硬件课程设计吝盼.docx
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硬件课程设计吝盼
西安文理学院
计算机科学系
课程设计报告
设计名称：
软件项目设计
设计题目：
校园无线网络的组建
学生学号：
14102080212
专业班级：
08级软件工程2班
学生姓名：
吝盼
学生成绩：
指导教师（职称）：
杨振华（讲师）
课题工作时间：
2011.4.11至2011.4.22
说明：
1、报告中的任务书、进度表由指导教师在课程设计开始前填写并发给每个学生；四、五两项（中英文摘要）由学生在完成综合设计后填写。
2、学生成绩由指导教师根据学生的设计情况给出各项分值及总评成绩。
3、指导教师评语一栏由指导教师就学生在整个设计期间的平时表现、设计完成情况、报告的质量及答辩情况，给出客观、全面的评价。
4、所有学生必须参加课程设计的答辩环节，凡不参加答辩者，其成绩一律按不及格处理。
答辩小组成员应由2人及以上教师组成。
5、报告正文字数一般应不少于3000字，也可由指导教师根据本门综合设计的情况另行规定。
6、平时表现成绩低于6分的学生，取消答辩资格，其本项综合设计成绩按不及格处理。
计算机科学系课程设计任务书
学生姓名
吝盼
学号
14102080212
专业
班级
08级软件工程2班
设计题
目
校园无线网络的组建
内容概要：
随着无线网络协议标准的进一步完善和无线产品性价比的提高，无线网络逐渐走入了校园并在校园网的建设中起到越来越大的作用，同样也扮演着越来越重要的角色。
可以说，无线网络已经在校园中得到广泛的应用，对校园里的学生、老师也产生了很大的影响。
同样也产生了无线教学模式，无线教学模式的出现可以使无线网络在校园中得到更广泛的应用。
文献资料：
1．《计算机网络》潘爱民清华大学出版社（第4版）
2．《计算机网络与因特网》徐良贤等机械工业出版社
设计要求：
1、完成校园无线网络拓扑方案设计；
2、列出所需网络设备、服务器、PC机的设备清单；
3、给出部门PC机的IP地址分配方案；
4、给出第三层VLAN设计方案；
5、给出路由器配置方案；
6、给出网络安全配置方案。
工作期限：
设计工作自2011年5月30日至2011年6月10日止。
指导教师：
系主任：
日期：
2011年5月30日
计算机科学系课程设计进度安排表
专业：
软件工程姓名：
吝盼学号：
14102080212
日期
内容
备注
5月30日～
5月31日
分析题目，查阅相关资料
6月1日～
6月2日
拟定整体方案
6月3日～
6月4日
设备选择及预算
6月5日～
6月6日
网络设计与配置
6月7日～
6月8日
整理报告
6月9日～
6月10日
答辩
月日～
月日
月日～
月日
月日～
月日
月日～
月日
月日～
月日
月日～月日
月日～
月日
月日～
月日
月日～
月日
指导教师签名：
2011年4月11日
指导教师评语
指导教师：
（签字）
日期：
2011年4月22日
答辩记录表
学生姓名：
吝盼学号：
14102080212班级：
08级软件工程2班
答辩地点：
答辩内容记录：
答辩成绩
合计
分值
各项分值
评分标准
实际得分
合计得分
备注
25
10
在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。
15
在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题。
答辩小组成员（签字）：
2011年4月22日
成绩评定表
学生姓名：
吝盼学号：
11102080212班级：
08级软件工程2班
类别
合计
分值
各项分值
评分标准
实际得分
合计得分
备注
平时表现
10
10
按时参加设计指导，无违反纪律情况。
完成情况
30
20
按设计任务书的要求完成了全部任务，能完整演示其设计内容，符合要求。
10
能对其设计内容进行详细、完整的介绍，并能就指导教师提出的问题进行正确的回答。
报告质量
35
10
报告文字通顺，内容翔实，论述充分、完整，立论正确，结构严谨合理；报告字数符合相关要求，工整规范，整齐划一。
5
课题背景介绍清楚，综述分析充分。
5
设计方案合理、可行，论证严谨，逻辑性强，具有说服力。
5
符号统一；图表完备、符合规范要求。
5
能对整个设计过程进行全面的总结，得出有价值的结论或结果。
5
参考文献数量在2篇以上，格式符合要求，在正文中正确引用。
答辩情况
25
10
在规定时间内能就所设计的内容进行阐述，言简意明，重点突出，论点正确，条理清晰。
15
在规定时间内能准确、完整、流利地回答教师所提出的问题。
总评成绩：
分
指导教师：
（签字）
日期：
2011年4月22日
摘要
有线计算机网络已经在教育领域得到了广泛的应用，它对教育事业起到了非常巨大的作用。
当今时代计算机网络已经在校园中得到广泛应用，并产生了新的教学方式——数字化教学。
近年来，随着无线网络协议标准的进一步完善和无线产品性价比的提高，无线网络逐渐走入了校园并在校园网的建设中起到越来越大的作用，同样也扮演着越来越重要的角色。
可以说，无线网络已经在校园中得到广泛的应用，对校园里的学生、老师也产生了很大的影响。
同样也产生了无线教学模式，无线教学模式的出现可以使无线网络在校园中得到更广泛的应用。
关键字：
无线网络；校园网；无线接入站
Abstract
Cablecomputernetworkhasbeenineducationfieldhavebeenextensivelyapplied,ittoeducationcareerhasplayedaveryimportantrole.Nowdayscomputernetworkhasbeenwidelyappliedoncampus,andhasproducednewteachingmode-digitalteaching.Inrecentyears,alongwiththewirelessnetworkprotocolstandardsoffurtherperfectingandwirelessproductsratioofperformancetoimprove,wirelessnetworksgraduallyintothecampusandintheconstructionofnetworkplaysamoreandmoremajorrole,alsoplayanincreasinglyimportantrole.Cansay,wirelessnetworkhasbeenwidelyappliedoncampusofcampus,thestudents,theteacheralsoproducedgreatimpact.Likewisealsoproducedawirelessteachingmode,wirelessteachingmodeemergescanmakewirelessnetworkoncampusgetmoreextensiveapplication.
Keywords：
WirelessLAN；Campusnetwork；Wirelessaccessstation
第一章无线局域网的发展背景和前景
本章介绍了无线局域网的发展背景和前景。
1.1无线局域网的发展背景
所谓无线局域网（WirelessLocal-AreaNetwork，WLAN），即"最后一公里"、"最后一百米"固定─无线接入解决方案。
无线局域网是实现移动计算机网络的关键技术之一，它是实现移动计算机网络中移动站的物理层与链路层功能，为移动计算机网络提供必要的物理接口的网络。
无线局域网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，并让通信的移动化、个性化和多媒体应用得以实现。
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。
随着信息技术的飞速发展，人们对网络通信的需求不断提高，希望不论在何时、何地，与何人均能够进行包括数据、话音、图像等任何内容的通信，并希望能实现主机在网络中自动漫游。
据中国互联网络信息中心最新发布的第十次《中国互联网络发展状况统计报告》显示，截至2002年6月30日，我国上网用户总数达到4580万人。
互联网在国内的发展速度举世瞩目，通过互联网所带来的经济效益更为人们所关注。
有业界人士认为2002年将是无线局域网年，无线局域网因其可实现移动办公、具有较好的保密性、抗干扰性、架设与维护容易等特点，优势不言而喻。
2001年，信息产业部宣布划出5.8GHz的频段，支持无线局域网等新兴无线技术的应用。
这为各电信运营商们庞大的无线宽带发展计划开了绿灯。
频段的划出，只不过是为其瓜熟蒂落及时地开出了"准生证"。
中国网通早在去年已着手在北京、上海、深圳、广州等城市的商务热点地区开通了被称作"无限伴旅"的无线局域网接入服务，网点已达40多个。
用户只要在笔记本电脑内置了无线网卡，并购买网通的"无限伴旅"计费卡，输入用户名和密码，经系统验证后就可以自由上网。
而且，网通的无线上网卡提供漫游服务，在网通的网点覆盖范围内可以"一次认证，全国通用"。
但更具有竞争性的是中国移动GPRS＋WLAN无线数据业务捆绑方案的登场。
GPRS是向第三代移动通信（3G）过渡的主流技术，要实现笔记本电脑的无线上网，GPRS的速度显然太慢，中国移动适时引入WLAN无线局域网技术作为补充，通过一种特制的内置芯片，用户的GPRS手机可探测到室内WLAN信号，并自动切换到WLAN，实现11Mbit/s速率的高速互联网接入，在WLAN覆盖不到的室外地区，则通过GPRS网络访问移动互联网。
此种"双剑合璧"的办法取长补短，相互促进，相互拓展，相互完善，通过弥合技术之间的差异，形成有自己特色的双赢网络。
无论是中国网通的"无限伴旅"，还是中国移动的GPRS＋WLAN捆绑方案，都预示着一个新的无线局域网（WLAN）热点的到来。
1.2无线局域网的发展前景
期的802.11无线局域网技术已经在欧美无线市场取得成功，1999年获得了4亿美元的销售额。
随着802.11性价比实质性的提高，一个全新WLAN的销售高峰即将到来。
企业将可以应用无线局域网作为他们有线局域网的延伸。
同样，商务人士集中的机场、酒店、会议中心、咖啡厅等地也将成为无线局域网扩展的重点。
一项数据显示，如今，全世界每天大约有15万人成为新的无线局域网用户，全球范围内的无线局域网用户数量目前已经超过2亿，作为一项新的应用，可以说，无线局域网已成功叩开市场的大门。
据专家预测，全球无线局域网市场总销售额将于2004年达到近22亿美元，每年平均增幅高达25%左右。
无线局域网应用范围也在不断拓展，甚至在某些情况下取代有线局域网。
无线局域网技术在北美、欧洲方兴未艾的今天，我国是否也会有同样的需求？
有人说，在目前，上网64Kbps速率就够了，11Mbps这么高的速率有什么用？
然而，正如专业人士所指出的那样，无线局域网技术的"大带宽、大数据量"的特点，决定了它将主要应用于机场、酒店、会议中心、咖啡厅等无线数据需求较大的高端商务用户市场，而非个人用户市场。
在中国的商务用户市场中，这一需求正日益迫切。
无线局域网可极大提高企业的经济效益，具有市场可行性。
据无线局域网协会的调查表明，无线局域网可提高企业生产率48%，提高企业效率6%，改善企业收益与利润6%，降低企业成本40%。
使用无线局域网不仅可以减少对布线的需求和与布线相关的一些开支，还可以为用户提供灵活性更高、移动性更强的信息获取方法。
正是看到了这一巨大市场潜力，2001年5月，在北京中国大饭店举行的《世界新经济论坛暨高新技术与金融论坛》盛会上，中国网通推出"无限伴旅"无线宽带接入服务的试用服务。
这应该说是无线局域网在中国的第一次商业试用。
此后，这种无线局域网服务在深圳华南互联网展览会上又成为网通的亮点。
10月10日，2001年APEC领导人非正式会议在上海召开，网通的"无限伴旅"服务被列为APEC会议通信保障项目之一。
在此期间，人们对这一服务表现出了极大的热情，纷纷踊跃申请。
显然，这一切进一步印证了无线局域网的潜在的巨大需求。
在国内，WLAN的技术和产品在实际应用领域还是比较新的。
但是，无线由于其不可替代的优点，将会迅速地应用于需要在移动中联网和在网间漫游的场合，并在不易布线的地方和远距离的数据处理节点提供强大的网络支持。
特别是在一些行业中，WLAN将会有更大的发展机会：
石油工业：
无线网连接可提供从钻井台到压缩机房的数据链路，以便显示和输入由钻井获取的重要数据。
海上钻井平台由于宽大的水域阻隔，数据和资料的传输比较困难，敷设光缆费用很高，施工难度很大。
使用WLAN，费用不及敷设光缆的十分之一，效率高，质量好。
医护管理：
现在很多医院都有大量的计算机病人监护设备、计算机控制的医疗装置和药品等库存计算机管理系统。
利用WLAN，医生和护士在设置计算机专线的病房、诊室或急救中进行会诊、查房、手术时可以不必携带沉重的病历，而可使用笔记本电脑、PDA等实时记录医嘱，并传递处理意见，查询病人病历和检索药品。
工厂车间：
工厂往往不能敷设连到计算机的电缆，在加固混凝土的地板下面也无法敷设电缆，空中起重机使人很难在空中布线，零备件及货运通道也不便在地面布线。
在这种情况下，应用WLAN,技术人员在进行检修、更改产品设计、讨论工程方案，并可在任何地方查阅技术档案、发出技术指令、请求技术支援，甚至和厂外专家讨论问题。
库存控制：
仓库零备件和货物的发送和贮存注册可以使用无线链路直接将条形码阅览器、笔记本计算机和中央处理计算机连接，进行清查货物、更新存储记录和出具清单。
展览和会议：
在大型会议和展览等临时场合，WLAN可使工作人员在极短的时间内，方便地得到计算机网络的服务，和Internet连接并获得所需要的资料，也可以使用移动计算机互通信息、传递稿件和制作报告。
金融服务：
银行和证券、期货交易业务可以通过无线网络的支持将各机构相连。
即使已经有了有线计算机网，为了避免由于线路等出现的故障，仍需要使用无线计算机网做备份。
在证券和期货交易业务中的价格以及"买"和"卖"的信息变化极为迅速频繁，利用手持通信设备输入信息，通过计算机无线网络迅速传递到计算机、报价服务系统和交易大厅的显示板，管理员、经纪人和交易者可以迅速利用信息进行管理或利用手持通信设备直接进行交易。
避免了由于手势、送话器、人工录入等方式而产生的不准确信息和时间延误所造成的损失。
旅游服务：
旅馆采用WLAN，可以做到随时随地为顾客进行及时周到的服务。
登记和记账系统一经建立，顾客无论在区域范围内的任何地点进行任何活动，比如在酒吧、健身房、娱乐厅或餐厅等，都可以通过服务员的手持通讯终端来更新记账系统，而不必等待复杂的核算系统的结果。
移动办公系统：
在办公环境中使用WLAN，可以使办公用计算机具有移动能力，在网络范围内可实现计算机漫游。
各种业务人员、部门负责人和工程技术专家，只要有移动终端或笔记本电脑，无论是在办公室、资料室、洽谈室，甚至在宿舍都可通过WLAN随时查阅资料、获取信息。
领导和管理人员可以在网络范围的任何地点发布指示，通知事项，联系业务。
也就是说可以随时随地进行移动办公。
可以预见，随着开放办公的流行和手持设备的普及，人们对移动性访问和存储信息的需求愈来愈多，因而WLAN将会在办公、生产和家庭等领域不断获得更广泛地应用，WLAN将拥有美好的明天。
第二章无线局域网简介
本文介绍了无线局域网的、标准、特点、结构和应用。
2.1无线局域网的标准
无线局域网是采用无线传输介质的计算机局域网，它的标准是IEEE802.11。
早在1990年IEEE802标准化委员会就成立了IEEE802.11无线局域网（WLAN）标准工作组。
IEEE802.11无线局域网标准工作组的任务是研究开发能提供1Mbit/s和2Mbit/s数据传输速率、工作在2.4GHz开放频段的无线通信设备及其网络发展标准，并于1997年6月公布了该标准，它是第一代无线局域网标准之一。
该标准定义了物理层和媒体访问控制（MAC）层的规范。
标准中物理层定义了WLAN中数据传输的信号特征和调制方式。
在物理层中，标准定义了两个RF传输方式和一个红外线传输方式，RF传输采用扩频调制技术来满足大多数国家允许的安全工作规范。
扩频调制分为直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS），工作在2.4000～2.4835GHz频段。
直接序列扩频采用BPSK和DQPSK调制技术，使用具有高码率的扩频序列，在发射端扩展信号频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号，支持1Mbit/s和2Mbit/s数据速率，使用11bitBarker序列，处理增益为10.4dB；跳频扩频与直序列扩频完全不同，是另外一种扩频技术，跳频扩频采用2～4电平GFSK调制技术，载频受一个伪随机码的控制，在其工作带宽范围内，其频率随机改变。
接收端的频率也随机变化，并保持与发射端的变化规律一致。
跳频速率的高低直接反映跳频系统的性能，跳频速率越高，抗干扰性能越好，军用的跳频系统可以达到每秒上万跳。
出于成本的考虑，商用跳频系统跳速都比较慢，一般在50跳/秒以下。
由于慢跳跳频系统实现简单，因此低速WLAN常常采用这种技术。
跳频扩频支持1Mb/s数据速率，共有22组跳频图案，包括79个信道；红外线传输方法工作在850～950nm段，峰值功率为2W，使用4或16电平pulse-positioning调制技术，支持数据速率为1Mb/s和2Mb/s。
媒体访问控制（MAC）层使用载波侦听多路访问／避免冲突（CSMA／CA）协议。
由于在RF传输网络中冲突检测比较困难，所以该协议用避免冲突检测代替802.3协议使用的冲突检测，使用信道空闲评估（CCA）算法来决定信道是否空闲，通过测试天线口能量和决定接收信号强度RSSI来完成。
CSMA／CA使用RTS、CTS和ACK帧减少冲突。
数据加密与普通局域网的等同加密（WEP）算法一样，使用64位密钥和RC4加密算法。
使用IEEE802.11b标准的无线局域网带宽最高可达11Mbps，比两年前刚批准的IEEE802.11标准快5倍，扩大了无线局域网的应用领域。
IEEE802.11b使用的是开放的2.4GHz频段，不需要申请就可直接使用。
IEEE802.11b无线局域网与我们熟悉的IEEE802.3以太网的原理很相似，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，网络上所有终端都可以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，只能有一台终端抢到发言权，而其余工作站需要继续等待。
如果一旦有两台以上的终端同时发出信息，则网络中会发生冲突，冲突后这些冲突信息都会丢失，各终端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：
表1IEEE802.11b
功能
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
与以前的标准不同的是，802.11b只允许一种标准的信号发送技术。
weca将认证产品的互用性
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
安全性
内置式鉴定和加密
802.11b运作模式基本分为两种：
点对点模式和基本模式。
点对点模式是指无线网卡和无线网卡之间的通信方式。
只要PC插上无线网卡即可与另一具有无线网卡的PC连接，对于小型的无线网络来说，是一种方便的连接方式，最多可连接256台PC。
而基本模式是指无线网络规模扩充或无线和有线网络并存时的通信方式，这是802.11b最常用的方式。
此时，插上无线网卡的PC需要由接入点（AP）与另一台PC连接。
接入点负责频段管理及漫游等指挥工作，一个接入点最多可连接1024台PC（无线网卡）。
当无线网络节点扩增时，网络存取速度会随着范围扩大和节点的增加而变慢，此时添加接入点可以有效控制和管理频宽与频段。
当无线网络需要与有线网络互连，或无线网络节点需要连接和存取有线网的资源和服务器时，接入点可以作为无线网和有线网之间的桥梁。
随着无线IEEE802.11标准开始深入人心，各IC制造商开始寻求提供更为快速的协议和配置，其中，802.11g混合标准是无线局域网的最新宠儿，它既能适应传统的802.11b标准，在2.4GHz频率下提供每秒11Mbps数据传输率，也符合802.11a标准在5GHz频率下提供54Mbps数据传输率。
支持者声称802.11g标准一旦获得认可，它将有助于进一步推动802.11无线局域网飞速发展的势头。
下表为几种标准比较：
表2为几种标准比较
.
802.11b
802.11g
802.11a
HiperLAN/2
工作频段
2.4GHz
2.4GHz
5GHz以上
5GHz以上
传输带宽
11Mbps
22Mbps
54Mbps
54Mbps
2.2无线局域网的特点
下面从传输方式、网络拓扑、网络接口这三个方面来描述无线局域网的特点：
1.传输方式
传输方式涉及无线局域网采用的传输介质、选择的频段及调制方式。
目前无线局域网采用的传输介质主要有两种，即微波与红外线。
采用微波做为传输介质的无线局域网可分为扩频方式与窄带调制方式。
大多数的WLAN产品都采用了扩频技术。
扩频技术原先是军事通讯领域中使用的宽带无线通信技术。
使用扩频技术，能够使数据在无线传输中保持完整可靠。
并且确保同时在不同
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