMA2000系统主要是由美国高通北美公司为主导提出的，时分同步码分多址接入标准TD-SCDMA由中国提出，并在此无线传输技术（RTT）的基础上与国际合作，完成了TD-SCDMA标准，成为CDMATDD标准的一员，这是中国移动通信界的一次创举，也是中国对第三代移动通信发展的贡献。

在与欧洲美国各自提出的3G标准的竞争中，中国提出的TD-SCDMA已正式成为全球3G标准之一，这标志着中国在移动通信领域已经进入世界领先之列。

二．无线局域网扩频技术

无线局域网采用电磁波作为载体传送数据信息。

对电磁波的使用有两种常见模式：

窄带和扩频。

窄带微波（NarrowbandMicrowave）技术，适用于长距离点到点的应用，可以达到40km，最大带宽可达10Mbps，但受环境干扰较大，不适合用来进行局域网数据传输。

所以目前无线局域网的数据传输通常采用无线扩频技术SST（SpreadSpectrum）。

常见的扩频技术包括两种：

跳频扩频（FHSS，Frequency-HoppingSpreadSpectrum）和直接序列扩频（DSSS，DirectSequenceSpreadSpectrum），它们工作在2.4~2.4835GHz。

这个频段称为ISM频段（IndustrialScientificMedicalBand），主要开放给工业、科学、医学3方面使用，该频段是依据美国联帮通信委员会（FCC）定义出来的，在美国，属于免执照（FreeLicense），并没有使用授权的限制。

跳频技术将83.5MHz的频带划分成79个子频道，每个频道带宽为1MHz。

信号传输时在79个子频道间跳变，因此传输方与接受方必须同步，获得相同的跳变格式，否则，接受方无法恢复正确的信息。

跳频过程中如果遇到某个频道存在干扰，将绕过该频道。

受跳变的时间间隔和重传数据包的影响，跳频技术的典型带宽限制为2~3Mbps。

无线个人网采用的蓝牙技术就是采用跳频技术，该技术提供非对称数据传输，一个方向速率为720Kbps，另一个方向速率仅为57kbps。

蓝牙技术也可以传送3路双向64kbps的话音。

直接序列扩频技术是无线局域网IEEE802.11b采用的技术，将83.5MHz的频带划分成14个子频道，每个频道带宽为22MHz。

直接序列扩频技术用一个冗余的位格式来提供更高的传输速率。

直接序列扩频技术（DSSS）提供的最高带宽为11Mbps，并且可以根据环境因素的限制自动降速至5.5Mbps、2Mbps、1Mbps。

三．无线局域多拓扑结构

无线局域网组网分两种拓扑结构：

对等网络和结构化网络。

1．对等网络（PeertoPeer）用于一台计算机（无线工作站）和另一台或多台计算机（其他无线工作站）的直接通信，该网络无法接入有线网络中，只能独立使用。

对等网络中的一个结点必须能“看”到网络中的其他结点，否则就认为网络中断，因此对等网络只能用于少数用户的组网环境，比如4~8个用户，并且他们离得足够近。

2．结构化网络（Infrastructure）由无线访问点AP（AccessPoint）、无线工作站STA（Station）以及分布式系统（DSS）构成，覆盖的区域分基本服务区（BBS，BasicServiceSet）和扩展服务区（ESS，ExtendedServiceSet）。

无线访问点也称无线集线器，用于在无线工作站（STA）和有线网络之间接收、缓存和转发数据。

无线访问点通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达上百米。

基本服务区由一个无线访问点以及与其关联的无线工作站构成，在任何时候，任何无线工作站都与无线访问点关联采用AP的基本服务区标识符（BSSID），也可以说扩展服务区ESS中包含多个BSS。

无线局域网产品中的楼到楼网桥（BuildingtoBuildingBridge）为难以布线的场点提供了可靠的、高性能的网络连接。

使用无线楼到楼网桥可以得到高速度、长距离的连接。

事实上，可以得到超过两路T1线路的流量。

无线楼到楼网桥可以提供点到点、点到多点的连接方式，用户可以选择最符合需求的天线：

传输近距离的全向性天线，或传输远距离的扇型指向天线。

四．无线局域网的几个主要工作过程

1．扫频：

STA在加入服务区之前要查找哪个频道有数据信号，分主动和被动两种方式。

主动扫频是指STA启动或关联成功后扫描所有频道；一次扫描中，STA采用一组频道作为扫描范围，如果发现某个频道空闲，就广播带有ESSID的探测信号；AP根据该信号做响应。

被动扫频是指AP每100ms向外传送灯塔信号，包括用于STA同步的时间戳，支持速率以及其他信息，STA接收到灯塔信号后启动关联过程。

2．关联（Associate）：

用于建立无线访问点和无线工作站之间的映射关系，实际上是把无线变成有线网的连线。

分布式系统将该映射关系分发给扩展服务区中的所有AP。

一个无线工作站同时能只能一个AP关联。

在关联过程中，无线工作站与AP之间要根据信号的强弱协商速率，速率变化包括11Mbps、5.5Mbps、2Mbps和1Mbps。

3．重关联（Reassociate）：

就是当无线工作站从一个扩展服务区中的一个基本服务区移动到另外一个基本服务区时，与新的AP关联的整个过程。

重关联总是由移动无线工作站发起。

4．漫游（Roaming）：

指无线工作站在一组无线访问点之间移动，并提供对于用户透明的无缝连接，包括基本漫游和扩展漫游。

基本漫游是指无线STA的移动仅局限在一个扩展服务区内部。

扩展漫游是指无线SAT从一个扩展服务区的一个BSS移动到另一个扩展服务区的一个BSS，IEEE802.11并不保证这种漫游的上层连接。

常见做法是采用MobileIP或动态DHCP。

五．无线局域网的访问控制方式

已经知道IEEE802.3标准的以太网使用CSMA/CD的访问控制方法。

在这种介质访问机制下，准备传输数据的设备首先检查载波通道。

如果在一定时间内没有侦听到载波，那么这个设备就可以发送数据。

如果两个设备同时发送数据，冲突就会发生，并被所有冲突设备所检测到。

这种冲突便延缓了这些设备的重传，使得它们在间隔某一随机时间后才发送数据。

而IEEE802.11b标准的无线局域网使用的是带冲突避免（CollisionAvoidance），这一字之差是很大的。

因为在无线传输中侦听载波及冲突检测都是不可靠的，侦听载波有困难。

另外通常无线电波经天线送出去时，自己是无法监视到的，因此冲突检测实质上也做不到。

在IEEE802.11中侦听载波是由两种方式来实现，一个是实际上去听是否有电波在传，然后加上优先权控制。

另一个是虚拟的侦听载波，告知等待多久的时间要传东西，以防止冲突。

CSMA/CA通信方式将时间域的划分与帧格式紧密联系起来，保证某一时刻只有一个站点发送，实现了网络系统的集中控制。

因传输介质不同，CSMA/CD与CSMA/CA的检测方式也不同。

CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随之发生变化；而CSMA/CA采用能量检测（ED）、载波检测（CS）和能量载波混合检测3种检测信道空闲的方式。

六．无线AP的选型

在无线AP选型上，我们主要考虑到所支持的无线局域网技术标准、有效距离，以及其他辅助功能。

因为现在的无线网络通常还只是应用于小型网络，或者作为有线网络的补充，所以在无线接入点的选择上相对较为简单，建议与所选择的无线网卡和其他无线网络设备一样的品牌，支持标准上目前来说必须选择支持54Mbps的IEEE802．11g标准或以上的，对于无线AP这种用于集中连接的设备，不要再选择仅支持11Mbps的IEEE802．11b标准无线AP产品。

如果在与其他无线网络设备兼容性方面不存在问题的话，建议选择支持108Mbps的IEEE802．11g+标准的产品。

如下图所示的是两个不同品牌的无线AP接入点产品。

为了最大地兼容已有的无线网络设备，有些厂家推出了全面兼容IEEE802．11b、IEEE802．11a和IEEE802．11g3种标准的三模式接入点产品，不过这种设备的价格相对IEEE802．11g的要高许多，对于原有网络中没有IEEE802．11a标准的网络设备的企业建议不要选择，因为IEEE802．11g本身就已兼容了IEEE802．11b标准，这种三模式的无线AP产品只有并不多见的IEEE802．11a产品提供支持而已，没有多大实际意义。

在有多个无线AP的网络环境中，无线AP可以通过有线交换机集中连接在一起，也可以通过无线网桥连接在一起。

在单一无线AP的网络环境中，如家庭用户、SOHO办公用户和小型办公室用户等，它通常是与有线宽带路由器连接，实现共享上网的，如下图所示。

在无线AP产品品牌上，比较著名的有D-LINK（友讯）、3COM、NETGEAR（网件）、SMC、Linksys、TP-LINK、BENQ（明基）等，国内用户普遍认可的是NETGEAR、D-LINK、TP-LINK这3个品牌。