无线局域网应用与方案设计书大学本科方案设计书.docx

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无线局域网应用与方案设计书大学本科方案设计书

辽宁警官高等专科学校毕业设计（论文）

无线局域网的应用与设计

系：

高职计算机系

专业：

学生：

指导教师：

完成日期：

2013年5月31日

辽宁警官高等专科学校毕业设计（论文）

无线局域网的应用与设计

总计毕业设计（论文）16页

表格1表

插图9幅

摘要

通常计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆，构成有线局域网。

但有线网络在某些场合要受到布线的限制：

布线、改线工程量大；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。

特别是当要把相离较远的节点联接起来时，架设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长,对正在迅速扩大的连网需求形成了严重的瓶颈阻塞。

WLAN就是解决有线网络以上问题而出现的，WLAN为WirelessLAN的简称，即无线局域网。

无线局域网是利用无线技术实现快速接入以太网的技术。

与有线网络相比，WLAN最主要的优势在于不需要布线，可以不受布线条件的限制。

本文介绍了如何简单组建WLAN无线网络,无线局域网的基本组成构架和优缺点，组建WLAN无线网络所需的软硬件和无线局域网在实际中的发展和应用,叙述它组建WLAN无线网络所必须的相关知识和要点。

简述无线网络的安全问题和解决方案。

本文讲述了在根据要求和规划选择组网方案。

最后设计一个具体的例子说明了组建WLAN无线网络的具体步骤。

浅析组建WLAN无线网络所需的硬件和方案。

关键字：

 无线局域网IEEE802.11n安全管理

Abstract

ComputernetworktransmissionmediumisusuallyrelymainlyoncopperorfibertoformawiredLAN.Butthecablenetworkcablinginsomecasesbelimitedto:

cabling,alteredlargeprojects;lineeasilydamaged;eachnodeinthenetworkcannotbemoved.Especiallywhenfarawayfromthephasenodeshouldjoinup,setupdedicatedcommunicationlinewiringconstructiondifficult,costly,time-consuming,theneedsoftherapidlyexpandingInternethasbecomeaseriousbottleneckcongestion.WLANoverwirednetworksisthesolutiontoproblems,WLANisshortforWirelessLAN,thatwirelessLAN.WirelessLANistheuseofwirelesstechnologyforfastaccesstoEthernettechnology.Comparedwiththewirednetwork,WLANdoesnotrequirewiringthemainadvantageis,youcannotwiringconditions.

ThisarticledescribeshowtosetupasimpleWLANwirelessnetwork,wirelesslocalareanetworkarchitectureandtheadvantagesanddisadvantagesofthebasiccomposition,formationofWLANhardwareandsoftwarerequiredforwirelessnetworksandwirelesslocalareanetworkinthedevelopmentandpracticalapplication,describeditnecessarytosetupWLANwirelessnetworkrelatedknowledgeandkeypoints.Descriptionofwirelessnetworksecurityproblemsandsolutions.Thispaperdescribestherequirementsandplanningoptionsunderthenetworkprogram.FinaldesignofaconcreteexampleofaWLANwirelessnetworksetuptheconcretesteps.OntheformationofWLANhardwarerequiredforwirelessnetworksandprograms.

Keywords：

WirelessLocalAreaNetwork（WLAN）IEEE802.11nsafetymanagement

前言

随着无线通信技术的广泛应用，传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求，于是无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）应运而生，且发展迅速。

尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络，但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟，正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。

无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。

从专业角度讲，无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信，并实现通信的移动化和宽带化。

通俗的讲，无线局域网就是在不采用网线的情况下，提供以太网互联功能。

广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性，促进了无线局域网技术的完善和产业化，已经商业化的802.11b网络也正在证实这一点。

随着802.11a网络的商用和其他无线局域网技术的不断发展，无线局域网将迎来发展的黄金时期。

日新月异的社会，在计算机市场，无线局域网又面对着怎样的挑战，未来会如何改变着人类社会呢？

第1章 综   述

无线局域网技术现状及其发展趋势无线局域网技术现状及其发展趋势无线局域网技术现状及其发展趋势无线局域网技术现状及其发展趋势移动计算网络基本上可以分为两种解决方案；广域解决方案和局域解决方案。

广域方案主要是依靠无线蜂窝数据通信网络和卫星通信网络作为移动计算的物理网；而在地域范围上受限制，但速率更高的移动解决方案是无线局域网。

无线局域网（WirelessLAN,以下简称WLAN）是90年代计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它提供了使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，并为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了潜在的手段。

自从1977年第1个民用局域网系统ARCnet投入运行以来，局域网以其广泛的适用性和技术价格方面的优势，获得了成功和迅速的发展，已成为数据网络领域中基于宿主机的最流行的网络连接形式。

进入90年代以来，随着个人数据通信的发展，功能强大的便携式数据终端以及多媒体终端的广泛应用，为了实现任何人在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由有线向无线，由固定向移动，由单一业务向多媒体发展，更进一步推动了WLAN的发展。

世界上第一个试验性无线局域网是1987年建立的，随后，在医疗、零售、机场等地方，出现无线局域网，各厂商的无线局域网不能互联，于是1990年11月成立IEEE802.11委员会，着手制定无线局域网标准，并于1997年6月制定出全球第一个无线局域网标准IEEE802.11。

IEEE802.11WLAN标准又使得不同供应商的产品具有了互操作性。

目前1Mbps和2Mbps的WLAN技术和产品已相当成熟，整个系统的实现成本也正逐渐下降。

但与以太网（10Mbps）相比，WLAN较慢的数据传输率成了其进一步发展的瓶颈。

为此，IEEEGroup又相继推出了新的高速标准802.11b和802.11a两个新标准,而且在前不久又推出了相当于前二者的混合标准802.11g，使得WLAN的速度又向前迈进了一大步。

欧洲电信标准化协会（ETSI）的宽带无线电接入网络（BRAN）小组着手制定Hiper（HighPerformanceRadio）接入标准，研究任务之一是HiperLAN标准，已推出HiperLAN1和HiperLAN2。

HiperLAN1对应1EEE802.11b，HiperLAN2与1EEE082.11a具有相同的物理层。

目前，在无线标准和规范方面，由不同厂商支持的不同标准和规范争夺激烈，主要有IEEE802.11家族、HomeRF、HyperLAN2以及蓝牙技术等，它们各有特点，其应用领域也不尽相同。

物竞天择，谁主沉浮？

目前，无线局域网仍处于众多标准共存时期。

每一标准的背后都有大公司或者大集团的支持。

在美国和欧洲，形成了几个互不相让的高速无线标准：

802.11b（也有称Wi-Fi）由3Com、Lucent、Apple、Cisco等公司支持，这个标准目前在北美非常流行；与其竞争的标准是由Intel、Proxim、Motorola、Compaq支持的HomeRF标准；美国IEEE创建了另外一种高速无线标准802.11a，比当前的802.11b技术快近5倍；欧洲电信标准委员会创建了一个很有竞争力的高速标准HyperLAN2，爱立信公司是主要的支持者，目前欧洲普遍采用HyperLAN2标准。

现在，没有人能够解决无线互联标准不统一的问题，主要是因为行业发展太快而标准跟不上，造成标准“百花齐放”。

有专家估计，最坏的情况是北美使用802.11a标准而欧洲使用HyperLAN2标准。

据悉，Intel、Microsoft和Compaq公司就下一代无线标准成立了一个机构，试图把欧美双方拉到一起，解决他们在标准上的分歧。

还有有一种说法，将来无线联网的标准都会归结到“蓝牙”。

虽然多种标准并存，但并没有制约产业的迅速发展，原因是，目前无线局域网一般还不能单独应用，只是作为局域网的备用或补充。

就像宽带接入市场有ADSL、ISDN、CableModem等接入方式并没有妨碍用户的宽带上网一样，同一个局域网中很少会用到不同标准的无线局域网，因此，不存在不同标准的WLAN之间互连的问题。

从这个意义上来说，各大厂商坚持推出自己的产品和标准有其自身的道理，一般来讲，统一标准的产生都滞后于产品和市场，谁家的产品市场覆盖面最广，谁就有可能成为事实的标准。

另外值得一提的是，目前在中国大陆市场中推得比较成功的无线局域网产品，如Cisco和3Com的产品，均是支持802.11b协议。

在世界大学生运动会上和在ＡＰＥＣ会议期间，802.11b都有成功的运用，这是否预示着802.11b会成为中国的主流无线局域网标准呢？

无线局域网的发展过程可以用“更快、更便宜”来形容。

无线局域网技术已经相当成熟:

速率从1Mbps增长到了54Mbps。

但这还仅仅是个开始:

无线局域网的标准出现也就是四个年头，高速无线局域网标准才刚刚度过其两周岁生日。

随着标准的发展与无线网络产品的成熟，局域网能够覆盖有线网络所无法顾及的领域,它能够用传统联网成本的一个零头来进行高速连接。

当然，无线局域网会在实用中发展，肯定不断还会有新的技术出现，如ATM无线局域网。

总之，无线局域网应用广、市场大,前景不可估量。

第2章无线局域网的整体介绍

2.1无线局域网及基本组成构架

2.1.1无线局域网（WirelessLAN,WLAN）

无线局域网，英文名称是WirelessLocalAreaNetworks，缩写就是WLAN，就是利用无线电波、光线等作为信息传输的媒介所构成的局域网络，因此无线局域网络能利用简单的存取架构让用户通过它，达到随心接收信息的理想境界。

无线网络在一定程度上克服了有线网络必须依赖的网线的限制。

这样一来，你可以坐在家里或者学校的任何一个角落，抱着你的笔记本电脑，享受网络的乐趣，而不像从前那样必须要迁就于网络接口的布线位置。

这样你的办公环境也不会被一根根的网线弄得乱七八糟了。

图2-1与2-2所示，为无线网络在生活中的典型应用。

通常计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆,构成有线局域网。

但有线网络在某些场合要受到布线的限制：

布线、改线工程量大；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。

特别是当要把相离较远的节点联结起来时,敷设专用通讯线路布线施工难度之大,费用、耗时之多,实是令人生畏。

这些问题都对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞,限制了用户联网。

WLAN就是解决有线网络以上问题而出现的。

WLAN利用电磁波在空气中发送和接受数据,而无需线缆介质。

WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps,传输距离可远至20km以上。

无线联网方式是对有线联网方式的一种补充和扩展,使网上的计算机具有可移动性,能快速、方便的解决以有线方式不易实现的网络联通问题。

无线局域网（WLAN）与有线局域网通过铜线或光纤等导体传输不同的是，无线局域网使用电磁频谱来传递信息。

它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。

无线网络用于一些布线困难、上网设备经常移动的环境，及搭建临时性的网络。

无线网络因其自身的优越特性被作为有线网络的补充技术被广泛的应用。

2.1.2无线局域网的基本组成构架

（1）无线局域网的组成

无线网络的硬件设备主要包括4种：

即无线网卡、无线接入节点（下称无线AP）、无线路由器。

当然，并不是所有的无线网络都需要这4种设备。

事实上，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。

只有实现Internet接入时，才需要无线路由器。

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，从而扩大无线网络的覆盖范围。

医院的无线局域网，通常选择无线接入点。

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，一个无线AP最多可以支持多达80台无线网络设备同时接入，推荐数量为30台。

　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，常见的组成方式有3种：

点对点型、点对多点型、和混合型。

点对点型常用于固定的要联网的两个位置之间，是无线联网的常用方式，使用这种联网方式建成的网络，优点是传输距离远，传输速率高，受外界环境影响较小。

点对多点型常用于有一个中心点，多个远端点的情况下。

其最大优点是组建网络成本低、维护简单；其次，由于中心使用了全向天线，设备调试相对容易。

该种网络的缺点也是因为使用了全向天线，波束的全向扩散使得功率大大衰减，网络传输速率低，对于较远距离的远端点，网络的可靠性不能得到保证。

混合型用于所建网络中有远距离的点、近距离的点，还有建筑物或山脉阻挡的点。

在组建这种网络时，综合使用上述几种类型的网络方式，对于远距离的点使用点对点方式，近距离的多个点采用点对多点方式，有阻挡的点采用中继方式。

（2）无线局域网的拓扑结构

WLAN有2种主要的拓扑结构，即自组织网络（对等网络，即人们常称的AdHoc网络）和基础结构网络（infrastructurenetwork）。

自组织型WLAN是一种对等模型的网络，它的建立是为了满足暂时需求的服务。

自组织网络由一组有无线接口卡的无线终端，特别是移动电脑组成。

这些无线终端以相同的工作组名、扩展服务集标识号（ESSID）和密码以对等的方式相互直连，在WLAN的覆盖范围之内，进行点对点或点对多点之间的通信。

基础结构型WLAN利用了高速的有线或无线骨干传输网络。

在这种拓扑结构中，移动节点在基站（BS）的协调下接入到无线信道。

2.2无线局域网的的基本设备简介

2.2.1无线路由器

无线路由器是带有无线覆盖功能的路由器，它主要应用于用户上网和无线覆盖。

市场上流行的无线路由器一般都支持专线xdsl/cable，动态xdsl，PPTP四种接入方式，它还具有其它一些网络管理的功能，如dhcp服务、nat防火墙、mac地址过滤等等功能

无线路由器（WirelessRouter）好比将单纯性无线AP和宽带路由器合二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等等，而且还包括了网络地址转换（NAT）功能，可支持局域网用户的网络连接共享。

可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入。

无线路由器可以与所有以太网接的ADSLMODEM或CABLEMODE直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器等局域网方式再接入。

其内置有简单的虚拟拨号软件，可以存储用户名和密码拨号上网，可以实现为拨号接入Internet的ADSL、CM等提供自动拨号功能，而无需手动拨号或占用一台电脑做服务器使用。

此外，无线路由器一般还具备相对更完善的安全防护功能。

无线路由器是带有无线覆盖功能的路由器，它主要应用于用户上网和无线覆盖。

市场上流行的无线路由器一般都支持专线xdsl/cable，动态xdsl，PPTP四种接入方式，它还具有其它一些网络管理的功能，如dhcp服务、nat防火墙、mac地址过滤等等功能

无线路由器（WirelessRouter）好比将单纯性无线AP和宽带路由器合二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等等，而且还包括了网络地址转换（NAT）功能，可支持局域网用户的网络连接共享。

可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入。

无线路由器可以与所有以太网接的ADSLMODEM或CABLEMODE直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器等局域网方式再接入。

其内置有简单的虚拟拨号软件，可以存储用户名和密码拨号上网，可以实现为拨号接入Internet的ADSL、CM等提供自动拨号功能，而无需手动拨号或占用一台电脑做服务器使用。

此外，无线路由器一般还具备相对更完善的安全防护功能。

2.2.2AP控制器

接入控制器（AC）在WLAN与Internet之间起到网关功能，将来自不同接入点的数据进行汇聚、接入Internet。

AC比AP更高级，在无线网络中担任管理者的角色，AC还要充当客户端完成有线网络中的一系列功能（例如鉴权，认证等等）。

但是AC并不是一种在802.11协议族中规定的WLAN设备，而是作为具体应用中对协议的补充，因此在只使用少量AP的小规模无线网络中，采用昂贵的AC设备是很不经济的。

2.2.3无线AP

无线AP是“无线访问点”或“无线接入点”，它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。

无线AP的覆盖范围是一个向外扩散的圆形区域，AP相当于一个无线集线器（HUB），接在有线交换机或路由器上，为它连接的无线网卡从由器那里分得IP。

无线AP不仅包含单纯性无线接入点（无线AP），也同样是无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称，如图2-3。

各种文章或厂家在面对无线AP时的称呼目前比较混乱，但随着无线路由器的普及，目前的情况下如没有特别的说明，我们一般还是只将所称呼的无线AP理解为单纯性无线AP，以示和无线路由器加以区分。

它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。

单纯性无线AP亦可对装有无线网卡的电脑做必要的控制和管理。

单纯性无线AP即可以通过10-1000BASE-T（WAN）端口与内置路由功能的ADSLMODEM或CABLEMODEM（CM）直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器再接入有线网络。

作为无线网络中重要的环节无线接入点、无线网关也就是无线AP（AccessPoint），它的作用其实就类似于我们常用的有线网络中的集线器。

在那些需要大量AP来进行大面积覆盖的公司使用得比较多，所有AP通过以太网连接起来并连到独立的无线局域网防火墙。

但同时由于其一般专用无线AP都不带额外的局域网接口，使其应用范围较窄。

2.2.4无线网卡

无线网卡是终端无线网络的设备，是无线局域网的无线覆盖下通过无线连接网络进行上网使用的无线终端设备。

具体来说无线网卡就是使你的电脑可以利用无线来上网的一个装置，但是有了无线网卡也还需要一个可以连接的无线网络，如果你在家里或者所在地有无线路由器或者无线AP的覆盖，就可以通过无线网卡以无线的方式连接无线网络可上网。

无线网卡的工作原理是微波射频技术，笔记本目前有WIFI、GPRS、CDMA等几种无线数据传输模式来上网，后两者由中国移动和中国联通来实现，前者电信或网通有所参与，但不多主要是自己拥有接入互联网的WIFI基站（其实就是WIFI路由器等）和笔记本用的WIFI网卡。

要说基本概念是差不多的，通过无线形式进行数据传输。

无线上网遵循802.1q标准，通过无线传输，有无线接入点发出信号，用无线网卡接受和发送数据。

按照IEEE802.11协议，无线局域网卡分为媒体访问控制（MAC）层和物理层（PHYLayer）在两者之间，还定义了一个媒体访问控制-物理（MAC-PHY）子层（Sublayers）。

MAC层提供主机与物理层之间的接口，并管理外部存储器，它与无线网卡硬件的NIC单元相对应。

物理层具体实现无线电信号的接收与发射，它与无线网卡硬件中的扩频通信机相对应。

物理层提供空闲信道估计CCA信息给MAC层，以便决定是否可以发送信号，通过MAC层的控制来实现无线网络的CCSMA/CA协议，而MAC-PHY子层主要实现数据的打包与拆包，把必要的控制信息放在数据包的前面。

IEEE802.11协议指出，物理层必须有至少一种提供空闲信道估计CCA信号的方法。

无线网卡的工作原理如下：

当物理层接收到信号并确认无错后提交给MAC-PHY子层，经过拆包后把数据上交MAC层，然后判断是否是发给本网卡的数据，若是，则上交，否则，丢弃。

如果物理层接收到的发给本网卡的信号有错，则需要通知发送端重发此包信息。

当网卡有数据需要发送时，首先要判断信道是否空闲。

若空，随机退避一段时间后发送，否则，暂不发送。

由于网卡为时分双工工作，所以，发送时不能接收，接收时不能发。

无线网卡标准：

1.IEEE802.11a：

使用5GHz频段，传输速度54Mbps，与802.11b不兼容；

2.IEEE802.11b：

使用2.4GHz频段，传输速度11Mbps；

3.IEEE802.11g：

使用2.4GHz频段，传输速度54Mbps，可向下兼容802.11b；

4.IEEE802.11n（Draft2.0）：

用于Intel新的迅驰2笔记本和高端路由上，可向下兼容,传输速度300Mbps。

第3章WLAN协议——ieee802.11（b，g，n）协议介绍

无线局域网协议众多，最初IEEE802.11标准于1997年6月公布，是第一代无线局域网标准。

目前的主流标准是IEEE802.11g工作在2.4GHz频段，IEEE802.11

IEEE802.11是第一代无线局域网标准之一，速率最高只能达到2Mbit/s。

该标准定义了物理层和媒体访问控（MAC