达州市图书馆无线方案设计.docx
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达州市图书馆无线方案设计
重庆信息职业技术学院
毕业设计
题目达州市图书馆无线局域设计
院系电子工程学院
专业网络技术
班级09级6班
学号0924030632
姓名刘小丽
摘要
图书馆用户接入不同于公共场所的接入，有其自身的特点，图书管接入用户在空间上相对集中，用户的应用对宽带要求中等。
我们按照一层楼200个用户计算。
同时接入网络的用户以150个计算机，这样一个AP的用户数就能满足。
但是天线的覆盖却增加了难度，所以我们对图书馆的WLAN接入采用室内定向天线，用以覆盖楼层高，天线的极化方式采用水平极化。
AP布置之后可以利用信号的反射和绕射以及设备内置天线的副波辨来对方向相对的楼进行覆盖。
图书馆用户大多采用笔记本PC机接入，可以配置USB插口的无线网卡，同时也可以配置室内全向天线改善接收效果，天线的位置可以放置在靠近AP天线的窗户侧。
关键词：
无线宽带接入;WLAN;需求分析；架构设计；AP
目录
摘要…………………………………………………………2
目录………………………………………………………..3
前言……………………………………………………………….4
第1章无线局域网的优点与技术………………………………………………………5
1.1优点…………………………………………………………………………….5
1.2802.11x……………………………………………………………………………..6
1.3扩频技术…………………………………………………………………………6
1.4蓝牙与红外技术……………………………………………………………….7
1.5H0MERF…………………………………………………………………………7
第2章需求分析……………………………………………………………………..8
2.1用户应用背景…………………………………………………………………..8
2.2用户的需求………………………………………………………………………..9
2.3物理结构………………………………………………………………………….9
2.4系统目标和设计原则………………………………………………………………………10
第3章无线网络层次及拓扑分析………………………………………………………………..10
3.1达州市图书馆无线网络拓扑分析………………………………………………………..11
3.2设备的选型与配置………………………………………………………………………..12.
3.3安全设计。
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第4章实施方案
4.1图书馆无线网络总体设施。
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4.2各区室无线网络覆盖方案……………………………………………………………16
前言
无线图书馆覆盖，就是通过无线网络覆盖技术，在图书馆中建立的无缝天线通讯网络，使图书馆的每个角落都处在网络中，形成真正意义的图书馆无线网。
目前传统的为图书馆提供的数据接入一般采用的是光纤技术+LAN或ADSL这种方式，随着WLAN技术的发展，目前这种天线传输数据的技术已相当成熟，完全可作为一种替代传统接入方法。
对于一些旧的图书馆有线网咯很难进入，一些弱势运营商在图书馆有线数据接入方面与其它运营商相比也存在资源缺乏，WLAN不失为一种方便快捷切实可行且十分时尚的一种接入方式。
我们将针对达州市图书馆无线网络中办公区，自习区，借阅区等各个区域结构。
需求不的不同，考虑达州市书馆为市级图书馆，无线网络内上网上人数多，根据建筑结构具体情况，我们将选用NETGEAR,无线产品发展至今，其性能已达到54mbps甚至更高，安全性大幅提升，它的安全性﹑卓越的稳定性﹑出色的覆盖效果和低价位产品非常适合于为个人办公，更是适应图书馆无线中楼层与楼层﹑楼层内与楼道等整体无线覆盖需求，以及将图书馆分散区域实现无线远程主干连接的特别需求。
本方案力求从整体解决达州市图书馆无线接入的角度进行分析设计。
在系统需求分析上，考虑到该图书馆的住户大多为工薪层和学生。
因此无线网络作为一种图书馆内部有线网络的补充，满足一般的移动需求即可。
在系统的设计原则和系统建设的目标上，主要是保持无线网络的可靠性和稳定性为主，在可靠和稳定的基础上向图书馆内的用户提供无线上网的需求。
1.1无线局域网的优点:
（1）灵活性和移动性
在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。
无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。
（2）安装便捷
无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可以建立覆盖整个区域的局域网络.
（3）易于进行网络规划和调整
对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重建新网。
重新布线
是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。
（4）故障定位容易
有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的中断，往往很难查明，而且检修路线需要付出很大的代价。
无线网络则很容易定位故障，只需要更换设备即可恢复网络连接。
（5）易于扩展
无线局域网有很多配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千个用户的大型网络，并且能够提供节点间“漫游”等有线网络无法实现的特征。
1.2802.11
（1）802.11a
802.11a采用正交频分（OFDM）技术调制数据，使用5GHZ的频带。
OFDM技术将无线信道分成以低数据速度并行传输的分频率，然后再将这些频率一起放回接收端，可提供25mbit/s的空中接口。
在很大程度上可提高传输速度，改进信号质量，克服干扰。
物理层速度可达54mbit/s,传输层可达25mbit/s,能满足室内及室外的应用。
（2）802.11b
802.11b也被称为wi-fi技术，采用补码键控调制方式，使用2.4GHZ频带，其对无线局域网通信的最大贡献是可以支持两种速度5.5mbit/s和11mbit/s。
多速率机制的介质访问控制可确保当工作之间距离过长或干扰太大、噪音比低于某个限制时，传输速度能够从11mbit/s自动降到5.5mbit/s，或跟根据直序扩频技术调制到2mbit/s。
在不违反FCC规定的前提下，采用跳频技术无法支持更高的速度，因此需要选择DSSS作为该标准的唯一物理层技术。
802.11g
2001年11月，在8002.11IEEE会议上形成了802.11g标准草案，目的是在2.4GHZ频段实现802.11a的速度要求。
该标准将于2003年初获得批准。
802.11g采用PBCC或CCK/OFDM调制方式，使用2.4GHZ频段，对现有的802.11b系统向下兼容。
1.3扩频技术
如果使用扩频技术，网络可以在ISM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、多地址通信能力强的特点。
扩频技术主要分为跳频技术（FHSS）和接序列扩频（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控制，其频率按随机规律不断改变。
接受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。
1.4蓝牙与红外技术
蓝牙规范是由SIG制定的一个公共的、无需许可的规范，其目的是实现短距离无线语音和数据通信。
蓝牙，
2.4GZHISM频段，基带部分的数据速率为1mbit/s，有效无线通信距离为10—100m，采用时分双共传输，蓝牙技术采用自动寻道技术和快速跳频技术保证传输的可靠性，具有全向传输能力，但不需要对连接设备进行定向。
其实一种改进的无线局域网技术，但其设备尺寸更小，成本更低。
在任意时间，只要蓝牙技术产品进入彼此有效的范围之内，它们就会立即传输地址信息并组建成网，这一切工作是设备自动完成的，无需用户参与。
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。
但是由于红外线对障碍物的投射能力很差，使得传输距离和覆盖范围都受到很大的限制，通常IR局域网的覆盖范围只限制在一间房屋内。
1.5HOMERF
在美国联邦通信委员会（fcc）正式批准homerf标准之前，homerf工作组与1998年为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制定出一个规范，即共享无线访问协议。
在该协议主要针对家庭无线局网，其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准。
之后，homert工作组又制定了homerf标准，用于实现PC机和用户电子设备之间的无线数字通信，是IEEE802.11与泛欧数字无绳电话标准结合的一种开放标准。
Homerf标准采用扩频技术，工作在2.4GHZ频带，可同步之支持4条高质量信道并且具有低功效的优点，适合用于笔记本电脑。
2.1户应用背景
达州市图书馆从功能服务上来说是一个比较完善的新式图书馆，只是图书馆没有无线网络，馆内没有较大干扰源，整个图书馆的建筑面积1500平方米，图书馆内每天能为3000人次提供服务，工薪阶层和学生居多。
随着社会的发展，人们的生活条件也越来越好，拥有一台笔记本对于工薪阶层和学生来说也是一种时尚和必不可少物品，到图书馆来学习或者查阅质料用笔记本的人更是可不胜数，或者说来参加各种会议或者学术报告的人也会用到无线网络。
例如在达州图书馆一搂的办公室和自习室、二搂的学术报告厅、三楼的办公区域及中文图书借阅室、四楼的各个区域、五楼的书库都会有很多人使用到无线网络。
图书馆内其也有很多人使用无线网络。
在图书馆内部共有五层，每层搂都有接入层交换机，型为一梯多户，其中二楼是网络核心层，其余是接入层。
2.2用户需求
要实现达州市图书管内部无线网络的主体工程，考虑无线盖需要；建立完善的无线网络，提供真正的信息化平台。
同时网络还要兼容重庆图书馆原有网络管理中心，方便维护网络的正常运转。
兼容重庆图书馆原有的办公系统，简化网络结构。
而且在进行布线，不能对达州市图书馆内装修和墙壁有任何损害。
对于网络性能，根据用户要求：
该网络要能安全实现网络总体设计目标，同时易于使用、用户界面统一、标准，表现力强；易于安装和维护，网络运行质量高；开发性好，便于移植、推广；在设备选型上，要有较好的性价比。
2.3物理结构
达州市图书馆楼层各区、实分布明细
一楼：
儿童阅览室、中文报刊阅读区、中文过期报刊、自读自修室。
二楼：
咨询室、存包处、总咨询台、少年阅览室、电子阅览室。
三楼：
中文图书期刊阅区、台港澳文献阅览室。
四楼：
参考咨询部、工具书阅览室、联合国文献存区、达州地方文献室。
五楼：
民国文献阅览室，古籍阅览室。
从上面的楼层分布明细可以看出达州图书馆原有的有限网络没有完全覆盖各阅览室，需要建设无线网络补充，组成无线+有限的混合型网络。
随着无线网络设备价格不断下降，新技术日益成熟，生活节奏加快，信息高速时代的到来、阅览不单一的是阅读书刊，为了在阅读时遇到问题，为了方便在网上找到相应的答案就需要借助五联网，而根据实际情况表明达州图书馆建立许久、不肯能在以前的基础上去布线，那样会增加成本，且不方便。
只有选择无线网局域网在图书馆才能满足需求，
2.4系统目标和设计原则
系统目标
（1）以无限的方式覆盖整个图书馆
（2）对每一位用户和每一个节点进行管理
（3）充分考虑网络安全性，系统具有多层次的安全保护措施，以满足用户身份鉴别、访问控制、保密性等。
（4）在网络规模不断发展情况下，系统应可不断升级和扩充，保证系统可用。
在将来使用802.11的产品时能过顺利通过
（5）
设计原则
达州市图书馆无线局域网接入建设的原则建立在充分考虑图书馆使用需要的基础上，力求满足整个图书馆无线网络的可靠性、先进性、可兼容性即扩展性
（1）可靠性：
保证系统可靠运行，关键设备应有冗余。
（2）先进性:
采用当今国内、国际上最先进和成熟的计算机、软件技术，使新的建立的系统能够最大限度地适应今后的技术和业务的发展。
（3）实用性：
能够最大限度满足实际工作的要求，是每个信息系统在建设过程中所需考虑的一种系统性能，它是自动化系统对用户最基本的承诺。
（4）可兼容性及扩展性：
在进行方案建设时，力求做到网络结构清晰、合理并有扩展扩展性能力，硬件配置先进、可靠，能满网络及软件运行的需求。
3.1达州市图书馆无线网络拓扑网络分析
针对达州市图书馆的需求分析，NETGEAR替提供了整套高性能网络方案。
改图书馆的无线覆盖我们分析为两层机构：
接入层和汇聚层。
接入层主要有无线AP构成，用户实现无线终端的接入；汇聚层主要有无线网络构成，层主要有无线网桥构成，主要用来实现将各个无线AP接入的信号汇聚到图书馆的出口。
在保证覆盖的基础上，为了降低可能的故障，汇聚层的无线级联层数要求越少越好。
因此在本方案中，部分楼层将通过一级网桥直接将AP的信号汇聚至网络出口。
根据前面提到的图书馆无线覆盖的原则，我们将整个图书馆先进行分组覆盖，第一层为第一组，第二层为第二组，以此类推。
其它的第二组通过架设在图书馆中心的无线网桥，实现与架设在图书馆有线网络中心机房通信。
第1、2、3、4、5采用直接将架设在有线网络的边缘的无线无线网桥通过一级网桥直接汇聚至网络的出口。
覆盖采用如图所示：
图3.1各楼层无线覆盖方式
五个分组中1、2、3、4、5各组有七个区室，排列和结构类似。
整个网络的拓扑图如下图所示：
图3.1网络拓扑结构
整个网络呈星形拓扑结构，我们在每层需要进行无线覆盖的区域选择最佳地点放置无线AP，放置时保证无线信号覆盖的范围，力求楼层内最少布点，最大覆盖范围。
每层所布置的AP通过超五类屏蔽双绞线接到中心机房的交换机上实现集中管理。
3.2设备选型与配置
无线AP选型
从需求分析上面我们了解到整个无线网络的用户节数量为300个，设备所需总带宽为16.2G。
根据每个阅览的面积300㎡,用户节点数75个需求分析中我们已经选择出适合本次方案的协议802.11g根据802.11g协议传输速率为54mb/s进行计算可以得出每间阅览室的总传输速率为216mb无线AP的传输速率为108mb/s，根据实际情况了解到阅览室内不可能每个人都会同时上网，也就是说不会影响正常用户上网。
服务器选项
本次方案中需要架设DHCP服务器并且安装热点认证系统及防火墙安全所以要购买一台服务器提供网络服务，服务器主要提供IP地址下发、WEB认证和安全管理。
所以选择的服务性能要稳定才能提供正常得服务，选择的设备不需要档次太高以够用为准，对硬件的支持要好，充分其扩展性，出现突发情况可以满足特殊需求，在正常管理中便于用户操作，要理性看待价格。
选择售后服务要好的厂家，以减小损失。
3.3安全设计
（1）无线安全管理
在安全方面，我们在管理中心，设置有统一的RADIUS认证服务器，用以对用户进行认证和计费，WNDAP330作为RADIUS的客户端，可以将用户的认证和计费信息进行收集，并送至RADIUS认证服务器。
同时，无线接入控制器采用的认证方式在认证过程中用户密码均采取用动态WEP加密传输。
在办公楼得多媒体设了一个无线接入点，此点广播SSID，不需要设置密码即可用。
（2）无线AP
无线网络安全设计从几种方面进行考虑。
隐藏SSID，为无线AP设置一个复杂的密码才，采用复杂的加密方式。
隐藏SSID为网络安全起到一定作用，设置一个复杂的密码可以使网络不受侵入，采用复杂的加密方式可以防止非法用户获取网络中传输的数据进行分析从中找到有用的数据信息。
现在最常用的是WAP加密方式。
WPA采用802.1X和TKIP来实现WLAN的反问控制。
802.1X是一种基于端口访问控制标准。
TKIP采用RC4加密算法。
在以前WEP基础上新增加了四个新算法扩展48位初始化向量和IV顺序规则，每包构建机制，消息完整性代码，密码重新获取和分发机制。
因为无线AP没有动态分配IP地址的功能所以这里需要配置DHCP服务器为用户分配IP地址。
这里采用ROS自带的DHCP功能为用户分配IP地址。
通过ROS安装DHCP服务器可以有效的和热点认证和防火墙功能有机结合起来使用。
（3）无线网络中防火墙
目前出现了很多拒绝服务攻击，DOS﹑DDOS洪水攻击。
攻击原理主要是基于TCP三次握手来对主机进行不停的链接，j连接到一半停止响应又新建一个连接，就这样断开造成资源的紧张服务器的崩溃不能提供正常得服务该类攻击危害最大，但是只需要防火墙里面针对相同IP地址设置一个响应的次数就可以了。
无论用户连接多少次我们只响应规定的几次这样就可以有效避免洪水的攻击。
INPUT用于处理进入路由器的数据包，即数据包目标IP地址是达到路由器一个接口的IP地址，经过路由器的数据包不会在INUPUT-CHAINS处理。
Forward用于处理通过路由并从其中一个接口出去的数据包。
Output用于处理源路由器并从其中一个接口出去的数据包。
网络中流行着各种类型的病毒和木马，PC机电脑上面都安装了杀毒软件，但病毒更新速率永远在杀毒软件的前面，可以有效利用防火墙病毒木马功能进行有效防止。
4.1图书馆无线网络总体设施
根据对达州市图书馆实地考察得知达州市图书馆原有的有线网络结构完善层次清晰。
本次无线网络添加不需要对图书馆进行改动或修整。
只需要把无线网络各设备连接介质，阮籍，协议进行及各线路安装即可。
由于我们要对过该图书馆进全覆盖无线网络架设，该图书馆为5层建筑，建设面积30001平方米，楼层面积大大。
所以我们将无线网络分楼层架设。
一楼，在过期报刊库俩面和办公区及读者自习个安装一个AP用来覆盖俩边各区域室。
因为各区域室间基本没有干扰墙，两个AP布置之后利用信号的反射和绕射以及设备内置天线的辐波来对第一个进行覆盖，这样只需要AP就可以完成第一组区域完全覆盖。
二楼，因中心机房在电子阅览室，在汇聚层接入边缘网桥，在接入无线AP，在电子阅览室两边学术报告厅，读者休息室，大厅分别安装AP。
通过信号的反射和绕射以及设备内置天线涞进行区域的覆盖，就可以完成第二组天线覆盖。
三楼，载中文图书馆两边及接待室等用4个就可以完全覆盖。
AP1安放在中文图书借阅室靠近服务台位置，AP2可安放灾中文图书借阅室中央位置，AP3安放中文图书借阅室与办公区之间。
四楼，在工具书库，外文书库，质询中心分别安装AP就可以完全覆盖。
五楼，在基藏书库两本及中间天花板分别安装AP可完成覆盖。
AP1安放再基地书库右侧的右下角落靠近个人研究室位置。
由于达州市图书馆的天花板都是吊顶天花板，所以AP的安装位置可固定于天花板位置。
具体图如下：
4.2各区室无线网络覆盖方案
（1）学术报告厅无线网络覆盖方案
由于达州市图书馆为重庆文化交流中心，各种学术报告都会在这里举行，那么下面我们就对图书馆就来参加学术报告和各种会议的与会者应有无线网络做出分析和设计。
第一：
学术报告厅与会者携带可以无线网络上网笔记本，通过投影，各个与回者可以和即时发言同步切换投影内容，摆脱了投影仪线缆的束缚。
免去了传统投影机在多个用户同时使用，要随时拔线的麻烦，只要点下鼠标就可以切换不同的用户。
第二：
学术报告厅与会者可以不携带笔记本电脑，将所要投影内容通过无线网络存储下来，然后再会议室中连接。
第三：
对于不便于搬动的台式机或没有无线网卡的笔记本，也可以连接到本地局域网上，通过连接在局域网上无线投影网关将所要投影画面展现在会议现场。
电子阅览室覆盖方案
电子阅览室，视障阅览室等都有大量有线网络覆盖，所以不需要特别多的AP覆盖，用户可用原有有限接入点连接，无线网络有信号就可以了。
总结
虽然无线局域网起步迟，但是网络成本持续下调，配套技术日渐完善，覆盖范围又见突破，大大促进了无限网络通信的推广。
目前，全球无线局域网市场处在三种不同标准相互竞争走向统一、各、种新标准蓬勃发展的战国时代。
无线局域网技术的发展表现为更高的速度、更好的互操作性及安全性。
无线局域网具有的高灵活性和可靠性，可以立干见影地提高生产率，在各行业的广泛应用取得引人瞩目的成果，展示了极为广阔的市场前景，它将创造崭新的生活和工作风尚。
总之，无线局域网的组建与应用现在热门，以后很长时间也会很热门。
因为它改变了传统的有线网络的束缚，而科技的进步也让无线网络的速度越来越快，这让人们加深对它的应用。
参考文献
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