无线网络及其管理.ppt

1,为什么需要无线网络? 有线网络的缺点 临时组网不方便 如运动会、军事演习 网络互联要跨越公共场合时布线很麻烦 难于解决移动站点问题 无线网络可以很好地解决以上问题 无线网络类型很多，如电信等移动网络、无线局域网（WLAN）等,第四章 无线局域网,2,无线网络的应用,在布线不方便或者不可能的情况组建网络 漫游访问 不同建筑物中的局域网之间的无线互联 电视机、机顶盒、笔记本电脑/台式电脑和大容量存储设备之间的数据/视频流传输 家庭网络,3,无线网络原理 WLAN概述 WLAN设备及实现,4,4.1 WLAN概述,无线网络原理 WLAN标准 WLAN体系结构 WLAN拓扑,一、无线网络原理,5,6,7,二、无线局域网标准,WLAN，采用无线传输技术的局域网 IEEE802.11标准，1997年发布 工作频带2.4GHz，最大传输速率2Mb/s 1999年9月，802.11a和802.11b 802.11a：工作频带5.8GHz，最大传输速率54Mb/s 802.11b：工作频带2.4GHz，最大传输速率11Mb/s 2003年6月，802.11g 工作频带2.4GHz，最大传输速率54Mb/s 2007年3月，802.11n（草案2.0版本） 工作频带2.4GHz/5GHz，最大传输速率约为300Mb/s,8,不同标准的WLAN比较,9,二、WLAN体系结构,物理介质 数据链路层,10,1. 物理介质,跳频扩展频谱（FHSS） FHSS将工作频带分成83个1MHz带宽的信道。FHSS使用其中的79个信道，数据载波频率可在这79个频率之间随机跳动。,11,WLAN的物理介质（续）,直接序列扩展频谱（DSSS） 使用一个具有更高比特率的片码（chipping code）对发送的数字信号（1和0）进行调制。 802.11标准中，片码为11位。 DSSS将2.4GHz的工作频带划分成14个22MHz的频道（频道之间有重叠）。数据可从任何一个频道进行传送（无需跳频）。 红外线 波长850到950nm，传输范围较小，仅限于室内,12,2.数据链路层,LLC子层与IEEE 802.3完全相同，所不同的仅是MAC子层 MAC子层采用CSMA/CA（载波检测多路访问/冲突避免）协议 不是在发送过程中去监听是否发生了冲突，而是发送前设法避免冲突的发生 “冲突避免”采用了三种机制来实现：预约信道、正向确认（Acknowledgement）和RTS/CTS,13,冲突避免的措施,预约信道 发送站点向所有其他无线站点通告本站点将要占用信道多长时间，以便让其它站在这段时间内不要发送数据，起到了避免冲突的效果。 正向确认 接收站点正确收到数据帧时，就向发送站点发送一个ACK帧作为接收成功的肯定回答，否则将不采取任何动作。发送站点根据是否收到ACK帧决定重发与否。 用于冲突的恢复。 RTS/CTS 通过RTS/CTS帧预约信道，以避免隐蔽站冲突问题。 例如：有A、B、C三个站点，B在A和C之间。A和C都能与B通信，但A和C却因为相距较远而彼此无法了解对方的存在，若它们都向B发送数据就会发生冲突。,14,三、拓扑结构,有基础结构的拓扑 依赖于一个服务访问点（AP）或一个有线网络 适合于免布线的办公室环境和家庭无线网络 无基础结构的拓扑 又称为临时结构网络（Ad Hoc Network） 不依赖于服务访问点或有线网络，由无线站点通过相互关联临时组成一个网络 适合于需要临时搭建网络的场合,15,WLAN的拓扑结构,Ad hoc 网络,通过AP与有线网络连接的基础结构网络,16,WLAN中的AP与BSS,AP（无线接入点，Access Point） 是WLAN中的“无线基站”，类似有线网络中的HUB AP的功能： 站点之间的信息转发 WLAN与有线局域网之间的“桥接器” BSS（基本服务集，Basic Service Set） 是一个地理区域，类似于移动电话系统中的蜂窝结构。 每一个BSS都有唯一的BSSID（也称为SSID），只有设置了正确的BSSID，站点才能访问BSS。,17,4.2 WLAN设备及实现,WLAN设备 WLAN实现,18,一、 WLAN设备,主要包括4种，即无线网卡、无线AP、无线交换机AC、无线路由和无线天线。 说明：并不是所有的无线网络都需要这4种设备。只需几块无线网卡，就可以组建一个小型的对等式无线网络。当需要扩大网络规模时，或者需要将无线网络与传统的局域网连接在一起时，才需要使用无线AP。只有当实现Internet接入时，才需要无线路由。而无线天线主要用于放大信号，以接收更远距离的无线信号，从而延长无线网络的覆盖范围。,19,1、无线网卡,作用类似于以太网中的网卡，作为无线网络的接口，实现与无线网络的连接。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。,2、无线交换机AC,20,21,22,23,24,3、无线AP,（Access Point）：其作用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80台计算机的接入，当然，推荐数量为30台。无线AP都拥有一个或多个以太网接口，用于无线与有线网络的连接 ，还可以将分散布置在各处的无线AP利用双绞线连接在一起，实现类似于“小灵通”的无线漫游。 FAT APFIT AP,25,26,27,4、无线路由器,是无线AP与宽带路由器的结合。借助于无线路由器，可实现无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL、Cable Modem和小区宽带的无线共享接入。如果不购置无线路由，就必须在无线网络中设置一台代理服务器才可以实现Internet连接共享。,2019/6/17,28,特别适合于家庭或小型办公室环境的组网，使多台计算机共享一条宽带连接。 常见无线路由器的基本配置为： 支持IEEE802.11 b/g无线接口； 1个10/100M WAN接口，4个10/100M LAN接口； 支持CSMA/CA、CSMA/CD、TCP/IP、DHCP、ICMP、NAT、PPPoE等协议； 支持VPN、QoS、内置防火墙； 支持64/128/152位WEP、WPA、IEEE 802.1X、TKIP、AES等加密与安全机制； 支持远程和Web管理。,29,30,2019/6/17,31,使用无线路由器组建家庭网络,32,5、无线天线,计算机与无线AP或其他计算机相距较远时，随着信号的减弱，或者传输速率明显下降，或者根本无法实现与AP或其他计算机之间通讯，此时，就必须借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增益。无线天线有许多种类型，常见的有两种，一种是室内天线，一种是室外天线 。,33,34,6、其他无线产品,无线网桥：安装于室外的无线AP通常称为无线网桥，主要用于实现室外的无线漫游、无线网络的空中接力，或用于搭建点对点、点对多点的无线连接。 远程供电模块用于借助双绞线为无线网桥提供远程供电，避免传统馈线随着距离延长而导致的的信号衰减，从而便于无线网桥的布署。 无线打印共享器直接接驳于打印机的并行口，从而实现无线网络与打印机的连接，使无线网络中的计算机能够共享打印机。 还有无线摄像头，用于远程无线监控，等等。,35,36,37,38,二、WLAN实现,对等无线网络 独立无线网络 接入以太网的无线网络 无线漫游的无线网络。,39,1. 对等无线网络,对等无线网络方案只使用无线网卡，实现计算机之间的连接，相互直接通信。其中一台计算机可以兼作文件服务器、打印服务器和代理服务器，并通过Modem接入Internet。这样，只需使用Windows 2000/XP等操作系统，就可以在服务器的覆盖范围内，不用使用任何电缆，实现计算机之间共享资源和Internet连接了。在该方案中，台式计算机和笔记本电脑均使用无线网卡，没有任何其他无线接入设备，是名副其实的对等无线网络。 由于无线网络的传输距离有限，而所有的计算机之间又都必须在该有效传输距离内，否则，根本无法实现彼此之间的通讯，也就是说，无线网络的有效传输距离即为该无线网络的最大直径，室内通常为30米左右。另外，由于该方案中所有的计算机之间都共享连接带宽，而且廉价的802.11b无线产品的最高带宽只有11Mbps，所以，只适用于接入计算机数量较少，并对传输速率没有较高要求的小型网络。 虽然该方案可以借助于Internet接入设备，实现与Internet的连接，但却无法实现与其他以太网的连接。,40,对等无线网络有唯一网络名标识（也称为SSID） 。需要连接至此网络并配备所需硬件的所有设备均必须使用相同的网络名进行配置。 小知识 网络名是逻辑连接无线网络中的设备的值。该值通常被指定为公司名称或其他，用于区分与之相邻的无线网络。为了保证无线网卡在不同的AP之间漫游，需要为这些AP设置相同的网络名，否则，将无法支持漫游。同样，网卡的网络名需要设置成与AP的网络名相同，否则将无法接入网络。 只要在网络的基站的传输速率内，无线移动工作站就可以与对等无线网络保持通信。 需要注意的是，该方案仍然属于共享式接入，也就是说，虽然传输距离比对等无线网络增加了一倍，但所有计算机之间的通讯仍然共享无线网络带宽。由于带宽有限，因此，该无线网络方案仍然只能适用于小型网络（一般不超过20台计算机）。,41,42,2. 独立无线网络,独立无线网络使用一个无线访问点（AP，Access Point）和若干无线网卡。与对等无线网络方案非常相似，所不同的是，独立无线网络方案中加入了一个AP。AP类似于以太网中的集线器，可以对网络信号进行放大处理，一个工作站到另外一个工作站的信号都可以经由该AP放大并进行中继。因此，拥有AP的独立无线网络的网络直径将是无线网络有效传输距离一倍，在室内通常为60米左右。,43,44,45,3. 接入以太网的无线网络,当无线网络用户足够多时，在有线网络中接入一个AP，从而将无线网络连接至有线网络主干。AP在无线工作站和有线主干之间起网桥的作用，实现了无线与有线的无缝集成，既允许无线工作站访问网络资源，同时又为有线网络增加了可用资源 该方案适用于将大量的移动用户连接至有线网络，从而以低廉的价格实现网络直径的迅速扩展，或为移动用户提供更灵活的接入方式。,胖AP,有线交换机+Ap的组网方式。所谓胖AP，即AP可以自行控制接入的无线用户端，并实施相应的管理策略（如图1所示）。因此，在WLAN网络部署中需要对胖AP进行逐一配置。随着网络规模的不断扩大，原有的胖AP无线技术已无法适应现有的网络发展需要。,46,瘦AP,有线交换机+无线控制器AC+瘦AP，即AP作为简单的无线接入点，不具备管理控制功能，而通过无线控制器统一管理所有AP，向指定AP下发控制策略，无需在各AP上单独配置。如图2所示。AC通过有线网络与多个AP相连，用户只需在AC上对所关联的AP进行配置管理。,47,48,49,50,51,52,53,54,4. 无线漫游的无线网络,将多个AP各自形成的无线信号覆盖区域进行交叉覆盖，实现各覆盖区域之间无缝连接。 所有AP通过双绞线与有线骨干网络相连，形成以固定有线网络为基础，无线覆盖为延伸的大面积服务区域。所有无线终端通过就近的AP接入网络，访问整个网络资源。 蜂窝覆盖大大扩展了单个AP的覆盖范围，从而突破了无线网络覆盖半径的限制，用户可以在AP群覆盖的范围内漫游，而不会和网络失去联系，通信不会中断。,55,56,57,WALN实验 -AP管理的工作过程,AP管理是通过在AC和AP之间运行CAPWAP（Controlling and Provisioning of Wireless Access Point，无线接入点控制与供应）协议， CAPWAP为AC和AP之间提供通信隧道，负责封装AC发往AP的控制报文，以及AP发往AC的数据报文。 如下图所示，用户在AC上配置，AC封装成相应的CAPWAP控制报文，通过CA