局域网构建与管理项目教程 教学课件 ppt 作者 汪双顶 模块十一

模 块 11 搭建校园无线网络,11.1 WLAN技术架构,11.1.1 WLAN技术分类 WLAN是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，使用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。WLAN的本质特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。,红外（Infrared）：IrDA（Infrared Data Association，红外数据协会）是1993年6月成立的一个国际性组织，专门制定和推进能共同使用的低成本红外数据互联标准。由于标准的统一和应用的广泛，更多的公司开始开发和生产IrDA模块，技术的进步也使得IrDA模块的集成度越来越高，体积也越来越小。IrDA1.0可支持最高115.2kbit/s的通信速率，而IrDA1.1可以支持的通信速率达到4Mbit/s。IrDA数据通信按发送速率分为三大类：SIR、MIR和FIR。串行红外（SIR）的速率覆盖了RS-232端口通常支持的速率（9.6kbit/s115.2kbit/s）。MIR可支持0.576Mbit/s和1.152Mbit/s的速率；高速红外（FIR）通常用于4Mbit/s的速率，有时也可用于高于SIR的所有速率。IrDA提出了对工作距离、工作角度（视角）、光功率、数据速率、不同品牌设备互联时抗干扰能力的建议。当前红外通信距离最长为3m，接收角度为30°。随着红外通信技术的发展，其通信速率也将不断提高。lrDA红外通信的作用距离也将从1米扩展到几十米。近些年兴起的蓝牙无线通信技术具有距离远、无角度限制等优点，但数据速率较低且成本高，误码率和保密性也不如红外通信，因此蓝牙无线通信技术还未达到完全替代红外通信的程度。,蓝牙（Bluetooth）：这种系统是使用扩频（spread spectrum）技术，在携带型装置和区域网络之间提供一个快速而安全的短距离无线电连接。它提供的服务包括电子邮件、影像和数据传输以及语音应用，延伸容纳于3个并行传输的64kbit/s PCM通道中，提供1Mbit/s的流量。蓝牙无线技术既支持点到点连接，又支持点到多点的连接。它通常用于在笔记本电脑、PDA、蜂窝手机、PCS电话及其他外设的转发设备中，可以使这些设备在各种环境中进行通信。,HomeRF：HomeRF的标准集成了语音和数据传送技术，工作频段为10GHz。数据传输速率达到100Mbit/s，在WLAN的安全性方面主要考虑访问控制和加密技术。HomeRF是对现有无线通信标准的综合和改进。当进行数据通信时，采用IEEE 802.11规范中的TCP/IP传输协议；当进行语音通信时，则采用数字增强型无绳通信标准。但是，该标准与802.11b不兼容，并占据了与802.11b和Bluetooth相同的2.4GHz频率段，所以在应用范围上会有很大的局限性，更多的是在家庭网络中使用。,IEEE 802.11：它是1999年最新版本的无线网络标准。IEEE 802.11无线网络标准于1997年颁布，当时规定了一些诸如介质接入控制层功能、漫游功能、自动速率选择功能、电源消耗管理功能、保密功能等。1999年无线网络国际标准的更新及完善，进一步规范了不同频段的产品及更高网络速率产品的开发和应用。 无线信号是能够在空气中进行传播的电磁波，无线信号不需要任何物理介质，它在真空环境中也能够传输，就如同在办公室大楼的空气中传播一样。无线电波不仅能够穿透墙体，还能够覆盖比较大的范围，所以无线技术成为一种组建网络的通用方法。图11-2展示了电磁波。图11-3展示了无线频谱图。,11.1.2 WLAN协议标准,1IEEE 802.11a,802.11a规定的频段为5GHz，用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）技术来调制数据流。OFDM技术的最大优势是其无与伦比的多途径回声反射，因此，特别适合于室内及移动环境，最大传输速率为54Mbit/s。,2IEEE 802.11b,802.11b工作于2.4GHz频段，其带宽最高可达11Mbit/s，比802.11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5.5Mbit/s、2Mbit/s和1 Mbit/s带宽，实际的工作速度在5Mbit/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。IEEE 802.11b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。,3IEEE 802.11g,802.11g标准从2001年11月就开始草拟，802.11g可以提供与802.11a相同的54Mbit/s数据传输速率，但是它还可以提供一种重要的优势是对802.11b设备向后兼容。这意味着802.11b客户端可以与802.11g接入点配合使用，而802.11g客户端也可以与802.11b接入点配合使用。因为802.11g和802.11b都工作在不需许可的2.4GHz频段，所以对于那些已经采用了802.11b无线基础设施的企业来说，移植到802.11g将是一种合理的选择。,11.1.3 WLAN组件,1笔记本电脑和工作站,笔记本电脑和工作站作为无线网络的终端接入到网络中。笔记本电脑、掌上电脑、个人数字助理和其他小型计算设备正变得越来越普及，笔记本电脑和台式机最主要的区别是笔记本电脑的组件体积小，而且用PCMCIA（个人计算机存储卡国际协会）插槽取代了扩展槽，从而可以接入无线网卡、调制解调器以及其他设备。 使用Wi-Fi标准的设备的一个明显优势就是，目前很多笔记本电脑和PDA都预装了无线网卡，可以直接与其他无线产品或者其他符合Wi-Fi标准的设备进行交互。,2无线网卡,无线网卡作为无线网络的接口，实现与无线网络的连接，作用类似于有线网络中的以太网网卡。无线网卡根据接口类型的不同，主要分为三种类型，即PCMCIA无线网卡、PCI无线网卡和USB无线网卡。 PCMCIA无线网卡仅适用于笔记本电脑，支持热插拔，可以非常方便地实现移动式无线接入。PCI接口无线网卡适用于台式计算机使用，安装起来相对要复杂些。USB接口无线网卡适用于笔记本电脑和台式机，支持热插拔，而且安装简单，即插即用。目前USB接口的无线网卡得到了大量用户的青睐。 无线网卡的主要功能就是通过无线设备透明地传输数据包，工作在OSI参考模型的第1层和第2层。除了用无线连接取代线缆，这些适配器就像标准的网络适配器那样工作，不需要其他特别的无线网络功能。,3访问接入点（AP）,无线接入点（AP）的作用是提供无线终端的接入功能，类似于以太网中的集线器。当网络中增加一个无线AP之后，即可成倍地扩展网络覆盖直径。另外，也可使网络中容纳更多的网络设备。通常情况下，一个AP最多可以支持多达30台计算机的接入，推荐数量为25台以下。 无线AP基本上都拥有一个以太网接口，用于实现与有线网络的连接，从而使无线终端能够访问有线网络或Internet的资源。,无线AP主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米。大多数无线AP还带有接入点客户端模式（AP client），可以和其他AP进行无线连接，延展网络的覆盖范围。 单纯性无线AP就是一个无线的交换机，仅仅是提供一个无线信号发射的功能。单纯性无线AP的工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来，经过AP产品的编译，将电信号转换成为无线电信号发送出去。根据不同的功率，可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖，一般无线AP的最大覆盖距离可达300m。此外，一些AP还具有高级的功能以实现网络接入控制，例如MAC地址过滤、DHCP服务器等。 WLAN可以根据用户对不同网络环境的需求，实现不同的组网方式。AP可支持以下六种组网方式。,1）AP模式：又被称为基础架构（Infrastructure）模式，由AP、无线工作站以及分布式系统（DSS）构成，覆盖的区域称为基本服务集（BSS）。其中AP用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据，所有的无线通信都经过AP完成。 2）点对点桥接模式：两个有线局域网间，通过两台AP将它们连接在一起，实现两个有线局域网之间通过无线方式的互联和资源共享，也可以实现有线网络的扩展。 3）点对多点桥接模式：点对多点的无线网桥能够把多个离散的远程网络连成一体，通常以一个网络为中心点发送无线信号，其他接收点进行信号接收。 4）AP客户端模式：该模式看起来比较特别，中心的AP设置成为AP模式，可以提供中心有线局域网络的连接和自身无线覆盖区域的无线终端接入，远端有线局域网络或单台PC机所连接的AP设置成AP Client客户端模式，远端无线局域网络便可访问中心AP所连接的局域网络了。 5）无线中继模式：无线中继模式可以实现信号的中继和放大，从而延伸无线网络的覆盖范围。无线分布式系统（WDS）的无线中继模式，提供了全新的无线组网模式，可适用于那些场地开阔、不便于铺设以太网线的场所，像大型开放式办公区域、仓库、码头等。 6）无线混合模式：无线分布式系统（WDS）的无线混合模式，可以支持在点对点、点对多点、中继应用模式下的AP，同时工作在两种工作模式状态，即桥接模式+AP模式。这种无线混合模式充分体现了灵活、简便的组网特点。,4胖AP与瘦AP,1）胖AP：在无线交换机应用之前，WLAN通过胖AP连接无线网络，使用安全软件、管理软件和其他数据来管理无线网络。这种胖AP，或者称为“智能AP”很复杂，安装困难，而且价格昂贵，并且需要的AP越多，管理费用就越高，价格也越贵。同时由于每个AP平均能够支持的用户数只有10到20个，大型企业如果要部署无线网络可能需要几百个AP来让无线网络覆盖所有的用户。总之，这种方案对于大部分用户来说，耗费巨大，单个AP覆盖范围太小。 2）瘦AP：自身不能单独配置或者使用的无线AP产品，这种产品仅仅是一个WLAN交换系统的一部分，它需要和其他组件一起工作，例如无线控制器。,5无线交换机,无线交换机屏除了以AP为基础传输平台的传统方法，而转而采用了back end-front end方式，所谓back end-front end方式是指一种非常“聪明”的方法，它将一台无线交换机置于用户的机房内，称为back-end，而将若干类似于天线功能的Access Port置于前端，称为front-end，这样可以实现统一管理所有的Access Port，提高了管理效率，而且用户转发数据也由无线交换机进行统一管理。,11.1.4 WLAN拓扑,1Ad-Hoc模式 Ad-Hoc模式是点对点的对等结构，相当于有线网络中的两台计算机直接通过网卡互联，中间没有集中接入设备（AP），信号是直接在两个通信端点对点传输的，如图11-7所示。,图11-7 Ad-Hoc模式 在有线网络中，因为每个连接都需要专门的传输介质，所以在多个计算机互连中，一台计算机可能要安装多块网卡。在WLAN中，没有物理传输介质，而是以电磁波的形式发散传播，所以在WLAN中的对等连接模式中，各用户无需安装多块WLAN网卡，相比有线网络来说，组网方式要简单许多。 Ad-Hoc对等结构网络通信中没有一个信号交换设备，网络通信效率较低，所以仅适用于较少数量的无线节点互连（通常是在5台主机以内）。同时由于这一模式没有中心管理单元，所以这种网络在可管理性和扩展性方面受到一定的限制，连接性能也不是很好。而且各无线节点之间只能单点通信，不能实现交换连接，就像有线网络中的对等网一样。这种无线网络模式通常只适用于临时的无线应用环境，如小型会议室，SOHO家庭无线网络等。 此外，为了达到无线连接的最佳性能，所有主机最好都使用同一品牌、同一型号的无线网卡，并且要详细了解相应型号的网卡是否支持Ad-Hoc网络连接模式，因为有些无线网卡只支持