无线局域网 1VIP

华北科技学院计算机系网络工程,1,8无线局域网,8.1数据的无线传输8.2无线局域网络存取技术8.3无线局域网技术和标准8.4802.11无线局域网的网络结构8.5IEEE802.11的媒体访问协议8.6无线接入过程8.7蓝牙技术,华北科技学院计算机系网络工程,2,8.1数据的无线传输,无线网络是指通过无线电波，将数据从一个点传输到另一个点。无线技术具有与传统有线网络可比的速度和安全性，而且消除了线缆及其局限性。无线网络主要有三种：无线个人网络（WPAN使用蓝牙技术）无线局域网（WLAN）无线广域网（WWAN或无线宽带）,计算机的无线适配器将数据转换为无线电信号并使用天线将其发送出去。无线路由器接收该信号并对该信号进行解码。它通过有线的物理以太网连接将该信息发送到互联网。,华北科技学院计算机系网络工程,3,无线传输技术,红外线InfraRed（家电遥控器）蓝牙(Bluetooth)（短距离通信802.15.1）WLAN（无线局域网802.11）WiMAX（无线城域网802.16）WWAN（移动通信技术,WirelessWideAreaNetwork）（3G已在2008年开通）,华北科技学院计算机系网络工程,4,8.1数据的无线传输,无线电波频率在1kHz几十GHz间的电磁波频率分类管制：不能随意占用，需获得使用许可证后才能使用手机、电视非管制：无需申请可以自由使用902928MHz（UHFISM）2.42.5GHz（S-BandISM）5.7255.875GHz（C-BandISM）,微波炉,ISM是Industrial,Scientific,Medical的缩写,802.11b/g&蓝牙,802.11a,华北科技学院计算机系网络工程,5,8.2无线局域网络存取技术,扩频技术:数据在无线传输中完整可靠,信号的带宽远大于信息本身的带宽跳频技术（FHSS）:是载波频率在一定范围内不断跳变意义上的扩频其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式，也就是说，通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。直接序列扩频技术（DSSS）所谓直接序列扩频,就是在发端直接用具有高码率的扩频码序列对信息比特流进行调制,从而扩展信号的频谱例如说在发射端将1用11000100110，而将0用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频,窄频微波:易受到外在因素的干扰微波（Microwave）的频段是介于300MHZ30GHz之间，窄频微波在传输上使用相当窄的高频带来传递讯号，这个窄的频宽刚好可以将讯号容纳进去,红外线（Infrared）技术红外通讯技术是一种点对点的数据传输协议，通讯距离一般在0到1米之间，传输速率最快可达16Mbps，通讯介质为波长为900纳米左右的近红外线。,华北科技学院计算机系网络工程,6,8.3无线局域网技术和标准,无线局域网802.11标准公用的MAC层标准（IEEE802.11,CSMA/CA）多个速率和技术各不相同的物理层标准IEEE802.11(1997.6)，1或2Mbps，工作在2.4GHz频段,扩频，或使用红外(IR)IEEE802.11a(1999),54Mbps，OFDM(正交频分复用)12个信道，最多8个互不重叠，工作在5GHz(非免费）频段IEEE802.11b(1999.9),11Mbps，50-150英尺，Wlan主11个信道，最多3个互不重叠，工作在2.4GHz频段(微、蓝)IEEE802.11g(2003.6),54Mbps，OFDM,不干扰蓝牙11个信道，最多3个互不重叠，工作在2.4GHz频段（802.11g兼容802.11b）,华北科技学院计算机系网络工程,7,802.11b/g互不重叠信道的选择,中国规定使用111信道。若在同一个空间建立多个BSS/IBSS时，要让它们所用的信道不会互相重叠而产生干扰。,华北科技学院计算机系网络工程,8,8.4802.11无线局域网的网络结构,802.11无线局域网的主要部件工作站（STA）:使用无线网卡的主机、笔记本等接入点（AP）:负责站点之间的信息转发分发系统（DS）：用来连接AP及其他网络设备的通信系统无线介质（WM）：空气两种类型的WLAN-拓扑结构对等无线网络：无基础设施拓扑结构,AdHoc网结构化无线网络：有基础设施拓扑结果,Infrastructured基础设施是指用户已经建立的有线局域网或无线基站。,华北科技学院计算机系网络工程,9,8.4802.11无线局域网的网络结构,构成IEEE802.11无线局域网的基本构件是基本服务集BSS。802.11无线局域网的服务集基本服务集BSS独立基本服务集IBSS（AdHoc网络）Infrastructure基本服务集延伸服务集ESS,华北科技学院计算机系网络工程,10,BSS（基本服务集）,自组网拓扑（Ad-Hoc）一种独立（Independent）的BSS（IBSS）以自发方式构成的单区网任意站之间可直接通信而，无需AP转接,基础拓扑结构（Infrastructure）最常见的部署方式无线客户端通过AP接入网络任意站之间通信需AP转接,华北科技学院计算机系网络工程,11,ESS（扩展服务集）,属Infrastructured网(DS:分配系统，AP：接入点，SSID：ESS扩展服务集标识符。一个移动节点使用某ESS的SSID加入到该扩展服务集中，一旦加入ESS，移动节点便可实现从该ESS的一个BSS到另一个BSS的漫游),华北科技学院计算机系网络工程,12,WLAN、LAN、Internet连接,Portal：门桥(作用相当于网桥)DS：分配系统(可以是以太网、点对点链路或其它无线网),华北科技学院计算机系网络工程,13,接入例：有线网的扩展,华北科技学院计算机系网络工程,14,8.4802.11无线局域网的网络结构,AP的设置网络名称（SSID，ServiceSetIdentifier）由AP广播出来，通过无线客户端自带的扫描功能可以查看当前区域内的SSID信道编号：111SSID广播：启用或禁用(安全考虑)WEP加密：禁用、启用64位密钥加密、启用128位密钥加密、密钥MAC地址控制,华北科技学院计算机系网络工程,15,8.5IEEE802.11的媒体访问协议,802.11媒体访问控制机制分布访问机制（DCF,DistributedCoordinationFunction）类似于CSMA/CD，工作站使用载波侦听来取得媒体访问，工作站之间存在竞争把访问控制功能分散到各个工作站集中访问机制（PCF）由某个控制节点集中控制其他工作站无竞争地对媒体访问通常由AP来担当控制节点，用轮询的方法接纳每个工作站的数据,华北科技学院计算机系网络工程,16,8.5IEEE802.11的媒体访问协议,802.11媒体访问控制机制集中访问机制的优缺点优点：保证了每条数据流的最大延迟缺点：可伸缩性较差，在较大的网络中效率较低PCF建立在DCF的基础之上，仅限用于Infrastructure网络中,华北科技学院计算机系网络工程,17,8.5IEEE802.11的媒体访问协议,CSMA/CA协议（载波侦听多路访问/避免碰撞协议）发送数据前，先进行载波侦听，查看媒体是否空闲退避机制：在媒体空闲后，还要等待一个随机的时间后才发送ACK应答帧：用来指示发生了冲突、解决无线媒体误码率高的问题虚拟载波检测机制：发送方在发送的数据帧中加入持续期字段，通知其它站点在此时间段内不必侦听媒体帧间隙（IFS）:在完成发送后，必须再等待一段时间（继续监听）才能发送下一帧,让高优先走,华北科技学院计算机系网络工程,18,8.6无线接入过程,STA(工作站）启动初始化、开始正式使用AP传送数据幀前，要经过三个阶段才能接入:(1)扫描(SCAN)(2)认证(Authentication)(3)关联(Association),华北科技学院计算机系网络工程,19,8.6无线接入过程,无线接入第一阶段:扫描（SCAN)阶段若无线站点STA设成Ad-hoc模式：STA先寻找是否已有IBSS（与STA所属相同的SSID）存在，如有，则join；若无,则会自己创建一个IBSS，等其他站来join。若无线站点STA设成Infrastructure模式：1、主动扫描方式（特点：能迅速找到）STA依次在11个信道发出ProbeRequest帧，寻找与STA所属有相同SSID的AP，若找不到，则一直扫描下去2、被动扫描方式（特点：找到时间较长，但STA节电）STA被动等待AP每隔一段时间定时送出的Beacon信标幀，该帧提供了AP及所在BSS相关信息：“我在这里”,华北科技学院计算机系网络工程,20,无线接入第二阶段:认证（Authentication）阶段当STA找到与其有相同SSID的AP，根据收到的AP信号强度，选择一个信号最强的AP，然后进入认证阶段。802.11提供几种认证方法，采用802.1x/EAP认证方法时大致为：STA向AP发送认证请求AP向认证服务器发送请求信息要求验证STA的身份认证服务器认证完毕后向AP返回相应信息如果STA身份不符，AP向STA返回错误信息如果STA身份相符，AP向STA返回认证响应信息,8.6无线接入过程,华北科技学院计算机系网络工程,21,无线接入第三阶段:关联（Association）阶段当AP向STA返回认证响应信息、身份认证获得通过后，进入关联阶段。STA向AP发送关联请求AP向STA返回关联响应至此，接入过程才完成，STA初始化完毕，可以开始向AP传送数据幀。,8.6无线接入过程,华北科技学院计算机系网络工程,22,1、进行简单的设备管理，加入一些安全的过滤机制。设置方法：将主机有线网卡与无线路由器的LAN口相连，打开IE浏览器，在地址栏输入无线路由器的默认IP地址（一般)输入帐号与密码进入配置程序（默认通常为admin/admin）登录进入无线路由器进行配置。,配置无线路由器,华北科技学院计算机系网络工程,23,配置无线路由器,华北科技学院计算机系网络工程,24,第一步：设置上网方式，假定使用ADSL上网，则选择ADSL虚拟拨号PPPoE；如果使用小区以太网宽带，根据采用的是固定IP还是动态IP来进行选择，然后单击“下一步”。,配置无线路由器,华北科技学院计算机系网络工程,25,第二步：如果使用的是ADSL虚拟拨号上网时，需要输入运营商提供的ADSL帐号和密码。,配置无线路由器,华北科技学院计算机系网络工程,26,第三步：检查无线路由器的内部IP地址（通常为）。,配置无线路由器,华北科技学院计算机系网络工程,27,第四步：若希望打开开机或断线后自动连接网络，则在网络参数菜单的WAN口设置中修改，勾选自动连接。,配置无线路由器,华北科技学院计算机系网络工程,28,第五步：配置DHCP服务器。,配置无线路由器,华北科技学院计算机系网络工程,29,第六步：设置SSID号，选择一个频段和网络协议标准。配置WEP密钥，防止网络被盗用及信息泄露。,配置无线路由器,华北科技学院计算机系网络工程,30,第七步：保存配置，重启无线路由器，此时无线客户机应该搜索到对应SSID号的无线网络，输入连接密钥，可以连入无线局域网，并通过无线局域网上网。,配置无线路由器,华北科技学院计算机系网络工程,31,8.7蓝牙技术,8.7.1概述无线个人区域网(WirelessPersonalAreaNetwork)爱立信公司，1994。是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术,2.4GHzISM,时分双工传输.蓝牙名称：借用丹麦国王(HaraldBlastand)-统一了丹麦挪威,华北科技学院计算机系网络工程,32,8.7.1概述,华北科技学院计算机系网络工程,33,8.7.1蓝牙-无线技术规范,短程：=10M性能中等：721Kbps,最大可至3Mbps动态配置：自组联网低能耗：2.5mW模块大小:9*9mm支持语音数据,华北科技学院计算机系网络工程,34,蓝牙技术中的名词术语,微微网(Piconet)是由采用蓝牙技术的设备以特定方式组成的网络。微微网的建立是由两台设备(如便携式电脑和蜂窝电话)的连接开始，最多由8台设备构成。主设备(Masterunit)是指在微微网中，如果某台设备的时钟和跳频序列用于同步其他设备，则称它为主设备。从设备(Slaveunit)是指非主设备的设备均为从设备。MAC地址(MACaddress)是用3比特表示的地址，用于区分微微网中的设备。,华北科技学院计算机系网络工程,35,蓝牙工作原理蓝牙设备之间可互相探查，进行连接形成自组网48位的设备地址BD_ADDR发起连接的那个设备叫主单元，其余被连接的为从单元从单元被暂时分配一个3位的活跃成员地址AM_ADDR由一个主单元和一个或多个从单元组成的自组网称为微微网，一个微微网最多只可以有7个从单元由多个这种微微网结合形成了散射网,华北科技学院计算机系网络工程,36,其中有一个从单元同时属于两个微微网，它可起一个桥的作用，将两个微微网连起来通信时，单个单元的峰值传输速率可达到721kbits/s,华北科技学院计算机系网络工程,37,8.7.2协议栈体系结构,蓝牙协议栈示意图,电话控制协议,华北科技学院计算机系网络工程,38,8.7.3蓝牙网络通信过程初始为睡眠状态，即待机模式(1.28s或2.56s醒一次)建立连接时，由一个设备发起连接，这个设备以后就成为微微网的主单元如果主单元不知道其余设备的存在以及它们的地址，主单元需要先执行查询操作连接完成后，进行数据传输,主单元和从单元交替进行收和发,释放成员地址,保留成员地址,进行连接,活跃状态,低能耗模式,detach,暂停,蓝牙支持三种节能工作模式：在模式（停靠）下，设备依然与微微网同步但没有数据传送。工作在模式下的设备放弃了地址，偶尔收听主设备的消息并恢复同步，检查广播消息。在模式（保持）下，只有一个内部计数器工作。当处于模式的单元被激活，数据传递立即重新开始。模式一般用于连接多个（微微网）的情况。在模式（嗅探）下，从设备降低了从微微网“收听