无线网络的应用及发展.docx

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无线网络的应用及发展

闽江学院

本科毕业论文（设计）

题目无线网络的应用及发展

学生姓名

学号

系别

年级

专业

指导教师

职称

完成日期

闽江学院毕业论文（设计）诚信声明书

本人郑重声明：

兹提交的毕业论文（设计）《》，是本人在指导老师的指导下独立研究、撰写的成果；论文（设计）未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，论文（设计）中所引用的文字、研究成果均已在论文（设计）中以明确的方式标明；在毕业论文（设计）工作过程中，本人恪守学术规范，遵守学校有关规定，依法享有和承担由此论文（设计）产生的权利和责任。

声明人（签名）：

年月日

摘要

无线局域网（WirelessLAN）技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备，人们可随时、随地、随意地访问网络资源。

在推动网络技术发展的同时，无线局域网也在改变着人们的生活方式。

从最先的铺设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作，很容易令人烦躁，不容易在短时间内找出断线所在。

再随着企业及应用环境不断的更新与发展，原有的企业网络必须配合重新布局，需要重新安装网络线路。

虽然电缆本身并不贵，可是请技术人员来配线的成本很高，尤其是老旧的大楼，配线工程费用就更高了，明显有线的局域网搭建及后期的维护给我们带来很大的烦恼，如何降低人工维护量，快速排查出故障点，而架设无线局域网络就成为最佳解决方案。

本文分析了无线局域网的相关理论基础及优缺点，介绍了常见的几种无线局域网的协议标准及无线设备和无线局域网组建的模式及安全防范分析，最终把理论知识化为实践，进行无线局域网的搭建。

关键字：

局域网；无线局域网；技术；以太网

Abstract

WirelessLAN（WirelessLAN）technologycanbeeasilyconnectedtoawirelessnetworkdevice,itmayatanytime,anywhere,freetoaccessnetworkresources.Atthesametimetopromotethedevelopmentofnetworktechnology,thewirelessLANisalsochangingthewaypeoplelive.Fromthefirstlayingcableorcheckthecablebreakthistime-consumingwork,easilyannoyingdisconnectionwhereinashorttimeisnoteasytofindout.Withconstantlyupdatedwiththedevelopmentofenterpriseandapplicationenvironment,theoriginalenterprisenetworkmustmeetthere-layout,youneedtoreinstallthenetworkline.Cableitselfisnotexpensive,butthetechnicalstafftowiringcostsarehigh,especiallyinoldbuildings,thewiringprojectcosthigher,obviouslywiredLANstructuresandmaintenanceoflatehasbroughtusgreattroubles,howtoreducetheamountofmanualmaintenance,rapidinvestigationtothepointoffailure,andtheerectionofawirelesslocalareanetworkhasbecomethebestsolution.ThispaperanalyzesthetheoreticalbasisandtheadvantagesanddisadvantagesofthewirelessLAN,severalcommonwirelessLANprotocolstandardsandwirelessdevicesandwirelessLANsetupmodeandsecurityanalysis,thefinaltheoreticalknowledgeintopractice,wirelessLANstructures.

Keywords:

EthernetLAN;WirelessLAN;technology;Ethernet

目录

引言1

一、初识无线局域网2

（一）无线局域网的概述2

（二）无线局域网的特点2

（三）无线局域网的分类3

（四）无线局域网的优势3

二、无线局域网的基础设备5

（一）无线网卡5

（二）工作站5

（三）无线AP6

（四）无线网桥6

（五）无线路由器7

三、无线网络协议标准及安全机制8

（一）802.11系列标准8

（二）无线网络安全机制9

四、无线局域网安的装模式11

（一）对等模式11

（二）接入模式11

（三）桥接模式11

五、构建无线局域网项目13

（一）网络拓扑图13

（二）安装无线网卡13

（三）安装无线网卡驱动13

（四）配置网络核心AP14

（五）无线客户端配置17

六、无线局域网具体设计及实现18

（一）无线网络的规划18

（二）无线网络系统具体设计及实现21

（三）无线网络接入设计22

（四）无线网络采用的协议标准22

（五）无线局域网的相关安全设计22

七、无线局域网的安全技术24

（一）扩展频谱技术24

（二）数据加密24

（三）物理地址过滤24

（四）Wi-Fi保护接入24

（五）用户认证-口令控制25

（六）端口访问控制技术25

总结26

致谢27

参考文献28

引言

随着无线通信技术的广泛应用，传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求，于是无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）应运而生，且发展迅速。

尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络，但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟，正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。

无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。

从专业角度讲，无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信，并实现通信的移动化、个性化和宽带化。

通俗地讲，无线局域网就是在不采用网线的情况下，提供以太网互联功能。

广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性，促进了无线局域网技术的完善和产业化,随着无线网络的商用和其他无线局域网技术的不断发展，无线局域网将迎来发展的黄金时期。

一、初识无线局域网

（一）无线局域网的概述

无线局域网，也被称为WLAN（WirelessLAN），一般用于宽带家庭，大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至几百米，目前采用的技术主要是802.11a/b/g/n系列。

无线局域网就是利用无线技术在空中传输数据、话音和视频信，作为传统布线网络的一种替代方案或延伸，无线局域网把个人从办公桌边解放了出来，使他们可以随时随地获取信息，提高了员工的办公效率。

目前无线局域网的应用非常广泛，如果将他们的应用划分室内和室外的话，室内应包括大型办公室，车间，酒店，宾馆，智能仓库，临时办公室，会议室，证券市场等，室外应用包括城市建筑群间通信，学校校园网络，工矿企业厂区自动化控制和网络，矿山，水利，油田，港口，码头野外勘探实验，军事流动网，公安流动网等。

目前无线技术正处于高速发展阶段，相信不久的将来无线局域网技术将更加完善。

尤其是无线信号接入技术将更强，安全性将更高。

（二）无线局域网的特点

无线局域网（WLAN）技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用，既可以作传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络。

无线局域网具有以下显著特点：

（1）、简易性

WLAN网桥传输系统的安装快速简单，可极大的减少敷设管道及布线等繁琐工作。

（2）、灵活性

无线技术使得WLAN设备可以灵活的进行安装并调整位置，使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域。

（3）、成本较低

一方面WLAN网络减少了布线的费用，另一方面在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网技术可以更好地保护已有投资。

同时，由于WLAN技术本身就是面向数据通信领域的IP传输技术，因此可直接通过百兆白适应网口和企业、学校内部Intranet相连，从体系结构上节省了协议转换器等相关设备。

（4）、扩展能力强

WLAN网桥系统支持多种拓扑结构及平滑扩容，可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量传输系统。

（三）无线局域网的分类

目前，无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即红外线和无线电波。

按照不同的调制方式，采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式。

（1）红外线（InfraredRays，IR）局域网

采用红外线通信方式与无线电波方式相比，可以提供极高的数据速率，有较高的安全性，且设备相对便宜而且简单。

但由于红外线对障碍物的透射和绕射能力很差，使得传输距离和覆盖范围都受到很大限制，通常IR局域网的覆盖范围只限制在一间房屋内。

（2）扩频（SpreadSpectrum，SS）局域网

如果使用扩频技术，网络可以在ISM（工业、科学和医疗）频段内运行。

其理论依据是，通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提高。

扩频通信具有抗干扰能力和隐蔽性强、保密性好、多址通信能力强的特点。

扩频技术主要分为跳频技术（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）两种方式。

（3）窄带微波局域网

这种局域网使用微波无线电频带来传输数据，其带宽刚好能容纳信号。

但这种网络产品通常需要申请无线电频谱执照，其它方式则可使用无需执照的ISM频带。

（四）无线局域网的优势

无线局域网（WirelessLAN）技术是相对有线网络的局域网组建技术,在网络的灵活性和可扩展性等方面显示出无可替代的优越性。

（1）灵活性和移动性

在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。

无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

（2）安装便捷

无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

（3）易于进行网络规划和调整

对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。

重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

（4）故障定位容易

有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。

无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

（5）易于扩展

无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点间“漫游”等有线网络无法实现的特性。

由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。

最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。

二、无线局域网的基础设备

（一）无线网卡

无线网卡（WirelessLANCard）一般有PCMCIA、USB、PCI等几种，主要有便携机的PCMCIA无线网卡，和用于台式机的USB无线终端安装到PC上。

笔记本专用无线网卡

USB无线网卡PCI无线网卡

（二）工作站

工作站-STA（Station）是一个配备了无线网络设备的网络节点。

具有无线网络适配器的个人计算机称为无线客户端。

无线客户端能够直接相互通信或通过AP进行通信。

（三）无线AP

AP（AccessPoint无线接入点）：

AP相当于基站，主要作用将无线网络接入以太网，其次要将各无线网络客户端连接到一起，相当于以太网集线器，使装有无线网卡的PC，通过AP共享有线局域网络甚至广域网络的资源，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。

室内无线接入点：

（四）无线网桥

WirelessBridge（无线桥接器）：

主要是用来进行长距离传输（如两栋大楼间连接）时使用，由AP和高增益定向天线组成。

无线局域网AP天线可选择定向型（Uni-diretcion）和全向型（Omni-direction）两种。

（五）无线路由器

无线路由器（WirelessRouter）好比将单纯性无线AP和宽带路由器合路由二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等等，而且还包括了网络地址转换（NAT）功能，可支持局域网用户的网络连接共享。

可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL、Cablemodem和小区宽带的无线共享接入。

三、无线网络协议标准及安全机制

无线局域网的协议至今已出现多个标准，由最初的802.11标准到现在的802.11V标准，已有24个标准规范。

下面将对一些常用到的标准进行分析。

（一）802.11系列标准

（1）、802.11标准

IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据存取，速率最高只能达到2Mbps。

由于它在速率和传输距离上都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，前者已经成为目前的主流标准，而后者也被很多厂商看好。

（2）、802.11a标准

802.11a（Wi-Fi5）标准是得到广泛应用的802.11b标准的后续标准。

它工作在5GHzU-NII频带，物理层速率可达54Mbps，传输层可达25Mbps。

可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口；支持语音、数据、图像业务；一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。

（3）、802.11b标准

IEEE802.11b是无线局域网的一个标准。

其载波的频率为2.4GHz，传送速度为11Mbit/s。

IEEE802.11b是所有无线局域网标准中最著名，也是普及最广的标准。

它有时也被错误地标为Wi-Fi。

实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。

在2.4-GHz-ISM频段共有14个频宽为22MHz的频道可供使用。

IEEE802.11b的后继标准是IEEE802.11g，其传送速度为54Mbit/s。

（4）、802.11g标准

IEEE802.11g2003年7月，通过了第三种调变标准。

其载波的频率为2.4GHz（跟802.11b相同），原始传送速度为54Mbit/s，净传输速度约为24.7Mbit/s（跟802.11a相同）。

802.11g的设备与802.11b兼容。

802.11g是为了提高更高的传输速率而制定的标准，它采用2.4GHz频段，同时它又通过采用OFDM技术支持高达54Mbit/s的数据流，所提供的带宽是802.11a的1.5倍。

从802.11b到802.11g，可发现WLAN标准不断发展的轨迹：

802.11b是所有WLAN标准演进的基石，未来许多的系统大都需要与802.11b向后向兼容，802.11a是一个非全球性的标准，与802.11b后向不兼容，但采用OFDM技术，支持的数据流高达54Mbit/s，提供几倍于802.11b/g的高速信道，如802.11b/g提供3个非重叠信道可达8-12个;可以看出，在802.11g和802.11a之间存在与Wi-Fi兼容性上的差距，为此出现了一种桥接此差距的双频技术——双模（dualband）802.11a+g（=b）,它较好地融合了802.11a/g技术，工作在2.4GHz和5GHz两个频段，服从802.11b/g/a等标准，与802.11b后向兼容，使用户简单连接到现有或未来的802.11网络成为可能。

（5）、802.11n标准

IEEE802.11n，2004年1月IEEE宣布组成一个新的单位来发展新的802.11标准。

资料传输速度估计将达540Mbit/s（需要在物理层产生更高速度的传输率），此项新标准应该要比802.11b快上50倍，而比802.11g快上10倍左右。

802.11n也将会比目前的无线网络传送到更远的距离。

（二）无线网络安全机制

1．CSMA/CA协议

我们知道总线型局域网在MAC层的标准协议是CSMA/CD，即载波侦听多路存取/冲突检测（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection）。

但由于无线产品的适配器不易检测信道是否存在冲突，因此802.11全新定义了一种新的协议，即载波侦听多路存取/冲突避免CSMA/CA（withCollisionAvoidance）。

一方面，载波侦听--查看介质是否空闲；另一方面，冲突避免--通过随机的时间等待，使信号冲突发生的概率减到最小，当介质被侦听到空闲时，优先发送。

2．RTS/CTS协议

RTS/CTS协议即请求发送/允许发送协议，相当于一种握手协议，主要用来解决“隐藏终端”问题。

"隐藏终端"（HiddenStations）：

在通信领域，基站A向基站B发送信息，基站C未侦测到A也向B发送，故A和C同时将信号发送至B，引起信号冲突，最终导致发送至B的信号都丢失了。

"隐藏终端"多发生在大型单元中（一般在室外环境），这将带来效率损失，并且需要错误恢复机制。

当需要传送大容量文件时，尤其需要杜绝"隐藏终端"现象的发生。

3．信道重整

当传送帧受到严重干扰时，必定要重传。

因此若一个信包越大时，所需重传的耗费（时间、控制信号、恢复机制）也就越大；这时，若减小帧尺寸--把大信息包分割为若干小信包，即使重传，也只是重传一个小信包，耗费相对小得多。

这样就能大大提高WirelessLAN产品在噪声干扰地区的抗干扰能力。

四、无线局域网安的装模式

（一）对等模式

Ad-Hoc对等模式,配备无线网卡的电脑间组成的独立无线局域网。

在AD-HOC模式里，客户机是点对点的，在信号可达的范围内，都可以进入其他客户机获取资源，而不需要接ACCESSPOINT。

对SOHO建立无线网络来说，这是最简单而且最实惠的方法。

（二）接入模式

INFRASTRUCTURE接入模式,两台电脑间的所有无线连接都必须通过AP，不管AP是有线连接在以太网或者是独立的。

AP可以扮演中继器的角色，扩展独立无线局域网的工作范围，这样可以有效地使无线工作站间的距离翻倍。

（三）桥接模式

用无线AP来连接两个网络（有线网或无线网）。

AP在其覆盖范围内，连接无线网络适配器，与“CLIENT”模式工作的无线访问节点进行通信。

设置要求：

相同的ESSID、相同网段（IP地址不同）、相同信道（CHANNEL）。

五、构建无线局域网项目

本人所采用的网络是Infrastructure模式。

这样可以有效地使无线工作站内多台无线设备同时共享。

（一）网络拓扑图

（二）安装无线网卡

（三）安装无线网卡驱动

1）把RG-WG54U适配器插入到计算机空闲的USB端口，系统会自动搜索到新硬件，并且提示安装设备的驱动程序。

2）选择“从列表或指定位置安装”，并插入驱动光盘或软盘，选择驱动所在的相应位置（软驱或者指定的位置），选择驱动所在的相应位置（软驱或者指定的位置），然后再点击“下一步”

3）计算机将会找到设备的驱动程序，按照屏幕指示安装54MBPS无线USB适配器，再点击“下一步”。

4）点击“完成”结束安装，屏幕的右下角出现无线网络已连接的，包括速率和信号强度。

（四）配置网络核心AP

1、连接好AP设备

2、配置连接AP仿真终端，PC的以太网接口地址为192.168.1.23/24，网关配置为连接的AP的地址192.168.1.1，因为一般新习来的AP的管理地址都默认为192.168.1.1/24。

3、从管理PC登陆到AP设备，输入AP的管理地址：

HTTP：

//192.168.1.1登陆到APR的管理界面，输入默认密码为DEFAULT。

4、选择AP管理界面左侧的“常规”菜单设置。

在常规项修改：

接入点名称为AP-TEST（此名称为任意设置），设置无线模式为AP，ESSID为ruijie（ESSID名称可任意设置），信道/频段为01/2412MHz，模式为混合模式（此模式可根据无线网卡类型进行具体设置）。

5、启动客户端机器上的连接AP软件，配置管理：

设置SSID为ruijie,无线网络连接模式为Infrastuctur。

6、将客户计算机上的选择连接AP网络软件上的“SITESURVEY”项上，选择ESSID标识为“ruijie”，把它加入到管理中。

选中ruijie,然后右下角的Join。

（五）无线客户端配置

从无线局域网安全性同时客户端数量不多的情况下考虑,本无线局域网客户端IP地址采用静态IP地址，也可以由DHCP服务器自动获取。

在桌面上右击网上邻居→属性→双击打开本地连接→打开属性项目,在常规里找到internet协议（tcp/ip）双击打开→选择“使用下面的IP地址”→将自己的IP地址设置进去，网段配置为192.168.1.0/24：

如，pc1的IP地址配置如下：

IP地址：

192.168.1.2子网掩码：

255.255.255.0

连接网络主机设置后，其他电脑我们只要在“无线网络配置”界面，将无线网卡设置为“任何可用网络”或“仅计算机到计算机”任意一种模式即可。

其他各项不用操作。

客户机设置后，在任务栏中用右键单击无线网络的图标，选择“查看可用的无线网络”，无线网卡自动搜索到刚刚设置好的“SSID”标志，这样该无线网卡就可以与主机端无线网卡连接成功。

通过上面的笔记本组建无线局域网设置，无线互联已经设置成功，这样用户间就可以在该无线网络内共享文件了。

六、无线局域网具体设计及实现

（一）无线网络的规划

无线网络主要应用于部分楼层局域网。

其规划主要包括对整个网络架构的选定、拓扑结构的设计以及对频率、站点、功率、干扰、容量、服务等级切换等诸多方面的规划。

1、网络结构模块

目前无线网络拓扑结构有基础架构模式、点对点模式、多AP模式、无线网桥模式及无线中继器模式。

①点对点模式

由无线工作站组成,用于一台无线工作站和和另一台或多台其他无线工作站的直接通信。

该网络无法连入有线网络。

无需AP，安全有个客户端自行维护。

只能用于少数用户的组网环境。

②基础架构模式

由无线访问点（AP）、无线工作站（STA）及分布式系统（Dss）构成，覆盖的区域称为基本服务区（B55）。

无线访问点AP又称为无线HuB，用