局域网论文.doc

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摘要

阐述了无线局域网的四种互联方式：

网桥连接型、基站接入型、HUB接入型及无中心结构，对802.11标准、蓝牙、HomeRF和IrDA四种无线局域网的协议标准进行了分析，揭示了无线局域网的

安全隐患，对无线局域网的优势和劣势进行了细致的分析。

关键字：

无线局域网802.11标准微波扩频通信技术互联方式

0引言

近年来，随着个人数据通信的发展，功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端得到了广泛的应用。

为了实现使用户能够在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由有线向无线、由固定向移动、由单一业务向多媒体业务演进，由此无线局域网技术得到了快速的发展。

在互联网应用快速普及的今天，无线局域网已成为通信发展的重要新兴领域。

1无线局域网概述及其特点

1.1无线局域网概述

无线局域网是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网络（WirelessLocalAreaNetwork，简称WLAN），是在有线网的基础上发展起来的，它使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。

无线局域网要求以无线方式相联的计算机之间资源共享，具有现有网络操作系统（NOS）所支持的各种服务功能。

计算机无线联网常见的形式是把远程计算机以无线方式联入一个计算机网络中，作为网络中的一个节点，使之具有网上工作站所具有的同样功能，从而获得网络上的所有服务；或把数个有线或无线局域网联成一个区域网；当然，也可用全无线方式构成一个局域网或在一个局域网中混合使用有线与无线方式。

此时，以无线方式入网的计算机将具有可移动性，可在一定的区域移动并随时与网络保持联系。

1.2无线局域网的特点

无线局域网具有以下特点：

（1）可移动性，不受布线接点位置的限制。

（2）数据传输速率高，大于1Mbit/s。

（3）抗干扰性强，能实现很低的误码率。

（4）保密性较强，可使用户进行有效的数据提取，又不至于泄密。

（5）高可靠性，数据传输几乎没有丢包现象产生。

（6）兼容性好，采用载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）介质访问协议，遵从IEEE802.3以太网协议。

与标准以太网及目前的几种主流NOS完全兼容，用户已有的网络软件可以不作任何修改在无线网上运行。

（7）快速安装，无线局域网的安装工作非常简单，它无需施工许可证，不需要布线或开挖沟槽，安装时间只是安装有线网络时间的零头。

2无线局域网的组成及拓扑结构

2.1无线局域网的组成

无线局域网由无线网卡、无线接入点（AP）、计算机和有关设备组成，采用单元结构，每个单元称为一个基本服务组（BSS），BSS的组成有三种方式：

（１）集中控制方式。

每个单元由一个中心站控制，终端在该中心站的控制下相互通信，这种方式中BSS区域较大，中心站建设费用较昂贵。

（２）分布对等式。

BSS中任意两个终端可直接通信，无需中心站转接，这种方式中BSS区域较小，但结构简单，使用方便。

（３）集中控制方式与分布对等式相结合的方式。

一个无线局域网可由一个基本服务区（BSA）组成，一个BSA通常包含若干个单元，这些单元通过接入点与骨干网相连。

骨干网可以是有线网，也可以是无线网。

2.2无线局域网的拓扑结构

无线局域网的拓扑结构主要有以下三种：

（１）点对点型。

常用于固定的、要联网的两个位置之间。

是无线联网的常用方式，用该联网方式所建网络的传输距离远、速率高，受外界环境影响较小。

（２）点对多点型。

常用于一个中心点带多个远端点的情况，其最大优点是组网成本低、维护简单。

由于中心使用全向天线，设备调试相对容易。

缺点是全向天线波束的全向扩散使功率大大降低，影响网络传输速率，对于较远的端点来说，可靠性得不到保证。

（３）混合型。

适用于所建网络中既有远端点，又有近端点，还有建筑物或山脉阻挡的点。

组建网络时，可综合使用多种方式。

3无线局域网的技术实现

3.1微波通信

目前常用的计算机无线通信手段有光波和无线电波。

其中光波包括红外线和激光，红外线和激光易受天气影响，也不具备穿透能力，故难以实际应用。

无线电波包括短波、超短波和微波等，其中采用微波通信具有很大的发展潜力。

特别是20世纪90年代以来，美国几家公司发展了一种新型民用无线网络技术，是以微波频段为媒介，采用直序扩展频谱（DSSS）或跳频方式（FH）发射的传输技术，并以此技术作为发射、接收机，遵照IEEE802.3以太网协议，开发了整套的无线网络产品。

其通信方面的主要技术特点是：

用900MHz或2.45GHz（此频段为开放频段，无需申请许可证）微波作为传输媒介，以先进的直序扩展频谱或跳频方式发射信号，为宽带调制发射。

所以它具有传输速率高、发射功率小、保密性好、抗干扰能力强的特点。

更方便的是其易于进行多点通信，很多用户可以使用相同的通信频率，只要设置不同的标志码ID，就可以产生不同的伪随机码来控制扩频调制，即可以进行互不干扰的同时通信。

其通信距离和覆盖范围视所选用的天线不同而有所差异：

定向传送可达5～40公里；室外的全向天线可覆盖10～15公里的半径范围；室内全向天线可覆盖最大半径250米的5000平方米范围。

微波扩频通信技术为无线网提供了良好的通信信道。

3.2微波扩频通信

扩展频谱通信（SpreadSpectrumCommunication）简称扩频通信。

扩频通信的基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率频谱密度的信号来发射。

增加带宽可以在较低的信噪比情况下以相同的信息传输率来可靠地传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应地增加信号带宽，仍然能够保持可靠的通信，也就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处。

这就是扩频通信的基本思想和理论依据。

扩频通信技术在发射端以扩频编码进行扩频调制，在接收端以相关解调技术收取信息，这一过程使其具有许多优良特性，如抗干扰能力强；隐蔽性强，保密性好；多址通信能力强；抗多径干扰能力强；且有较好的安全机制。

实现扩频通信的基本工作方式有4种：

直接序列扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum）工作方式（简称DSSS方式）；跳变频率（FrequencyHopping）工作方式（简称FH方式）；跳变时间（TimeHopping）工作方式（简称TH方式）；线性调频（ChirpModulation）工作方式（简称Chirp方式）。

目前使用最多、最典型的扩频工作方式是直扩式（DSSS方式），在无线网络的通信中，就是采用这种方式工作的。

4无线局域网的互联方式

根据不同局域网的应用环境与需求的不同。

无线局域网可采取不同的方式来实现互联。

常用的具体有如下几种。

（1）网桥连接型：

不同的局域网之间互联时，由于物理上的原因，若采取有线方式不方便．则可利用无线网桥的方式实现二者的点对点连接，无线网桥不仅提供二者之间的物理与数据链路层的连接，还可为两个网的用户提供较高层的路由与协议转换。

（2）基站接入型：

当采用移动蜂窝通信网接入方式组建无线局域网时，各站点之间的通信是通过基站接入、数据交换方式来实现互联的。

各移动站不仅可以通过交换中心自行组网，还可以通过广域网与远地站点组建自己的工作网络。

（3）HUB接入型：

利用无线Hub可以组建星型结构的无线局域网，具有与有线Hub组网方式相类似的优点。

在该结构基础上的WUN，可采用类似于交换型以太网的工作方式，要求Hub具有简单的网内交换功能。

（4）无中心结构：

要求网中任意两个站点均可直接通信。

此结构的无线局域网一般使用公用广播信道，MAC层采用C5MA类型的多址接入协议。

无线局域网也可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入点（APl）、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现，其中以无线网卡最为普通，使用最多。

大多数情况下．无线局域网是有线局域网的一种补充和扩展，在这种结构中，多个AP通过线缆连接到有线局域网，以使无线用户能访问网络的各个部分。

5无线局域网的协议标准

无线接入技术目前比较流行的有802.11标准、蓝牙（Bluetooth）、HomeRF（家庭网络）和IrDA（InfraredDataAssociation，红外线数据标准协会）。

5.1802.11标准

IEEE802.11无线局域网标准的制订是无线网络技术发展的一个里程碑。

802.11标准除了具备无线局域网的优点及各种不同性能外，还使得不同厂商的无线产品得以互联。

另外，该标准促使核心设备执行单芯片解决方案，降低了无线局域网的造价。

802.11标准的颁布，使得无线局域网在各种有移动要求的环境中被广泛接受。

它是无线局域网目前最常用的传输协议，各个公司都有基于该标准的无线网卡产品。

不过由于802.11速率最高只能达到2Mbit/s，在传输速率上不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准。

802.11b标准采用一种新的调制技术，使得传输速率能根据环境变化，速度最高可达到11Mbit/s，满足了日常的传输要求。

而802.11a标准的传输率更惊人，最高可达54Mbit/s，完全能满足语音、数据、图像等业务的需要。

5.2蓝牙

蓝牙（IEEE802.15）是一项最新标准，对于802.11来说，它的出现不是为了竞争而是相互补充。

蓝牙是一种近距离无线数字通信的技术标准，其目标是实现最高数据传输速度1Mbit/s（有效传输速率为721kbit/s）、最大传输距离为0.1～10m，通过增加发射功率可达到100m。

5.3家庭网络HomeRF

HomeRF主要为家庭网络设计，是IEEE802.11与DECT（数字无绳电话标准）的结合，旨在降低语音数据成本。

HomeRF也采用了扩频技术，工作在2.4GHz频带，能同步支持4条高质量语音信道。

但目前HomeRF传输速率只有1Mbit/s～2Mbit/s，FCC建议增加到10Mbit/s。

5.4IrDA

IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。

它的主要优点是体积小、功率低，适合设备移动的需要；传输速率高，可达16Mbit/s；成本低，应用普遍。

目前有95%的手提电脑上安装了IrDA接口，最近市场上还推出了可以通过USB接口与PC机相连接的USB-IrDA设备。

但是，IrDA也有其不尽如人意的地方。

首先，IrDA是一种视距传输技术，也就是说两个具有IrDA端口的设备之间如果传输数据，中间就不能有阻挡物。

这在两个设备之间是容易实现的，但在多个设备间就必须彼此调整位置和角度，这是IrDA的致命弱点。

其次，IrDA设备中的核心部件——红外线LED不是一种十分耐用的器件，如果经常用装配IrDA端口的手机上网，器件可能很快就不堪重负了。

总地来讲，IEEE802.11系列标准比较适于办公室中的企业无线网络，HomeRF较适用于家庭中移动数据/语音设备之间的通信，而蓝牙技术和IrDA则可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合。

目前这些技术还处于并存状态，从长远看，随着产品与市场的不断发展，它们将走向融合。

6无线局域网的安全问题

当有关IEEE802.11的连线对等保密（WEP）协议安全系统易于受到攻击的报告发表时，无线局域网市场因为安全问题而开始降温。

应该说，无线局域网的性能、互操作性和易管理性在不断改善，而安全性已经成为一个迫切需要解决的问题。

无线局域网的安全性问题表现为如下几个方面。

6.1传输介质的脆弱性

传统的有线局域网采用单一传输媒体——铜线与无源集线器（Hub）或集中器，这些集线器端口和线缆接头差不多都连接到具备一定程度物理安全性的设备中，因而攻击者很难进入这类传输介质。

许多有线局域网为每个用户配备专门交换端口，即使是经认证的内部用户，也无法越权访问，更不用说外部攻击者了。

与此对照，无线局域网的传