WLAN基础和主要协议.ppt

无线WLAN概述和主要协议 内容安排 SpreadSpectrum基础无线局域网无线网络标准IEEE802 11 SpreadSpectrum基础 信号能量的单位 Watts Decibelsdecibels 10 log10 P1 P2 30dBm 1000mw 1Watt 27dBm 500mw24dBm 250mw20dBm 100mw 2 4Ghz无线局域网标准 18dBm 63mw17dBm 50mw14dBm 25mw10dBm 10mw7dBm 5mw0dBm 1mw 80dBm 00000001mw 无线局域网接收门限 无线能量 无线传输带宽 传输和处理数据的能力带宽的单位 kHz MHz在通常的调制方式中 1Hz 1bit带宽越大 传输数据的能力越强 速度越快 噪声门限 无线电通讯 窄波段通讯 NarrowBand 传送方和接收方在单一频点上工作要求终端用户许可证频谱传播技术 SpreadSpectrum 当今最广泛使用的无线网络技术源于军用技术的宽波段通讯方式两种频谱传播技术扩谱跳频技术直序扩频技术红外线 Infrared 高频通讯很少有商业化无线网络的应用需要直视环境 通讯距离有限 频谱传播技术 FCC1985年认可的三个商用通讯频率902MHz 2 4GHz 5 15GHz通讯频率段902MHz在美洲和澳洲开放使用2 4GHz在全球范围内开放使用无需客户端许可证 所有用户工作于同一频段双向的无线通讯收发双方使用同一通讯频率频率资源共享 但资源日益缺乏各国指定相关的无线电管理美国FCC通信委员会ITU国际电信联盟 频谱传播技术基础 频谱传播技术的特性传播信号的带宽远远大于数据信号的带宽能量散布在一个很宽的频率上自动协调信号带宽和信号噪声比数据信号和扩频模式整合包含两部分信号无线载波信号数据信号两种信号整合的方式称为信号的调制 国际无线电无线频谱管理体系 InernationalTelecommunicationsUnionRadiocommunicationSector ITU R http www itu int ITU RWorldAdministrativeRadioConferences WARC 协调各管理区域RegionA 美洲RegionB 西欧RegionC 东欧和北亚RegionD 非洲RegionE 亚洲和澳洲各国政府控制和管理本地无线电频谱 亚太区域和东欧 北亚区域 亚太区域APTAsia PacificTelecommunity APTITU RAdministrativeRegionEhttp www aptsec org东欧和北亚RCCRegionalCommonwealthinthefieldofCommunictions RCC ITU RAdministrativeRegionChttp www rcc org 阿拉伯区域 非洲区域 阿拉伯区域ArabTelecommunictionsCouncilofMinisters LeagureofArabStates ATCM http www arableagueonlin org非洲区域AfricanTelecommunicationsUnion ATU ITU RAdministrativeRegionDhttp www atuuat org 西欧区域 美洲区域 西欧区域EuropeanConferenceofPostalandTelecommunicationsAdministration CEPT ITU RAdministrativeRegionBhttp www cept org美洲区域InterAmericanTelecommunicationcommission CITEL ITU RAdministrativeRegionAhttp www citel oas org 2 4G公用频段 5GAmerica EMEA 5 150GHz 5 250GHz 5 350GHz 5 470GHz 5 725GHz 5 825GHz 40mw 200mw 800mw 5GHz公用频段 信号调制方式 幅移键控法 AmplitudeShiftKeying 在调制过程中改变载波信号的振幅频移键控法 FrequencyShiftKeying 用包含时间因子的函数改变载波信号的频率频移键控法比幅移键控法更具有抗噪性相移键控法 PhaseShiftKeying 在调制过程中改变载波信号的相位卷积调幅法 QuadratureAmplitudeModulation 幅移键控法 相移键控法4种频幅和4种相位的组合 16种卷积调幅方式 扩谱跳频方式 按照预定的频率 跳频模式 对数据进行调制 每个频率带宽相对于整个传输频率带宽非常小跳频模式决定了数据传输所用的频率和使用顺序接收方必须知道发送方使用的跳频模式只在某一频率上停留一小段时间频率干扰的概率极低最高数据率可达2Mbps 直序扩频方式 窄带BPSK或QPSK直接作用带宽很大的载波信号上进行扩展数据围绕一个中心频率点进行扩展数据信号和一个数据率较高的伪随机序列进行位运算发送方和接收方必须共享伪随机序列可以实现较高的通讯数据率 典型为11Mbps 802 11直序扩频物理层 频谱传播的好处 频谱传播技术应用于无线局域网通讯的两大优势降低中心频点能量 减少中心点对其周围频率点信号的干扰信息被复制多份并分散到不同的频率点上 防止噪声干扰和数据丢失 正交频率多路分割技术OFDM 多个传输带宽技术也称多载波调制技术 MCM multi carriermodulation或离散多音频技术 DMT DiscreteMulti Tone能有效对抗符号间干扰 ISI 子载波联合编码 具有抗衰弱特性OFDM并行传输数据BPSK 1bit symbol QPSK QAM 4bits symbol 16QAM 4bits symbol 64QAM 6bits symbol 各种调制编码方式 无线局域网 IEEE802 11标准 定义到介质存取控制层采用以态网的架构 MAC 电能 安全等 TCP IP LLC 802 2 FH DS IR CCK b OFDM a 第二层桥架构 IEEE802 11 IEEE802 3 无线网络的逻辑结构 MAC帧类型 控制帧AssociationrequestAssociationresponseReassociationrequestReassociationresponseProberequestProberesponseBeaconAnnouncementtrafficindicationmessage ATIM DisassociationAuthenticationDeauthentication管理帧PowerSave PS PollRequesttosend RTS Cleartosend CTS Acknowledgment ACK 数据帧 无线网络的拓扑结构 Ad HOC 对等结构 客户端网络存取点无线网桥无线中继器中心点无线局域网 Ad HOC 对等结构 客户端网络存取点 无线网桥 远程计算机网络 中心计算机网络 无线以态网网桥 无线Mesh 点对点 点对多点 IEEE802 11标准 工作组成立于1990年 1997年6月26日正式公布802 11标准草案IEEE802 11标准定义了无线局域网物理层和介质存取层的规范3个物理层标准的描述扩谱跳频调制机制 2 4GHz 直接序列扩谱调制机制 2 4GHz 红外线通讯802 11标准的主要目标 实现在对等的逻辑链路控制层 LLC 上传递介质存取控制层 MAC 的服务数据单元 SDU 包含了对等网和客户机 服务器架构网络的协议 802 11扩谱跳频物理层 1MHz的通道通讯带宽 最小的同频干扰 提供1 2Mbps的通讯率 802 11直序扩频物理层 直序扩频技术使用22MHz带宽的通讯通道 802 11直序扩频通道 83 5Mhz US 11CHs Japan 14CHs Europe 13CHs 频率 802 11 b 标准 正式发布于1999年提供最高11Mbps的数据率自适应5 5Mbps 2Mbps 1Mbps类似于IEEE802 11直序调制技术遵循所有的通讯规范使用通道控制校验 CCK 技术以实现11Mbps的通讯速率3个互不相交的通讯通道最高可以提供33Mbps的数据通讯率 802 11 b 物理层 802 11 g 标准 应用日趋广泛提供最高54Mbps的数据率向下兼容802 11 b 技术802 11 b 的AP可以软件升级到802 11 g 调制技术高数据率端采用OFDM11Mbps数据率以下和802 11 b 相同3个互不相交的通讯通道 通道带宽为30MHz 802 11 a 标准 于1999年 和802 11 b 同时发布最高数据率 54Mbps自适应48 36 24 18 12 9 6Mbps数据率6Mbps 12Mbps和24Mbps是强制的 其它数据率是可选的采用OFDM调制方式BPSKQPSK16 QAM64 QAM 802 11 a 物理层 通讯通道带宽为20MHz正交频率多路分割 OFDM 调制方式52路载波信号48路数据载波信号4路导航同步载波 5GHz频率分配 200MHz 100MHz U NII5 15 5 35Ghz HighSpeedWirelessAccess5 15 5 25Ghz HIPERLAN5 470 5 725Ghz HIPERLAN5 15 5 35Ghz US Japan Europe LicenseExempt455MHz 100MHz Unlicensed300MHz U NII5 725 5 825Ghz 802 11 a 通讯通道 无线网络标准汇总 无线网络标准汇总 IEEE802 11n IEEE802 11委员会 802 11n物理层的增强特性 MIMO技术 空间多路技术 TxR N 传输和接收共享 支持空间多路通道 多路数据流的多元应用 接收器多路分离 MIMO 多入多出 的AP和客户端 最高的无线性能 网络安全定义 加密保护数据防止被窃取我怎样把信息弄乱并可以把它们还原 加密键的分布和管理保护数据加密的方式 防止被终止什么时候更新加密键 验证保护加密键管理 防止被终止谁将有权获得加密键 安全定义术语 加密WEP WiredEquivalentPrivacyTKIP TemporalKeyIntegrityProtocol dynamicWEP AES AdvancedEncryptionStandardSSN SimpleSecureNetworks dynamicWEP KeyGuard Symbol sMobility tuneddynamicWEP加密键管理KerberosSSL SecureSocketLayerEAPTYPES EAP TLS PEAP TTLS SIM etc 验证KerberosRADIUS IEEE802 11i安全 IEEE802 11i是一个最新的无线网络安全标准 1Q2004 它没有完整地描述安全性802 11i提供了对安全性的一些框架描述要求实现TKIP DynamicWEP 802 1x EAP高层的协议 如验证方式等没有具体描述 WPA 无线保护协议 WPA WiFiProtectedAccess 先于IEEE802 11i提出了新的无线安全协议组成WPA主要特性TKIP TemporalKeyIntegrityProtocol 数据加密MMIC MichaelMessageIntegrityCheck 使用基于802 1XEAP的验证机制WPA不包含AES加密方法AES是802 11i的一部分 它要求新的无线网络底层硬件来实现WPA产品需经过Wi Fi联盟的认证 WPA和802 11i的共性 TKIP 动态的WEP每数据包更换加密键802 1x 端口阻塞机制只允许验证信息通过直到身份被认可EAP 扩展验证协议获得身份验证的机制 TKIP 802 11i对WEP的改进弥补WEP静态加密机制的缺陷使用每数据包的动态加密键使用MIC防止DoS攻击TKIP对于一些轻量级产品是不适用的 NORMALDATA AUTHENTICATIONTRAFFIC AccessPointblockseverythingexcept802 1Xtoauthenticationtraffic Authenticationtrafficisallowedtoflow AccessPointencapsulates802 1Xtrafficintoauthenticationservertrafficandviceversa 数据在验证完成前被阻断 只有验证信息能通过网络 WIRELESSLAPTOP ACCESSPOINT AUTHENTICATIONSERVER 802 1Xtraffic Authenticationtraffic 802 1xWorks DataBlock EAP框架 EAP提供灵活的连接层安全框架运用简单的加密协议可以在任何连接层上实现 PPP 802等 EAP验证方式基于IETF标准每个数据包的加密采