1、第第9 9章章 无线局域网组网技术无线局域网组网技术9.1 9.1 无线网络概述无线网络概述9.2 IEEE 802.11b9.2 IEEE 802.11b无线网络概述无线网络概述9.3 IEEE 802.119.3 IEEE 802.11标准中的物理层标准中的物理层9.4 IEEE 802.119.4 IEEE 802.11安全安全无线局域网是指以无线通信介质作传输媒介的计算机局域网无线局域网是指以无线通信介质作传输媒介的计算机局域网（Wireless Local Area Network WLANWireless Local Area Network WLAN），无线网络是有线联网方），无
2、线网络是有线联网方式的重要补充和延伸，并已经逐渐成为计算机网络中一个至关重要式的重要补充和延伸，并已经逐渐成为计算机网络中一个至关重要的组成部分，随着笔记本电脑性能的大幅提升和普及，特别是迅驰的组成部分，随着笔记本电脑性能的大幅提升和普及，特别是迅驰技术的普及，对于无线网络的需求也就日益增长。技术的普及，对于无线网络的需求也就日益增长。无线网络发展于有线网络的基础，他的显著特点是使网上的无线网络发展于有线网络的基础，他的显著特点是使网上的PCPC机具有可移动性，能够快速方便解决有线方式难以实现的网络信道机具有可移动性，能够快速方便解决有线方式难以实现的网络信道的联通问题。因而广泛适用于需要可移
3、动数据处理或无法进行物理的联通问题。因而广泛适用于需要可移动数据处理或无法进行物理传输介质布线的领域。随着传输介质布线的领域。随着IEEE802.11IEEE802.11无线网络标准的制定与发展，无线网络标准的制定与发展，使无线网络技术更加成熟与完善。使无线网络技术更加成熟与完善。9.1 9.1 无线网络概述无线网络概述下一页 返回能够给用户提供更加安全可靠、移动、高效、远距离的网络互能够给用户提供更加安全可靠、移动、高效、远距离的网络互联方案，并已成功的广泛应用于众多行业如：金融证券、教育、学联方案，并已成功的广泛应用于众多行业如：金融证券、教育、学校、大型企业、工矿港口、政府机关、酒店、机
4、场、军队、外企等。校、大型企业、工矿港口、政府机关、酒店、机场、军队、外企等。无线局域网一般分为室内移动办公和室外远距离主干互联，有无线局域网一般分为室内移动办公和室外远距离主干互联，有效解决了有线布线，改线工程量大，线路容易损坏，网中各站点不效解决了有线布线，改线工程量大，线路容易损坏，网中各站点不可移动，特别是相隔数十公里的两局域网相连更可解决通过电话线可移动，特别是相隔数十公里的两局域网相连更可解决通过电话线传输的速率低，误码率高和线路可靠性差以及每月高昂的租金问题。传输的速率低，误码率高和线路可靠性差以及每月高昂的租金问题。无线网络的强大的加密技术和低于手机三分之一的辐射以及可以自无线
5、网络的强大的加密技术和低于手机三分之一的辐射以及可以自由架设的由架设的2.4G2.4G自由濒段可使各种行业的用户无后顾之忧。自由濒段可使各种行业的用户无后顾之忧。9.1 9.1 无线网络概述无线网络概述下一页 返回上一页随着无线网络的应用与需求的快速增加，众多的国际著名网络随着无线网络的应用与需求的快速增加，众多的国际著名网络厂商纷纷加大研发力度，近几年不断出现新的技术和高性价比的产厂商纷纷加大研发力度，近几年不断出现新的技术和高性价比的产品，为用户的应用提供了更多的选择和更好的服务。伴随着计算机品，为用户的应用提供了更多的选择和更好的服务。伴随着计算机互联网络的飞速发展，无线局域网络技术将会
6、有更广阔的发展空间。互联网络的飞速发展，无线局域网络技术将会有更广阔的发展空间。9.1 9.1 无线网络概述无线网络概述返回上一页19991999年年9 9月，电子和电气工程师协会（月，电子和电气工程师协会（IEEEIEEE）批准了）批准了IEEE IEEE 802.11b802.11b规范，这个规范也称为规范，这个规范也称为Wi-FiWi-Fi。IEEE 802.11bIEEE 802.11b定义了用于在定义了用于在共享的无线局域网（共享的无线局域网（WLANWLAN）进行通信的物理层和媒体访问控制（）进行通信的物理层和媒体访问控制（MACMAC）子层。在物理层，子层。在物理层，IEEE 8
7、02.11bIEEE 802.11b采用采用2.45 GHz2.45 GHz的无线频率，最大的的无线频率，最大的位速率达位速率达11 Mbps11 Mbps，使用直接序列扩频（，使用直接序列扩频（DSSSDSSS）传输技术。在数据链）传输技术。在数据链路层的路层的MACMAC子层，子层，802.11b802.11b使用使用“载波侦听多点接入载波侦听多点接入/冲突避免冲突避免(CSMA/CA)”(CSMA/CA)”媒体访问控制（媒体访问控制（MACMAC）协议。需要传输帧的无线工作站）协议。需要传输帧的无线工作站首先侦听无线媒体，以确定当前是否有另一个工作站正在传输（属首先侦听无线媒体，以确定当
8、前是否有另一个工作站正在传输（属于于CSMA/CACSMA/CA的载波侦听的范畴）。如果媒体正在使用中，该无线工作的载波侦听的范畴）。如果媒体正在使用中，该无线工作站将计算一个随机的补偿延时。只有在随机补偿延时过期后，站将计算一个随机的补偿延时。只有在随机补偿延时过期后，9.2 IEEE 802.11b9.2 IEEE 802.11b无线网络概述无线网络概述下一页 返回该无线工作站才会再次侦听是否有其他正在执行传输的工作站。该无线工作站才会再次侦听是否有其他正在执行传输的工作站。通过引入补偿延时，等待传输的多个工作站最终不会尝试在同一时通过引入补偿延时，等待传输的多个工作站最终不会尝试在同一时
9、刻进行传输（属于刻进行传输（属于CSMA/CACSMA/CA的冲突避免范畴）。冲突可能会发生，并的冲突避免范畴）。冲突可能会发生，并且和以太网不同，传输节点可能没有检测到它们。因此，且和以太网不同，传输节点可能没有检测到它们。因此，802.11b802.11b使使用带确认（用带确认（AcknowledgmentAcknowledgment，ACKACK）信号的）信号的“请求发送（请求发送（Request to Request to SendSend，RTSRTS）/清除发送（清除发送（Clear to SendClear to Send，CTSCTS）”协议，确保成功协议，确保成功地传输和接收
10、帧。地传输和接收帧。9.2 IEEE 802.11b9.2 IEEE 802.11b无线网络概述无线网络概述返回上一页在在IEEE 802.11IEEE 802.11标准中规定了三种方法实现物理层：标准中规定了三种方法实现物理层：1.1.跳频扩频跳频扩频FHSSFHSS2.2.直接序列扩频直接序列扩频DSSSDSSS3.3.红外技术红外技术IRIR第一种技术和第二种技术都是利用无线电波来实现数据的传输，第一种技术和第二种技术都是利用无线电波来实现数据的传输，通常使用的是通常使用的是2.4GHz2.4GHz，它具有穿透性强，传输距离远等特点，是目，它具有穿透性强，传输距离远等特点，是目前使用最广
11、泛的一种无线传输介质。远红红外技术应用相对要少一前使用最广泛的一种无线传输介质。远红红外技术应用相对要少一些，主要因为他本身的特点的局限性造成的，它的特点是发送端和些，主要因为他本身的特点的局限性造成的，它的特点是发送端和接收端必须相对，中间不能障碍物，另外传输距离十分有限，速率接收端必须相对，中间不能障碍物，另外传输距离十分有限，速率不高等。不高等。9.3 IEEE 802.119.3 IEEE 802.11标准中的物理层标准中的物理层下一页 返回一般只用于小距离的传输，例如现在有不少手机上都集成了红一般只用于小距离的传输，例如现在有不少手机上都集成了红外技术，可以在一米左右实现二十外技术，
12、可以在一米左右实现二十K K左右的数据率传输。左右的数据率传输。除了以上所说的以下，现在还可以看到的无线传输介质还有蓝除了以上所说的以下，现在还可以看到的无线传输介质还有蓝牙技术。蓝牙（牙技术。蓝牙（BluetoothBluetooth）是由东芝、爱立信、）是由东芝、爱立信、IBMIBM、IntelIntel和诺基和诺基亚于亚于19981998年年5 5月共同提出的近距离无线数字通信的技术标准。月共同提出的近距离无线数字通信的技术标准。其目其目标是实现最高数据传输速度标是实现最高数据传输速度1Mb/s1Mb/s（有效传输速度为（有效传输速度为721kb/s721kb/s）、最）、最大传输距离为
13、大传输距离为1010米，用户不必经过申请便可利用米，用户不必经过申请便可利用2.4GHz2.4GHz的的ISMISM（工业、（工业、科学、医学）频带，在其上设立科学、医学）频带，在其上设立7979个带宽为个带宽为1MHz1MHz的信道，用每秒钟的信道，用每秒钟切换切换16001600次的频率、滚齿方式的频谱扩散技术来实现电波的收发。次的频率、滚齿方式的频谱扩散技术来实现电波的收发。9.3 IEEE 802.119.3 IEEE 802.11标准中的物理层标准中的物理层返回上一页通常计算机组网的传输介质主要依赖铜缆或者光缆，构成有线通常计算机组网的传输介质主要依赖铜缆或者光缆，构成有线局域网。不
14、过可惜的是，有线网络在某些场合要受到布线的限制，局域网。不过可惜的是，有线网络在某些场合要受到布线的限制，布线、改线工程量大，线路容易损坏，而且各节点不可移动。特别布线、改线工程量大，线路容易损坏，而且各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点联系起来时，专用通信线路的布线施工难是当要把相离较远的节点联系起来时，专用通信线路的布线施工难度之大、费用之高、耗费时间之大，实在难以想象，对正在迅速扩度之大、费用之高、耗费时间之大，实在难以想象，对正在迅速扩大的互联网需求形成了严重的瓶颈，大的互联网需求形成了严重的瓶颈，WLAN WLAN 的出现就可以很好地解决的出现就可以很好地解决了有线网络存在的问
15、题。了有线网络存在的问题。a.a.技术优势技术优势 WLAN WLAN 利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质，利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质，现在最高速的现在最高速的802.11a802.11a和和802.11g 802.11g 传输速率已经达到了传输速率已经达到了54Mbps 54Mbps，9.4 IEEE 802.119.4 IEEE 802.11安全安全下一页 返回完全可以满足视频和多媒体的需求，办公就更不在话下了。不完全可以满足视频和多媒体的需求，办公就更不在话下了。不过从某种意义上来说，它是对目前有线联网方式的一种补充和扩展过从某种意义上来说，它是对目前
16、有线联网方式的一种补充和扩展(带宽仍旧有限带宽仍旧有限)，使网上的计算机具有移动性，能快速方便地解决，使网上的计算机具有移动性，能快速方便地解决有线网络的连通问题。有线网络的连通问题。与悠长的网络布线施工工程相比，与悠长的网络布线施工工程相比，WLAN WLAN 则显得简单多了，仅则显得简单多了，仅需要安装一个或者多个接入点需要安装一个或者多个接入点(Access Point)(Access Point)设备，就可以建立覆设备，就可以建立覆盖整栋建筑物的局域网络，施工周期大大减少，费用的节省和效率盖整栋建筑物的局域网络，施工周期大大减少，费用的节省和效率的提高是显而易见的。的提高是显而易见的。
17、WLAN WLAN 一旦建成，在无线信号覆盖的任何一个区域位置都可以一旦建成，在无线信号覆盖的任何一个区域位置都可以接入网络。此外，无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。接入网络。此外，无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。9.4 IEEE 802.119.4 IEEE 802.11安全安全下一页 返回上一页对于有线局域网中的诸多安全问题，在无线局域网中基本上可对于有线局域网中的诸多安全问题，在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较以避免。而且相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。为容易，一般计
18、算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。我们都知知道，无线电波在传播的过程中是会不断衰减的，因我们都知知道，无线电波在传播的过程中是会不断衰减的，因此此AP AP 的通信范围也只能被限制在一定的范围之内，这个范围就是微的通信范围也只能被限制在一定的范围之内，这个范围就是微单元了。单元了。另外，在网络存在多个另外，在网络存在多个AP AP 的时候，这些微单元互相之间会有一的时候，这些微单元互相之间会有一定的范围内重合，无线用户因此就能够在整个定的范围内重合，无线用户因此就能够在整个WLAN WLAN 覆盖的区域移动，覆盖的区域移动，无线网卡会自动监测附近信号强度最大的无线网卡会自动监测附近信号强度
19、最大的APAP，并通过这个，并通过这个AP AP 收发数收发数据，保持不间断的网络连接，这就是无线漫游，据，保持不间断的网络连接，这就是无线漫游，9.4 IEEE 802.119.4 IEEE 802.11安全安全下一页 返回上一页和手机的无线漫游类似，可漫游在不同的基地台之间，只是暂和手机的无线漫游类似，可漫游在不同的基地台之间，只是暂时没有那么多时没有那么多AP AP 让我们在全球范围内移动，但是通常在一个单位里，让我们在全球范围内移动，但是通常在一个单位里，特别像是在校园里，如果建成无线网络通常感觉非常好，你基本可特别像是在校园里，如果建成无线网络通常感觉非常好，你基本可以校园中的任一地
20、方实现无线接入。以校园中的任一地方实现无线接入。b.b.扩频技术扩频技术 WAPI WAPI 要强制实施的原因，国家称它更加安全，但是无线网络要强制实施的原因，国家称它更加安全，但是无线网络却天生比有线网络更安全的特性，且使用了军用的技术，比如扩频。却天生比有线网络更安全的特性，且使用了军用的技术，比如扩频。扩频技术原先是军事通信领域中使用的宽带无线通信技术，使用该扩频技术原先是军事通信领域中使用的宽带无线通信技术，使用该技术能够使数据在无线传输中更完整可靠，且确保在不同频段中传技术能够使数据在无线传输中更完整可靠，且确保在不同频段中传输的数据不会相互干扰。输的数据不会相互干扰。9.4 IEE
21、E 802.119.4 IEEE 802.11安全安全下一页 返回上一页c.c.直序扩频直序扩频 使用高码率的扩频序列，在发射端扩展信号的频谱，而在接收使用高码率的扩频序列，在发射端扩展信号的频谱，而在接收端则使用相同的扩频序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来端则使用相同的扩频序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。的信号。d.d.跳频扩频跳频扩频 跳频技术与直序扩频技术完全不同，它是另外一种扩频技术。跳频技术与直序扩频技术完全不同，它是另外一种扩频技术。跳频的载频受一个伪随机码的控制，在其工作带宽范围内，其频率跳频的载频受一个伪随机码的控制，在其工作带宽范围内，其频率按随机规律不
22、断改变。接收端的频率也按随机规律变化，并保持与按随机规律不断改变。接收端的频率也按随机规律变化，并保持与发射端一致。发射端一致。9.4 IEEE 802.119.4 IEEE 802.11安全安全下一页 返回上一页无线网络组件无线网络组件IEEE 802.11bIEEE 802.11b无线网络包含以下组件有：无线网络包含以下组件有：工作站工作站工作站（工作站（stationstation，STASTA）是一个配备了无线网络设备的网络节）是一个配备了无线网络设备的网络节点。具有无线网卡的个人点。具有无线网卡的个人PCPC机称为无线客户端。无线客户端能够直机称为无线客户端。无线客户端能够直接相互通
23、信或通过无线访问点（接相互通信或通过无线访问点（access pointaccess point，APAP）进行通信。无）进行通信。无线客户端由于采用了无线连接，因此是具有可移动的可能。线客户端由于采用了无线连接，因此是具有可移动的可能。无线无线APAP（无线接入点）（无线接入点）在典型的在典型的WLAN WLAN 环境，主要有发送数据和接收的设备，这称为接环境，主要有发送数据和接收的设备，这称为接入点入点/热点热点/网络桥接器网络桥接器(Access Point(Access Point：AP)AP)。9.4 IEEE 802.119.4 IEEE 802.11安全安全下一页 返回上一页无线
24、无线APAP是在工作站和有线网络之间充当桥梁的无线网络节点，他是在工作站和有线网络之间充当桥梁的无线网络节点，他的作用相当于原来的交换机或者是集线器，无线的作用相当于原来的交换机或者是集线器，无线APAP本身可以连接到其本身可以连接到其它的无线它的无线APAP，但是最终还有要有一个无线接入有线网，这样来实现互，但是最终还有要有一个无线接入有线网，这样来实现互联网的接入。联网的接入。无线无线APAP类似于移动电话网络的基站。无线客户端通过无线类似于移动电话网络的基站。无线客户端通过无线APAP同时同时与有线网络和其他无线客户端通信。无线与有线网络和其他无线客户端通信。无线APAP不是可移动的，只
25、用于充不是可移动的，只用于充当扩展有线网络的外围桥梁。当扩展有线网络的外围桥梁。IEEE 802.11IEEE 802.11标准为无线安全定义了以标准为无线安全定义了以下机制：下机制：通过开放系统和共享密钥身份验证类型实现的身份验证通过开放系统和共享密钥身份验证类型实现的身份验证9.4 IEEE 802.119.4 IEEE 802.11安全安全下一页 返回上一页通过有线等效隐私（通过有线等效隐私（Wired Equivalent PrivacyWired Equivalent Privacy，WEPWEP）实现）实现的数据保密性。的数据保密性。操作系统对操作系统对IEEE 802.11bIE
26、EE 802.11b的支持的支持Windows XPWindows XP提供了对提供了对IEEE 802.11bIEEE 802.11b的内置支持。已安装的无线的内置支持。已安装的无线适配器会扫描可用的无线网络，并将该信息传递给适配器会扫描可用的无线网络，并将该信息传递给Windows XPWindows XP。接。接着，着，Windows XPWindows XP无线零配置（无线零配置（Wireless Zero ConfigurationWireless Zero Configuration）服务）服务将配置无线连接，无需用户进行配置或干预。如果没有找到无线将配置无线连接，无需用户进行配置或干预。如果没有找到无线APAP，Windows XPWindows XP将把无线适配器配置为使用特殊模式。将把无线适配器配置为使用特殊模式。Windows XPWindows XP无线无线零配置服务与对零配置服务与对IEEE 802.1XIEEE 802.1X身份验证的支持集成在一起。身份验证的支持集成在一起。9.4 IEEE 802.119.4 IEEE 802.11安全安全返回上一页
