無線局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)課件

1、第9章 無線局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)9.1 無線網(wǎng)絡(luò)概述9.2 IEEE 802.11b無線網(wǎng)絡(luò)概述9.3 IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中的物理層9.4 IEEE 802.11安全無線局域網(wǎng)是指以無線通信介質(zhì)作傳輸媒介的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network WLAN），無線網(wǎng)絡(luò)是有線聯(lián)網(wǎng)方式的重要補(bǔ)充和延伸，并已經(jīng)逐漸成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一個至關(guān)重要的組成部分，隨著筆記本電腦性能的大幅提升和普及，特別是迅馳技術(shù)的普及，對于無線網(wǎng)絡(luò)的需求也就日益增長。無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展于有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，他的顯著特點(diǎn)是使網(wǎng)上的PC機(jī)具有可移動性，能夠快速方便解決有線方式難以實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)信道的聯(lián)通問題。因而

2、廣泛適用于需要可移動數(shù)據(jù)處理或無法進(jìn)行物理傳輸介質(zhì)布線的領(lǐng)域。隨著IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定與發(fā)展，使無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加成熟與完善。9.1 無線網(wǎng)絡(luò)概述下一頁返回能夠給用戶提供更加安全可靠、移動、高效、遠(yuǎn)距離的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方案，并已成功的廣泛應(yīng)用于眾多行業(yè)如：金融證券、教育、學(xué)校、大型企業(yè)、工礦港口、政府機(jī)關(guān)、酒店、機(jī)場、軍隊(duì)、外企等。無線局域網(wǎng)一般分為室內(nèi)移動辦公和室外遠(yuǎn)距離主干互聯(lián)，有效解決了有線布線，改線工程量大，線路容易損壞，網(wǎng)中各站點(diǎn)不可移動，特別是相隔數(shù)十公里的兩局域網(wǎng)相連更可解決通過電話線傳輸?shù)乃俾实停`碼率高和線路可靠性差以及每月高昂的租金問題。無線網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大的加密技術(shù)和

3、低于手機(jī)三分之一的輻射以及可以自由架設(shè)的2.4G自由瀕段可使各種行業(yè)的用戶無后顧之憂。9.1 無線網(wǎng)絡(luò)概述下一頁返回上一頁隨著無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與需求的快速增加，眾多的國際著名網(wǎng)絡(luò)廠商紛紛加大研發(fā)力度，近幾年不斷出現(xiàn)新的技術(shù)和高性價(jià)比的產(chǎn)品，為用戶的應(yīng)用提供了更多的選擇和更好的服務(wù)。伴隨著計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，無線局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會有更廣闊的發(fā)展空間。9.1 無線網(wǎng)絡(luò)概述返回上一頁1999年9月，電子和電氣工程師協(xié)會（IEEE）批準(zhǔn)了IEEE 802.11b規(guī)范，這個規(guī)范也稱為Wi-Fi。IEEE 802.11b定義了用于在共享的無線局域網(wǎng)（WLAN）進(jìn)行通信的物理層和媒體訪問控制（MAC）子層

4、。在物理層，IEEE 802.11b采用2.45 GHz的無線頻率，最大的位速率達(dá)11 Mbps，使用直接序列擴(kuò)頻（DSSS）傳輸技術(shù)。在數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層，802.11b使用“載波偵聽多點(diǎn)接入/沖突避免(CSMA/CA)”媒體訪問控制（MAC）協(xié)議。需要傳輸幀的無線工作站首先偵聽無線媒體，以確定當(dāng)前是否有另一個工作站正在傳輸（屬于CSMA/CA的載波偵聽的范疇）。如果媒體正在使用中，該無線工作站將計(jì)算一個隨機(jī)的補(bǔ)償延時(shí)。只有在隨機(jī)補(bǔ)償延時(shí)過期后，9.2 IEEE 802.11b無線網(wǎng)絡(luò)概述下一頁返回該無線工作站才會再次偵聽是否有其他正在執(zhí)行傳輸?shù)墓ぷ髡?。通過引入補(bǔ)償延時(shí)，等待傳輸?shù)亩鄠€工

5、作站最終不會嘗試在同一時(shí)刻進(jìn)行傳輸（屬于CSMA/CA的沖突避免范疇）。沖突可能會發(fā)生，并且和以太網(wǎng)不同，傳輸節(jié)點(diǎn)可能沒有檢測到它們。因此，802.11b使用帶確認(rèn)（Acknowledgment，ACK）信號的“請求發(fā)送（Request to Send，RTS）/清除發(fā)送（Clear to Send，CTS）”協(xié)議，確保成功地傳輸和接收幀。9.2 IEEE 802.11b無線網(wǎng)絡(luò)概述返回上一頁在IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了三種方法實(shí)現(xiàn)物理層：1.跳頻擴(kuò)頻FHSS2.直接序列擴(kuò)頻DSSS3.紅外技術(shù)IR第一種技術(shù)和第二種技術(shù)都是利用無線電波來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，通常使用的是2.4GHz，它具有

6、穿透性強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，是目前使用最廣泛的一種無線傳輸介質(zhì)。遠(yuǎn)紅紅外技術(shù)應(yīng)用相對要少一些，主要因?yàn)樗旧淼奶攸c(diǎn)的局限性造成的，它的特點(diǎn)是發(fā)送端和接收端必須相對，中間不能障礙物，另外傳輸距離十分有限，速率不高等。9.3 IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中的物理層下一頁返回一般只用于小距離的傳輸，例如現(xiàn)在有不少手機(jī)上都集成了紅外技術(shù)，可以在一米左右實(shí)現(xiàn)二十K左右的數(shù)據(jù)率傳輸。除了以上所說的以下，現(xiàn)在還可以看到的無線傳輸介質(zhì)還有藍(lán)牙技術(shù)。藍(lán)牙（Bluetooth）是由東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞于1998年5月共同提出的近距離無線數(shù)字通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最高數(shù)據(jù)傳輸速度1Mb/s

7、（有效傳輸速度為721kb/s）、最大傳輸距離為10米，用戶不必經(jīng)過申請便可利用2.4GHz的ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻帶，在其上設(shè)立79個帶寬為1MHz的信道，用每秒鐘切換1600次的頻率、滾齒方式的頻譜擴(kuò)散技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電波的收發(fā)。9.3 IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中的物理層返回上一頁通常計(jì)算機(jī)組網(wǎng)的傳輸介質(zhì)主要依賴銅纜或者光纜，構(gòu)成有線局域網(wǎng)。不過可惜的是，有線網(wǎng)絡(luò)在某些場合要受到布線的限制，布線、改線工程量大，線路容易損壞，而且各節(jié)點(diǎn)不可移動。特別是當(dāng)要把相離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)聯(lián)系起來時(shí)，專用通信線路的布線施工難度之大、費(fèi)用之高、耗費(fèi)時(shí)間之大，實(shí)在難以想象，對正在迅速擴(kuò)大的互聯(lián)網(wǎng)需求形成了嚴(yán)重的

8、瓶頸，WLAN 的出現(xiàn)就可以很好地解決了有線網(wǎng)絡(luò)存在的問題。 a.技術(shù)優(yōu)勢 WLAN 利用電磁波在空氣中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而無需線纜介質(zhì)，現(xiàn)在最高速的802.11a和802.11g 傳輸速率已經(jīng)達(dá)到了54Mbps ，9.4 IEEE 802.11安全下一頁返回完全可以滿足視頻和多媒體的需求，辦公就更不在話下了。不過從某種意義上來說，它是對目前有線聯(lián)網(wǎng)方式的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展(帶寬仍舊有限)，使網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)具有移動性，能快速方便地解決有線網(wǎng)絡(luò)的連通問題。 與悠長的網(wǎng)絡(luò)布線施工工程相比，WLAN 則顯得簡單多了，僅需要安裝一個或者多個接入點(diǎn)(Access Point)設(shè)備，就可以建立覆蓋整棟建筑物的局域

9、網(wǎng)絡(luò)，施工周期大大減少，費(fèi)用的節(jié)省和效率的提高是顯而易見的。 WLAN 一旦建成，在無線信號覆蓋的任何一個區(qū)域位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。此外，無線局域網(wǎng)的抗干擾性強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)保密性好。9.4 IEEE 802.11安全下一頁返回上一頁對于有線局域網(wǎng)中的諸多安全問題，在無線局域網(wǎng)中基本上可以避免。而且相對于有線網(wǎng)絡(luò)，無線局域網(wǎng)的組建、配置和維護(hù)較為容易，一般計(jì)算機(jī)工作人員都可以勝任網(wǎng)絡(luò)的管理工作。我們都知知道，無線電波在傳播的過程中是會不斷衰減的，因此AP 的通信范圍也只能被限制在一定的范圍之內(nèi)，這個范圍就是微單元了。另外，在網(wǎng)絡(luò)存在多個AP 的時(shí)候，這些微單元互相之間會有一定的范圍內(nèi)重合，無線用戶因此就

10、能夠在整個WLAN 覆蓋的區(qū)域移動，無線網(wǎng)卡會自動監(jiān)測附近信號強(qiáng)度最大的AP，并通過這個AP 收發(fā)數(shù)據(jù)，保持不間斷的網(wǎng)絡(luò)連接，這就是無線漫游，9.4 IEEE 802.11安全下一頁返回上一頁和手機(jī)的無線漫游類似，可漫游在不同的基地臺之間，只是暫時(shí)沒有那么多AP 讓我們在全球范圍內(nèi)移動，但是通常在一個單位里，特別像是在校園里，如果建成無線網(wǎng)絡(luò)通常感覺非常好，你基本可以校園中的任一地方實(shí)現(xiàn)無線接入。 b.擴(kuò)頻技術(shù) WAPI 要強(qiáng)制實(shí)施的原因，國家稱它更加安全，但是無線網(wǎng)絡(luò)卻天生比有線網(wǎng)絡(luò)更安全的特性，且使用了軍用的技術(shù)，比如擴(kuò)頻。擴(kuò)頻技術(shù)原先是軍事通信領(lǐng)域中使用的寬帶無線通信技術(shù)，使用該技術(shù)能夠

11、使數(shù)據(jù)在無線傳輸中更完整可靠，且確保在不同頻段中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會相互干擾。 9.4 IEEE 802.11安全下一頁返回上一頁c.直序擴(kuò)頻 使用高碼率的擴(kuò)頻序列，在發(fā)射端擴(kuò)展信號的頻譜，而在接收端則使用相同的擴(kuò)頻序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號還原成原來的信號。d.跳頻擴(kuò)頻 跳頻技術(shù)與直序擴(kuò)頻技術(shù)完全不同，它是另外一種擴(kuò)頻技術(shù)。跳頻的載頻受一個偽隨機(jī)碼的控制，在其工作帶寬范圍內(nèi)，其頻率按隨機(jī)規(guī)律不斷改變。接收端的頻率也按隨機(jī)規(guī)律變化，并保持與發(fā)射端一致。9.4 IEEE 802.11安全下一頁返回上一頁無線網(wǎng)絡(luò)組件IEEE 802.11b無線網(wǎng)絡(luò)包含以下組件有：工作站工作站（station，STA

12、）是一個配備了無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。具有無線網(wǎng)卡的個人PC機(jī)稱為無線客戶端。無線客戶端能夠直接相互通信或通過無線訪問點(diǎn)（access point，AP）進(jìn)行通信。無線客戶端由于采用了無線連接，因此是具有可移動的可能。無線AP（無線接入點(diǎn)）在典型的WLAN 環(huán)境，主要有發(fā)送數(shù)據(jù)和接收的設(shè)備，這稱為接入點(diǎn)/熱點(diǎn)/網(wǎng)絡(luò)橋接器(Access Point：AP)。9.4 IEEE 802.11安全下一頁返回上一頁無線AP是在工作站和有線網(wǎng)絡(luò)之間充當(dāng)橋梁的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，他的作用相當(dāng)于原來的交換機(jī)或者是集線器，無線AP本身可以連接到其它的無線AP，但是最終還有要有一個無線接入有線網(wǎng)，這樣來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的接入。無線AP類似于移動電話網(wǎng)絡(luò)的基站。無線客戶端通過無線AP同時(shí)與有線網(wǎng)絡(luò)和其他無線客戶端通信。無線AP不是可移動的，只用于充當(dāng)擴(kuò)展有線網(wǎng)絡(luò)的外圍橋梁。IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)為無線安全定義了以下機(jī)制：通過開放系統(tǒng)和共享密鑰身份驗(yàn)證類型實(shí)現(xiàn)的身份驗(yàn)證9.4 IEEE 802.11安全下一頁返回上一頁通過有線等效隱私（Wired Equivalent Privacy，WEP）實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)保密性。操作系統(tǒng)對IEEE 802.11b的支持Windows XP提供了對IEEE 802.11b的內(nèi)置支持。已安裝的無線適配