第6章 无线局域网.ppt

第6章无线局域网,6.1无线局域网概述,基本概念：无线局域网（Wirelesslocal-areanetwork，WLAN）：是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。通俗地说，无线局域网就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。根据所采用的频段和调制技术可分为扩频调制（SpreadSpectrum）、红外线（Infrared）和窄带微波（NarrowMicrowave）三种。,主要构成：无线网络包括无线网卡和无线接入点（简称AP），无线局域网利用常规的局域网及其互联设备构成骨干网。利用无线接入点（AP）来支持移动终端（MT）的移动和漫游。配有无线网卡的台式PC机，笔记本电脑或其他设备就可以与无线网络连接起来。无线局域网与有线局域网的作用基本相同,就是在网络的各设备之间传送分组信息。不同的是,无线局域网中所用的是便携设备,其中的分组传输包括移动站之间和移动站与固定站之间的传输。,和传统网络相比的优势（1）可移动性，它提供了不受线缆限制的应用，用户可以随时上网；（2）容易安装、无须布线，大大节约了建网时间；（3）组网灵活，即插即用，网络管理人员可以迅速将其加入到现有网络中，并在某种环境下运行；（4）成本低，特别适合于变化频繁的工作场合。（5）安全性较高，无线网络相对来说比较安全，通信以空气为介质，传输信号可以跨越很宽的频段，而且与自然背景噪音十分的相似，这样一来，就使得窃听者用普通的方式难以偷听到数据。“加密”也是无线网络必备的一环，能有效提高其安全性。所有无线网络都可加设安全密码，窃听者即使千方百计地接收到数据，若无密码，想打开信息系统亦无计可施。,基本结构: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,在一个典型的无线局域网环境中，有一些进行数据发送和接收的设备，称为接入点(AP)。通常，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。在同时具有有线和无线网络的情况下，AP可以通过标准的Ethernet电缆与传统的有线网络相联，作为无线网络和有线网络的连接点。无线局域网的终端用户可通过无线网卡等访问网络。,适于特殊地理环境下的网络架设；,终端与设备之间不方便通过线缆连接,地理环境不适合布设有线网络,体育场馆新闻中心,展馆与证券大厅,制造车间,物流运输,不受限于时间和地点的接入网络，满足各行各业对于网络应用的需求；,办公大楼,候机大厅,渡假山庄,商务酒店,凡是自由空间均可连接网络，不受限于线缆和端口位置,6.2无线局域网技术,无线局域网的标准从无线局域网标准的支持者及被采用的地域范围来看，无线局域网的标准大致有三类：IEEE802.11系列标准（包括802.11a、802.11b及802.11g等标准）、欧洲的HiperLAN1/HiperLAN2标准、日本的MMAC系列标准、蓝牙（Bluetooth）标准以及HomeRF（家庭网络）。,IEEE802.11系列标准（介绍IEEE802.11b）IEEE802.11b无线局域网的带宽最高可达11Mbps，比IEEE802.11标准快5倍，扩大了无线局域网的应用领域。另外，也可根据实际情况采用5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽，实际的工作速度在5Mb/s左右，与普通的10Base-T规格有线局域网几乎是处于同一水平。作为公司内部的设施，可以基本满足使用要求。IEEE802.11b使用的是开放的2.4GB频段，不需要申请就可使用。既可作为对有线网络的补充，也可独立组网，从而使网络用户摆脱网线的束缚，实现真正意义上的移动应用。,IEEE802.11b无线局域网与我们熟悉的IEEE802.3以太网的原理很类似，都是采用载波侦听的方式来控制网络中信息的传送。不同之处是以太网采用的是CSMA/CD（载波侦听/冲突检测）技术，网络上所有工作站都侦听网络中有无信息发送，当发现网络空闲时即发出自己的信息，如同抢答一样，只能有一台工作站抢到发言权，而其余工作站需要继续等待。如果一旦有两台以上的工作站同时发出信息，则网络中会发生冲突，冲突后这些冲突信息都会丢失，各工作站则将继续抢夺发言权。而802.11b无线局域网则引进了冲突避免技术，从而避免了网络中冲突的发生，可以大幅度提高网络效率。,IEEE802.11b优点速度：2.4ghz直接序列扩频无线电提供最大为11mbps的数据传输速率，无须直线传播；动态速率转换：当射频情况变差时，降低数据传输速率为5.5mbps、2mbps和1mbps；使用范围：802.11b支持以百米为单位的范围（在室外为300米；在办公环境中最长为100米）；可靠性：与以太网类似的连接协议和数据包确认提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用；互用性：802.11b只允许一种标准的信号发送技术；电源管理：802.11b网络接口卡可转到休眠模式，访问点将信息缓冲到客户，延长了笔记本电脑的电池寿命,漫游支持：当用户在楼房或公司部门之间移动时，允许在访问点之间进行无缝连接；加载平衡：802.11bnic更改与之连接的访问点，以提高性能（例如，当前的访问点流量较拥挤，或发出低质量的信号时）；可伸缩性：最多三个访问点可以同时定位于有效使用范围中，以支持上百个用户，同时语音和数据支持；安全性：内置式鉴定和加密。,蓝牙(Bluetooth)所谓蓝牙(Bluetooth)技术，实际上是一种短距离无线电技术，利用“蓝牙”技术，能够有效地简化掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化以上这些设备与因特网之间的通信，从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。现在无线局域网产品已经陆续支持蓝牙技术。从目前的蓝牙产品来看，蓝牙主要应用在这几个方面：手机、掌上电脑、其它数字设备，如数字照相机、数字摄像机等，以及蓝牙技术构成的电子钱包和电子锁，篮牙系统嵌入微波炉、洗衣机、电冰箱、空调机等传统家用电器等。,HomeRF标准家庭网络的HomeRF标准主要是为家庭网络设计，是IEEE802.11与DECT（数字无绳电话标准）的结合，目的在于降低语音数据成本。HomeRF标准也采用了扩频技术，工作于2.4GHz频带，能同步支持四条高质量语音信道，HomeRF的传输速率可以达到110Mb/s。,无线网卡AP无线接入点无线天线,无线局域网相关产品,无线局域网相关产品-无线网卡,PCI无线局域网卡,USB无线局域网卡,PCMCIA无线局域网卡,从无线网卡采用的接口划分，有PCI无线网卡（包括ISA接口）、USB无线网卡和PCMCIA无线网卡（包括CF接口）。,PCI无线网卡采用PCI接口，主要是针对台式机PCMCIA无线局域网卡主要是针对笔记本USB无线网卡可同时适应于台式机和笔记本电脑,无线局域网相关产品-AP（无线接入点）,LAN接口,RESET,交叉/直连线选择切换,天线连接插头,电源输入,AP，室内接入点,BR,室外远距离连接,无线AP作为无线网络中的一个重要设备，其性能直接影响着无线网络传输信号的强弱。,无线局域网相关产品-无线天线,无线定向天线,无线全向天线,当在室内的传输距离超出2030米，室外的传输距离超出50100米时，就必须考虑为无线AP或无线网卡安装外置天线，以增强信号强度，延伸无线网络的覆盖范围。于无线AP或无线路由器需要为无线网络内所有的无线网卡提供无线连接，因此，应当选择全向天线。而作为无线网卡而言，由于只是需要与无线AP或无线路由器进行通讯，所以，应当选择定向天线。,企业构建WLAN网面临的挑战,IEEE802.11,无管理,MAC认证、WEP加密,无漫游,低速无线接入,IEEE802.11a/b,简单配置管理,WPA认证TKIP加密,L2漫游,无线数据接入,IEEE802.11g,集中管理、射频环境管理,WPA认证802.11i加密,L2、L3漫游,语音、数据、视频无线接入,IEEE802.11n,更强的全网管理,动态认证安全接入,任意位置接入,综合业务的无线承载,作为有线的简单补充，实现无线基本接入功能,1998年,2000年,2004年,未来,2M速率,54/11M速率,54M速率,300M速率,主要的接入层技术之一，扩展丰富增值业务功能,规模应用,无线局域网发展历程,无线设备影响报告,AC（AccessController）无线控制器,AP管理非法无线入侵检测位置检测网络自愈每用户的安全策略RF管理,“胖”AP,“瘦”AP,无线局域网组网模式：FATAP&FITAP,“胖”AP组网方案,“瘦”AP组网方案,“胖AP”组网方案,企业无线网络的组网模式：,FATAP1,APn,STAs,企业有线网络,1208E,1208E,1208E,以太交换机,三、新业务支持难不能满足语音业务需求（不支持三层漫游）,二、安全隐患AP设备的丢失引发系统配置的泄露；非法AP的接入无法检测等,一、难管理大规模组网部署和维护工作量量大；不能自动调整工作信道和功率，不适用复杂RF环境,大规模无线组网存在的问题：,“瘦AP”+AC组网方案,企业无线网络的组网模式：,FATAP1,APn,STAs,企业有线网络,1208E,1208E,1208E,以太交换机,三、新业务支持支持三层漫游，对上层应用透明切换,二、安全隐患配置集中管理，不怕AP设备的丢失引发系统配置的泄露；可检测非法AP的接入无法等,一、易部署管理大规模组网部署容易，AP零配置；集中管理，升级维护简单；自动调整工作信道和功率，适用复杂RF环境,特别适合大规模无线组网：,AC无线控制器,无线局域网的拓扑结构,无线网络拓扑结构（Topolgy）是一种配置结构，移动终端在这种结构下相互通信。目前，常用的无线网络拓扑结构有基础结构集中式、ad-hoc结构和蜂窝拓扑结构。,基础结构集中式拓扑结构,这种结构模式与有线网络中的星型交换模式差不多，也属于集中式结构类型，其中的无线AP相当于有线网络中的交换机，起着集中连接和数据交换的作用。这种网络结构模式的特点主要表现在网络易于扩展、便于集中管理、能提供用户身份验证等优势。,点对点Ad-Hoc结构点对点Ad-Hoc对等结构就相当于有线网络中的多机（一般最多是3台机）直接通过网卡互联，中间没有集中接入设备没有无线接入点（AP），信号是直接在两个通信端点对点传输的。,在有线网络中，因为每个连接都需要专门的传输介质，所以在多机互连中，一台中可能要安装多块网卡。而在WLAN中，没有物理传输介质，信号不是通过固定的传输作为信道传输的，而是以电磁波的形式发散传播的，所以在WLAN中的对等连接模式中，各用户无须安装多块WLAN网卡，相比有线网络来说，组网方式要简单许多。Ad-Hoc对等结构网络通信中没有一个信号交换设备，网络通信效率较低，所以仅适用于较少数量的计算机无线互连（通常是在5台主机以内）。同时由于这一模式没有中心管理单元，所以这种网络在可管理性和扩展性方面受到一定的限制，连接性能也不是很好。而且各无线节点之间只能单点通信，不能实现交换连接，就像有线网络中的对等网一样。这种无线网络模式通常只适用于临时的无线应用环境，如小型会议室，SOHO家庭无线网络等。,讨论,WLAN安全接入问题,你是谁？,你安全吗？,你可以做什么？,你在做什么？,安全问题-无线端点准入防御,部署和维护问题,热点1,热点2,热点n,AC,AP,AP,网管工作站,部署和维护问题,部署和维护问题-瘦AP信道自动选择,调整前,调整后,网络中的关键AP优先获得最佳的信道；当AP覆盖区域受到信号干扰时，AP自动切换到合适的工作信道以规避干扰信号,每个AP上电时，无线控制器会根据AP的邻居关系动态调整AP工作的信道和发射功率，在保证覆盖的前提下保证AP间的干扰最小当覆盖区域内的某个AP发生故障而造成覆盖黑洞时，无线控制器会自动调整相邻的AP的发射功率以消除黑洞区域，当故障AP恢复工作后无线控制器可以自动调整邻居AP的发射功率恢复原始工作状态,AP,AP,AP,AP,AP,AP,AP,部署和维护问题-瘦AP发射功率自动调整,无线控制器可以设定AP间对接入用户进行负载分担负载分担的策略可以是基于AP接入的用户数量，AP流量负载情况当无线控制器发现AP的负载超过设定的门限值以后，对于新接入的用户无线控制器会自动计算此用户周围是否还有负载较轻的AP可供用户接入，如果有则AP会拒绝用户的关联请求，用户会转而接入其他负载较轻的AP只对处于AP覆盖重叠区的无线用户才启动AP负载分担功能，有效的避免误分担的出现,AP1,AP2,负载均衡原理,AP1,AP2,智能负载分担技术,启动负载分担的重叠覆盖区,不启动负载分担的区域,部署和维护问题-智能负载分担,部署和维护问题-FAT/FIT平滑切换组网,核心/汇聚层交换机,管理中心,接入层交换机,FITAP,FITAP,FITAP,FITAP,FITAP,FITAP,FITAP,FITAP,购买FIT/FAT双模AP来保护原有投资通