第9章 無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)

第9章無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在公司或在家中，我們的多臺(tái)設(shè)備同時(shí)上網(wǎng)的需求，這些設(shè)備包括臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、手機(jī)、平板等。我們?cè)撊绾未罱ňW(wǎng)絡(luò)才能解決這些設(shè)備的上網(wǎng)需求呢？隨著Internet的飛速發(fā)展，智能化設(shè)備的推陳出新，從傳統(tǒng)的布線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之一的無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork）WLAN，實(shí)現(xiàn)了人們進(jìn)行移動(dòng)辦公的夢(mèng)想，創(chuàng)造了一個(gè)豐富多彩的“自由天空”。引子【知識(shí)目標(biāo)】1.學(xué)習(xí)WLAN的概念及其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。2.學(xué)習(xí)WLAN的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。3.學(xué)習(xí)WLAN的常見(jiàn)設(shè)備。4.學(xué)習(xí)WLAN的組建與應(yīng)用。5.學(xué)習(xí)WLAN安全與防范?！炯寄苣繕?biāo)】1.掌握規(guī)劃WLAN的技能。2.具備根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)景選擇WLAN設(shè)備的能力。3.掌握WLAN安全防范配置方法?！舅仞B(yǎng)目標(biāo)】1.培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作精神。2.培養(yǎng)吃苦耐勞的意志品質(zhì)。3.培養(yǎng)專業(yè)務(wù)實(shí)的作風(fēng)。學(xué)習(xí)目標(biāo)9.1WLAN的概念及其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)9.1 概述無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)英文全名：WirelessLocalAreaNetworks；簡(jiǎn)寫為：WLAN。它是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻（RadioFrequency；RF）的技術(shù)，使用電磁波，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線（Coaxial）所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，在空中進(jìn)行通信連接，使得無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡(jiǎn)單的存取架構(gòu)讓用戶透過(guò)它，達(dá)到“信息隨身化、便利走天下”的理想境界。本節(jié)主要講述：1、WLAN的概念2、WLAN的特點(diǎn)3、WLAN的標(biāo)準(zhǔn)9.1.1WLAN的概念WLAN是利用無(wú)線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它以無(wú)線多址信道作為傳輸介質(zhì)，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的功能，使用戶能夠真正地實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。9.1.2WLAN的特點(diǎn)WLAN開(kāi)始是作為有線局域網(wǎng)的延伸而存在的，各團(tuán)體、企事業(yè)單位廣泛地采用了WLAN技術(shù)來(lái)構(gòu)建其辦公網(wǎng)絡(luò)，但隨著應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展，WLAN正逐漸從傳統(tǒng)意義上的局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展成為“公共無(wú)線局域網(wǎng)”，以及國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)Internet的寬帶接入手段。WLAN具有易安裝、易擴(kuò)展、易管理、易維護(hù)、高移動(dòng)性、保密性強(qiáng)、抗干擾等特點(diǎn)。9.1.3WLAN的標(biāo)準(zhǔn)1．IEEE802.11X標(biāo)準(zhǔn)（1）IEEE802.112.4GHz（2）IEEE802.11b2.4GHz（3）IEEE802.11a5GHz（4）IEEE802.11g2.4GHz（5）IEEE802.11n2.4GHz5GHz（6）IEEE802.11ac2.4GHz5GHz9.1.3WLAN的標(biāo)準(zhǔn)2．其他無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（1）藍(lán)牙技術(shù)(BluetoothTechnology)藍(lán)牙技術(shù)是使用2.4GHz頻段傳輸?shù)囊环N短距離、低成本的無(wú)線接入技術(shù)，主要應(yīng)用于近距離的語(yǔ)言和數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。藍(lán)牙設(shè)備的工作頻段選用全世界范圍內(nèi)都可自由使用的2.4GHzISM頻段，其數(shù)據(jù)傳輸率為1Mbps，藍(lán)牙系統(tǒng)具有足夠高的抗干擾能力，設(shè)備簡(jiǎn)單性能優(yōu)越。根據(jù)其發(fā)射功率的不同，藍(lán)牙設(shè)備之間的有效通訊距離大約為10-100m。9.1.3WLAN的標(biāo)準(zhǔn)2．其他無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（2）UWB(Ultra-Wideband)UWB是一種新興的高速短距離通信技術(shù)，在短距離(10m左右)有很大優(yōu)勢(shì)，最高傳輸速度可達(dá)1Gbps。UWB技術(shù)覆蓋的頻譜范圍很寬，是實(shí)現(xiàn)個(gè)人通信和無(wú)線局域網(wǎng)的一種理想調(diào)制技術(shù)，完全可以滿足短距離家庭娛樂(lè)應(yīng)用需求，直接傳輸寬帶視頻數(shù)碼流。9.1.3WLAN的標(biāo)準(zhǔn)2．其他無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（3）ZigBee(IEEE802.15.4)ZigBee是一種新興的短距離、低功率、低速率無(wú)線接入技術(shù)。工作在2.4GHzISM頻段，速率為10M-250Kb/S，傳輸距離為10-75m，技術(shù)和藍(lán)牙接近，ZigBee采用基本的主從結(jié)構(gòu)配合靜態(tài)的星型網(wǎng)絡(luò)，因此更適合于使用頻率低、傳輸速率低的設(shè)備。由于激活時(shí)延短，僅15ms，低功耗等特點(diǎn)，將成為未來(lái)自動(dòng)監(jiān)控、遙控領(lǐng)域的新技術(shù)。9.1.3WLAN的標(biāo)準(zhǔn)2．其他無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（4）WiMax技術(shù)WiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess)，即全球微波互聯(lián)接入。WiMAX是一項(xiàng)新興的寬帶無(wú)線接入技術(shù)，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km。WiMax是又一種為企業(yè)和家庭用戶提供“最后一英里”的寬帶無(wú)線連接方案，使WiMAX在最近一段時(shí)間備受業(yè)界關(guān)注。9.1.3WLAN的標(biāo)準(zhǔn)2．其他無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（5）IrDA(Infrared)紅外技術(shù)紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線、波長(zhǎng)0.75μm～25μm。由于波長(zhǎng)短，對(duì)障礙物的衍射能力差，所以更適合應(yīng)用在需要短距離無(wú)線的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)場(chǎng)合。9.1.3WLAN的標(biāo)準(zhǔn)2．其他無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（6）HomeRFHomeRF工作組是由美國(guó)家用射頻委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)于1997年成立的，其主要工作任務(wù)是為家庭用戶建立具有互操作性的話音和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。作為無(wú)線技術(shù)方案，它代替了需要鋪設(shè)昂貴傳輸線的有線家庭網(wǎng)絡(luò)，為網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，如筆記本電腦和Internet應(yīng)用提供了漫游功能。9.1.3WLAN的標(biāo)準(zhǔn)2．其他無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（7）NB-IoTNB-IoT聚焦于低功耗廣覆蓋（LowPowerWideAera，LPWA）物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)。因?yàn)镹B-IoT自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢(shì)，使其可以廣泛應(yīng)用于多種垂直行業(yè)，如遠(yuǎn)程抄表、資產(chǎn)跟蹤、智能停車、智慧農(nóng)業(yè)等。9.1.3WLAN的標(biāo)準(zhǔn)3．中國(guó)WLAN規(guī)范中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部制定了WLAN的行業(yè)配套標(biāo)準(zhǔn)，包括《無(wú)線局域網(wǎng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》和《無(wú)線局域網(wǎng)工程驗(yàn)收規(guī)范》等。該標(biāo)準(zhǔn)涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括IEEE802.11X系列（IEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11h、IEEE802.11i）。9.1.4WLAN的關(guān)鍵技術(shù)在IEEE802.11中采用了CSMA/CA協(xié)議(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance，帶有沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn))，發(fā)送包的同時(shí)不能檢測(cè)到信道上有無(wú)沖突，只能盡量“避免”。CSMA/CA利用ACK信號(hào)來(lái)避免沖突的發(fā)生，也就是說(shuō)，只有當(dāng)客戶端收到網(wǎng)絡(luò)上返回的ACK信號(hào)后才確認(rèn)發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)到達(dá)正確目的站。9.1.4WLAN的關(guān)鍵技術(shù)CSMA/CA協(xié)議及其退避算法。CSMA/CA協(xié)議規(guī)定，站點(diǎn)在進(jìn)行通信之前，必須先監(jiān)聽(tīng)信道狀態(tài)：（1）若檢測(cè)到信道空閑，則再等待一個(gè)DIFS（DistributedInter-frameSpacing，分布式幀間間隙）后，如果這段時(shí)間內(nèi)信道一直是空閑的，就開(kāi)始發(fā)送Data幀，并等待確認(rèn)。（2）目的站若正確收到此幀，則在等待一個(gè)SIFS（Shortinterframespace，短幀間間隔）后，就向源站發(fā)送確認(rèn)幀ACK。當(dāng)發(fā)送站收到ACK幀就表示本次傳輸過(guò)程完成。（3）另外，在站點(diǎn)發(fā)送Data幀時(shí)，其他所有的站點(diǎn)都已經(jīng)設(shè)置好了NAV（NetworkAllocationVector，網(wǎng)絡(luò)分配向量），在這整個(gè)通信過(guò)程完成前其他站點(diǎn)只能執(zhí)行CSMA/CA的退避算法，并隨機(jī)選擇一個(gè)退避時(shí)間，推遲發(fā)送。9.1.4WLAN的關(guān)鍵技術(shù)（4）站點(diǎn)選擇好退避時(shí)間就等效于設(shè)定好了一個(gè)退避計(jì)時(shí)器(BackOffTimer)。于是在計(jì)時(shí)器減小到0之前，站點(diǎn)會(huì)每經(jīng)歷一個(gè)時(shí)隙時(shí)間就檢測(cè)一次信道狀態(tài)。若檢測(cè)到信道忙，則暫停倒計(jì)時(shí)；若檢測(cè)到信道空閑，就表示先前的通信過(guò)程已完成，這時(shí)其他站點(diǎn)設(shè)置的NAV時(shí)間也就結(jié)束了。再經(jīng)過(guò)一個(gè)DIFS，爭(zhēng)用窗口到來(lái)，退避計(jì)時(shí)器就從暫停處重新開(kāi)始倒計(jì)時(shí)，在每個(gè)時(shí)隙的起始時(shí)刻減1，一旦退避計(jì)時(shí)器的時(shí)間減小到0就代表可以進(jìn)行通信了，開(kāi)始發(fā)送整個(gè)數(shù)據(jù)幀。在爭(zhēng)用窗口期間，由于可能不止一個(gè)站點(diǎn)要執(zhí)行退避算法，因此爭(zhēng)用信道的情況比較復(fù)雜。CSMA/CA協(xié)議的退避機(jī)制9.2WLAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)9.2 概述WLAN基本服務(wù)集有兩種類型：一種是獨(dú)立模式的基本服務(wù)集，由若干個(gè)移動(dòng)臺(tái)組成，稱為Ad-Hoc結(jié)構(gòu)；另一種是基礎(chǔ)設(shè)施模式的基本服務(wù)集，包含一個(gè)AP和若干個(gè)移動(dòng)臺(tái)，稱為Infrastructure結(jié)構(gòu)。本節(jié)主要講述：1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)Ad-Hoc結(jié)構(gòu)2、基于AP的Infrastructure結(jié)構(gòu)9.2 WLAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1．點(diǎn)對(duì)點(diǎn)Ad-Hoc結(jié)構(gòu)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)Ad-Hoc對(duì)等結(jié)構(gòu)就相當(dāng)于有線網(wǎng)絡(luò)中的多機(jī)直接通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡互聯(lián)，信號(hào)是直接在兩個(gè)通信端點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，這種網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)自主對(duì)等工作，對(duì)于小型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，是一種方便的連接方式。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)Ad-Hoc結(jié)構(gòu)9.2 WLAN網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2．基于AP的Infrastructure結(jié)構(gòu)Infrastructure結(jié)構(gòu)與有線網(wǎng)絡(luò)中的星型交換模式差不多，屬于集中式結(jié)構(gòu)類型。此時(shí)，需要無(wú)線接入點(diǎn)（AP：AccessPoint）的支持，其中的無(wú)線AP相當(dāng)于有線網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)，起著集中連接和數(shù)據(jù)交換的作用。AP負(fù)責(zé)監(jiān)管一個(gè)小區(qū)，并作為移動(dòng)終端和主干網(wǎng)之間的橋接設(shè)備。基于AP的Infrastructure結(jié)構(gòu)9.3WLAN的常見(jiàn)設(shè)備9.3 概述無(wú)線局域網(wǎng)的工作流程是通過(guò)計(jì)算機(jī)的無(wú)線網(wǎng)卡→無(wú)線天線→無(wú)線AP→無(wú)線交換機(jī)（無(wú)線網(wǎng)橋、無(wú)線路由器等）→Internet。本節(jié)主要講述：1、無(wú)線網(wǎng)卡2、無(wú)線天線3、無(wú)線AP4、無(wú)線網(wǎng)橋5、無(wú)線路由器9.3WLAN的常見(jiàn)設(shè)備1．無(wú)線網(wǎng)卡無(wú)線網(wǎng)卡的作用類似于以太網(wǎng)中的網(wǎng)卡，作為無(wú)線局域網(wǎng)的接口，實(shí)現(xiàn)與無(wú)線局域網(wǎng)的連接。

PCMCIA無(wú)線網(wǎng)卡USB接口無(wú)線網(wǎng)卡PCI無(wú)線網(wǎng)卡9.3WLAN的常見(jiàn)設(shè)備2．無(wú)線天線計(jì)算機(jī)與無(wú)線AP或其他計(jì)算機(jī)相距較遠(yuǎn)時(shí)，須借助于無(wú)線天線對(duì)所接收或發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行增益（放大）。室內(nèi)吸頂天線室外定向天線室外全向天線9.3WLAN的常見(jiàn)設(shè)備3．無(wú)線AP無(wú)線AP（AccessPoint）即無(wú)線接入點(diǎn)，它是用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線交換機(jī)，也是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的核心。4．無(wú)線路由器無(wú)線路由器（WirelessRouter）好比將單純性無(wú)線AP和寬帶路由器合二為一的擴(kuò)展型產(chǎn)品。H3C無(wú)線AP無(wú)線路由器9.3WLAN的常見(jiàn)設(shè)備5．無(wú)線網(wǎng)橋無(wú)線網(wǎng)橋，它可以用于連接兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)段，這些獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)段通常位于不同的建筑內(nèi)，相距幾百米到幾十公里，它可以廣泛應(yīng)用在不同建筑物間的互聯(lián)。點(diǎn)到點(diǎn)連接點(diǎn)到多點(diǎn)連接中繼連接9.4WLAN的組建與應(yīng)用9.4 概述無(wú)線局域網(wǎng)的組建方式對(duì)于我們的日常生活,有著很重要的作用,在工作的環(huán)境中,辦公室自動(dòng)化中局域網(wǎng)的使用,能夠?yàn)槿藗兊墓ぷ?、學(xué)習(xí)帶來(lái)極大的方便。人們可隨時(shí)、隨地、隨意地訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源。在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的同時(shí),無(wú)線局域網(wǎng)也在改變著人們的生活方式。本節(jié)主要講述：1、無(wú)線設(shè)備的選購(gòu)2、組建辦公無(wú)線局域網(wǎng)9.4.1無(wú)線設(shè)備的選購(gòu)1．無(wú)線網(wǎng)卡選購(gòu)注意事項(xiàng)（1）接口類型（2）傳輸速率（3）認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)（4）兼容性（5）傳輸距離（6）安全性9.4.1無(wú)線設(shè)備的選購(gòu)2．無(wú)線路由器選購(gòu)注意事項(xiàng)（1）端口數(shù)目、速率（2）網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)（3）網(wǎng)絡(luò)接入（4）防火墻（5）高級(jí)功能9.4.2組建辦公WLAN1．確定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)我們以擁有8臺(tái)計(jì)算機(jī)的小型辦公網(wǎng)絡(luò)為例，其中包括3個(gè)辦公室：經(jīng)理辦公室(2臺(tái))、財(cái)務(wù)室(1臺(tái))以及工作室(5臺(tái))，Internet接入采用以太網(wǎng)接入(100M)。辦公室無(wú)線局域網(wǎng)拓?fù)鋱D9.4.2組建辦公WLAN2．安裝網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3．設(shè)置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（1）設(shè)置無(wú)線路由器通過(guò)無(wú)線路由器組建的局域網(wǎng)中，除了進(jìn)行常見(jiàn)的基本設(shè)置、DHCP設(shè)置，還需要進(jìn)行WAN連接類型以及訪問(wèn)控制等內(nèi)容的設(shè)置。（2）客戶端設(shè)置在客戶端計(jì)算機(jī)中，右鍵點(diǎn)擊系統(tǒng)任務(wù)欄無(wú)線連接圖標(biāo)，選擇“查看可用的無(wú)線連接”命令，在打開(kāi)的對(duì)話框中點(diǎn)擊“高級(jí)”按鈕，在打開(kāi)的對(duì)話框中點(diǎn)擊“無(wú)線網(wǎng)絡(luò)配置”選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊“高級(jí)”按鈕，在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇“僅訪問(wèn)點(diǎn)(結(jié)構(gòu))網(wǎng)絡(luò)”或“任何可用的網(wǎng)絡(luò)(首選訪問(wèn)點(diǎn))”選項(xiàng)，點(diǎn)擊“關(guān)閉”按鈕即可。9.5WLAN的安全與防范9.5 概述隨著WLAN的發(fā)展，其安全問(wèn)題開(kāi)始慢慢顯現(xiàn)出來(lái)，任何在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)的用戶都可以獲取WLAN的數(shù)據(jù)，向目標(biāo)發(fā)起攻擊，這在一定程度上也影響到WLAN在專業(yè)領(lǐng)域的推廣和發(fā)展。究其原因，這與WLAN先天設(shè)計(jì)有關(guān)，例如IEEE802.11