无线互联网接入案例设计与实现.docx

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无线互联网接入案例设计与实现

无线互联网接入案例设计与实现

学院：

专业：

姓名：

指导老师：

计算机学院

计算机科学与技术

黄贺泉

学号：

职称：

100201011024

雷剑刚

讲师

中国·珠海

二○一四年五月

诚信承诺书

本人郑重承诺：

本人承诺呈交的毕业设计《无线互联网接入案例设计与实现》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

本人签名：

日期：

年月日

无线互联网接入案例设计与实现

摘要

随着时代的飞速发展，物质和生活水平得到大幅度提升。

电脑、手机等电子设备在每一个家庭都成了习以为常的物品，而且伴随科学技术的发展，一些无线联网设备、软件被开发出来，随之也加大了人们对网络的依赖性。

传统依靠网线才可以连接的互联网网络已经不够满足人们日益增长的需求了，并且这也在一定的程度上加速了无线互联网的诞生和发展。

本文主要介绍了无线互联网的概念及其重要性、无线互联网的组成及其发展、无线互联网的技术特点、以及案例为校园无线网络的设计与实现。

无线互联网是以无线电波为介质，由于其不受网线的约束，减少了设计和施工的难度，所以现在使用无线互联网越来越普及。

本设计以校园网无线网络为例，在学校的一些需要用到的位置搭建无线互联网，如课室、体育馆和图书馆等临时性应用需求，有线网络难以满足以上的要求，而无线网络就可以比较方便地解决以上问题，所以采用我的是CiscoPacketTracer进行搭建网络拓扑图。

无线互联网接入在很多企业、校园等网络建设中具有非常现实的意义。

关键词：

CiscoPacketTracer；无线网络接入；案例设计；校园无线网络

WlanaccessandImplementationCase

Abstract

Withtherapiddevelopmentofthetimes,thematerialandqualityoflifeimprovedsignificantly.Computers,mobilephonesandotherelectronicdevicesineveryhouseholditemshavebecomeaccustomedto,butwiththedevelopmentofscienceandtechnology,somewirelessnetworkingequipment,softwarehasbeendeveloped,alongwithalsoincreasedthedependenceofpeopleonthenetwork.TraditionalrelyontheInternetcanconnectanetworkcablehasbeeninsufficienttomeetthegrowingneedsofpeople,andtheaccelerationofthebirthanddevelopmentofwirelessInternetwhichhastoacertainextent.ThispaperdescribestheconceptandimportanceofwirelessInternet,wirelessInternetcompositionanddevelopment,technicalfeatureswirelessInternet,aswellascasesforthedesignandimplementationofthecampuswirelessnetwork.

WirelessInternetisthemediumofradiowavesisduetotheconstraintsoftheirsubjectlines,reducingthedifficultyofdesignandconstruction,itisnowbecomingincreasinglypopularuseofwirelessinternet.Thedesignofthecampusnetworktoawirelessnetwork,forexample,tobuildawirelessInternetinsomeneedtousethepositionoftheschool,suchasclassrooms,gymnasiumsandlibrariestemporaryapplications,wirednetworkscannotmeettheaboverequirements,andthewirelessnetworkwillbeabletocompareeasytosolvetheaboveproblems,soIwasusingCiscoPacketTracerbetobuildthenetworktopology.WirelessInternetaccesshasaveryrealsenseinmanybusinesses,schoolsandothernetworkconstruction.

Keywords:

CiscoPacketTracer;wlan;casedesign;thecampuswireless

1前言

20世纪末，个人计算机因为互联网的兴起变成热门商品。

网络技术的不断更新改进，加上服务内容的日新月异，人们越来越需要及时获取最新的消息资讯，使得上网变成一种全球流行且不可缺少的活动。

而能够摆脱网线的约束，让网上最新的内容能够随时随地传递到使用者的手中成了当务之急。

在现在的网络时代里，最流行最关键的三个方面就是无处不在、随时随地、快速的无线网络。

在另一方面，随着无线上网，办公以及家庭信息推广和互联网的普及发展，个人电脑和网络外设增加，迫切需要建立可以随时随地都可以上网的宽带无线网络。

无线互联网顺时应势，飞速发展。

它结合了有线互联网的所有优点，并且成为现代社会的一道亮丽的风景线，适合时代的发展。

现在能够随时都可以进行无线互联网接入愈发显得越来越重要了，本设计是会在学校的一些需要用到的位置搭建无线局域网。

特别如教室、图书馆和体育馆等临时性应用需求，有线网络难以满足随时搭建的需求，而无线网络可以相对容易地解决这些问题，在设计中我使用了CiscoPacketTracer来进行模拟搭建校园无线互联网络。

无线互联网在当今时代，愈发体现其重要性和普遍性，所以在校园网络建设中，加入无线互联网的搭建是具有非常现实的意义。

1.1无线互联网的概述

无线互联网，就是使用无线电波作为信息传输媒介构成的无线局域网，与有线网络的用途十分类似，其最大的区别就在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代传统的网线，无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。

无线局域网是使用IEEE802.11b,IEEE802.11a,IEEE802.11g等标准所构成的互联网网络，其传输数据速率达到中高，传输距离中等。

它具有传统互联网技术的所有功能和优势，却没有网线的限制。

就应用层面来讲，无线局域网的用途和有线网络的用途完全一样，两者的最大区别就在于网络传输的媒介不同。

无线互联网不仅可以作为有线互联网的一种延伸和补充，而且还可以与有线网络环境互为备份。

它采用了射频技术，以取代以往使用双绞线所构成有线互联网网络，并且继承了以往有线互联网的全部功能。

网络所需的基础设施不需再埋在地下或隐藏在墙壁里，而且可以随需要来进行移动或变化。

无线互联网可以达到随时随地都可以连接上互联网网络的理想状态。

2无线局域网的技术原理

无线互联网是由计算机网络，并结合无线通信技术的产物。

通常来说，凡是使用无线传输的计算机网络都可称为无线网络。

从无线局域网到蓝牙、从红外线到移动通信，所有的这一切都是无线网络的应用案例。

无线互联网不需要采用传统电缆线来提供传统有线局域网的所有功能，网络所需的基础设施也不需要埋在地下或隐藏在墙里，随着网络能够随着实际需要移动或变化。

说得通俗点，就是局域网的无线连接形式，也就是无线局域网，我们经常看到的WLAN就是指无线网络。

使用者可以摆脱网线的限制，使用无线网络来接入互联网。

无线互联网的传输原理和普通有线网络一样，还是采用了ISO/RM的七层网络模型。

不同的是，在模型的“物理层”和“数据链路层”中，使用了无线的传输方式。

虽然各种不同类型的无线网络的标准和规范并不统一，但其传输方式来看，都是以下这两种之一：

是无线电波方式或者是红外线方式。

使用无线电波来进行信息传输，不仅覆盖范围大、发射功率强，而且还具有隐蔽性、保密性等特点，而且不会干扰到同频的系统，具有很高的可用性，所以现在的计算机无线互联网基本都是使用此种方式。

2.1无线局域网的特点

选择无线局域网有什么特点？

或者说，选择采用无线局域网有什么好处？

因为在于它目前有以太网的传输速率。

另外，无线高速IEEE标准还简化了网络管理的工作流程和技术支持部门，并确保具有与其他基于IEEE标准的无线产品的互操作性。

无线局域网技术具备经济和自由配置所需设备的特点，尤其是适合于不可预知的变化与发展的应用环境中。

一些常用的无线网络包括以下三点：

（1）便携式计算：

可以安排必要的资源到所需的地方，而不需要每一台计算机或每一个办公室之间的都用硬线连接。

使用无线局域网技术，只要任何一间教室或办公室里有一条能够上网的网线连接到无线访问点，它就能提供给多个无线设备连接上无线互联网的能力。

（2）灵活的、移动互联网接入能力：

对众多试图提供独特的互联网与电子邮件访问能力的公司或者企业来说，传统的有线技术，有极大的成本约束，而采用无线网络就不必有这些担忧，并有能力向工作人员提供无线互联网网络访问能力。

（3）远程站点和设备的结合：

无线技术可用于连接以太网网络的硬件，提供远程站点和用户快速集成。

我们只需花费少量的铺设电缆好挖沟成本或者按月付费方式来支付一定的使用费用，就可以使用这种技术来提供连接，或更换各建筑物间的硬接线连接。

单点或多点无线连接，不仅要能够服务于办公室、教学区、体育馆、咖啡厅，甚至图书馆等需要我网络的公用设施，而且还可支持全区信息内容和教学网络。

无线技术还能够一些企业不必使用电缆或专用线路，共享一条连接到互联网的高速链路。

更快的Internet访问速度增强了校园综合能力，而且极大地降低了铺设网线线路的费用，从而节约了铺设线路的成本。

另外，它具有方便安装和配置的特点，甚至可在一天之内安装完毕。

无线局域网不仅作为传统有线网的继承和延伸，在某些环境中还可以说是替代了传统的有线网络。

因为对比于传统的有线网络，无线局域网的显著特点包括：

（1）移动性：

在一定区域内，只要在连接无线网络的用户在此区域内无论什么地方都可以实时的访问到网络信息。

（2）安装方便：

无线局域网的安装和搭建很方便、快捷、简单，它不需要施工许可证，也不需要布线或开挖沟槽。

它的安装时间与安装传统有线网络的时间相比少了许多，而且设置非常方便。

（3）覆盖范围广：

在传统的有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。

而无线局域网的通信范围，可以不受限制与环境条件，并大大拓宽了网络的传输范围。

（4）节约成本：

由于有线网络缺乏布线和搭建的灵活性，设计时需要设计者考虑到未来可能的发展，所以往往导致大量利用率较低的预设信息点。

而一旦网络发展超出了设计规划，又要花费更多的成本来进行网络改造。

而无线局域网布线接点位置则不受限制，有与传统互联网无法比拟的灵活性，以避免或减少这些情况的发生。

（5）容易扩展：

有各种各样的无线局域网配置方式，可以灵活根据需要进行选择。

它不仅能适用于只有几个用户的小型网络，甚至还能适用上千个用户的大型网络，并且能够提供有线网络无法提供的方便特性。

（6）传输速率高：

无线局域网的数据传输速率目前能够最快可以达到11Mbit/s。

此外，无线局域网具有的抗干扰能力强、而且网络安全性好。

对于有线互联网中的诸多安全问题，在无线局域网上基本是可以避免。

并且相对于有线网络，无线局域网设置、配置和维护更加容易，一般计算机工作人员都拥有对无线网络的管理能力。

2.2无线局域网安全技术

在建设和无线局域网的设计之初，应首先充分考虑其安全性。

常见的无线局域网安全技术有以下几种:

1.服务集标识符（SSID）

通过多个无线接入点AP设置不同的服务集标识符，并要求无线工作站出示正确的服务集标识符可以访问AP，这样就可以允许不同群组的用户接入访问，并对资源的访问权限进行区分限制。

2.物理地址（MAC）过滤

因为每一个无线工作站的网卡具有一个唯一的物理地址，所以可以在AP中手工设置维护一组允许访问的MAC地址列表，来实现物理地址过滤。

3.有线等效加密（WAP）

使用链路层的RC4对称加密技术，用户的密钥必须与AP的密钥相同时才能获准存取网络的资源，从而防止未被授权用户的监听以及非法用户的访问。

4.计算校验和（CheckSumming）

（1）对输入数据完整性校验和计算。

（2）将得到的输入数据和计算出的校验和与所获得的加密数据的新的组合，也把它称之为明文，明文作为下一步加密过程的输入。

（3）将24位的初始化向量和40位的密钥连接进行校验和计算，得到一个64位的数据。

（4）将刚才获得的这个64位的数据输入到虚拟随机数发生器中，它会对初始化向量和密钥的校验和计算值进行加密计算。

（5）经过校验和计算的明文与虚拟随机数产生器的输出密钥流进行按位异或运算获得加密后的信息，即密文。

2.2.1无线局域网安全隐患

分析不同的安全措施下的隐患：

1．服务集标识符（SSID）是一个简单的口令，只能提供一定的安全；而且如果该AP被配置成向外广播其SSID，则安全水平将下降。

2.物理地址（MAC）过滤要求AP中的MAC地址列表必需随时更新，可扩展性差;而且MAC地址在理论上还可以伪造，因此这也是属于较低级别的授权认证。

3.有线对等加密（WEP）提供了40位（有时也称为64位）或128位长度，但是它仍然有许多缺陷，如服务区，供所有用户都共享一个密钥，一个用户丢失钥匙将使整个网络不安全。

3.设计案例

校园无线局域网设计的设计案例包括一所校园内含有行政楼、实验楼、餐厅、教学楼、图书馆、体育馆、教工宿舍、学生宿舍等。

而且该学校已经拥有相当成熟的有线网络，但随着教师和学生对移动办公需求的不断增强，原有的有线网络已无法满足。

所以该校园计划采用无线网络是对校园原有的有线网络的进行补充，以满足移动办公、教学、生活等需求。

3.1需求分析

校园无线网络是落实信息化校园的重要一步,作为对有线网络的补充和扩充,无线网络能够与学校现有的骨干网络实现最大化的兼容。

现在无线网络在技术上已日益成熟,有着非常光明的前途,在教育中的应用将会有更引人入胜的前景。

在此设计中，使用WEB+DHCP的方式进行认证。

使用认证方式，用户不需要手工配置相关参数，用户只需网卡设定为通过DHCP自动获得即可，而且不需要安装任何客户端软件，用户的更加方便，非常适用对于具备基本计算机知识的学生和教师。

与此同时，使用无线网络控制器可以控制用访问的时间段，诸如在教学时间可以允许用户连接上网络，并在非教学期间将不会被允许该使用网络，以便可以更好地和有效地利用网络设施和资源，同时实现了校园无线网络的目的是在最大程度上是为教学活动提供服务。

3.2无线局域网的主要设备和拓扑结构

无线局域网基本设备包括：

无线网卡、无线路由器和无线接入点，几乎所有的无线网络产品都配有无线发射/接收功能，并且通常是一机多用。

无线局域网的拓扑结构主要有两种类型：

无中心拓扑和有中心拓扑。

根据无线接入点AP的不同功用，无线局域网就可以实现不同的构建无线网络的方式。

3.2.1主要设备介绍

1．无线接入点

无线接入点（AccessPoint），通常被称为AP，也被称为无线访问点。

它无线网络中最中心的设备。

无线路由器、无线交换机和无线网桥等设备都是无线接入点定义的延伸，因为它们所提供的最基础功能仍是无线接入。

接入点通常是连接到标准以太网线连接到有线主干线路上，并通过内置或外置天线与无线设备进行网络通信。

2．无线路由器

无线路由器是一种带路由功能的无线接入点，它往往在家庭和小企业中经常应用。

无线路由器具备无线AP的所有功能，比如支持DHCP、防火墙、支持WEP/WPA加密安全等等，另外还包括了一些路由器的功能，比如网络地址的转换功能，可以通过无线路由器来实现不同网段数据之间的无线传输，如ADSL或宽带的实现无线共享接入。

无线路由器通常还是含有一个定量端口的交换机，可以连接上若干台电脑的有线网卡，从而实现有线和无线网络的顺利过渡。

3．无线网卡

使用无线网络接入技术的网卡都统称为无线网卡，它们是操作系统与天线之间用于创建无线网络之间的接口，用来创建无线网络连接。

它的接口一般有USB、PCMCIA、PCI和MINI-PCI、CF/CFII等形式。

Mini-PCI是内置无线网卡的笔记本电脑里的无线网卡，大多数笔记本电脑都采用这种无线网卡。

其优点是无需占用PC卡或USB插槽，无线网卡的笔记本电脑有些是直接焊接在主板上的芯片上。

CF无线网卡适用于PDA，PPC和其他移动设备或存储卡，其特点是体积小，在设备上直接插入终端上。

大多数的CF卡现在使用II型（CFII）接口。

此外，蓝牙网卡应该也算是一个无线网卡。

3.2.2网络拓扑结构

在设计和构建的无线局域网中，使用的设备是它的重要硬件基础。

而且无线局域网设备有很多，而且在实际的产品设计和开发过程中，产品供应商继续为这些设备提供新的功能。

往往一种产品的形态，在不同的环境和配置下会表现不同的功能。

在不同的应用中，也会需要用到不同的设备。

一个简单的无线局域网，通常包括无线局域网客户端和无线局域网基站。

无线局域网客户端的功能作用是与无线基站进行管理关联，使设备具有无线接入功能并且还能接入到无线局域网中进行通信，它包含了多种类型的设备，其中最常见的就是具有各种接口类型的无线网卡。

无线局域网基站设备是指设备在网络拓扑结构的中心位置，通常按功能划分为无线局域网接入点、无线局域网桥、无线局域网路由器。

现在无线局域网的组网方式主要有五种组网方式：

分别是点对点模式、基础架构模式、多AP模式、无线网桥模式和无线中继器模式。

（1）点对点模式也称为AdhoC模式，这就是要求任何两个无线客户端之间的网络可以直接通信，所有的无线网络客户端的地位平等，不需设置任何中心控制节点。

每一个无线客户端均配有无线网卡，但不连接到接入点和有线网络，而是通过无线网卡相互间进行网络通信。

点对点中的一个无线客户端必须能同时观察到网络中的其他无线客户端，否则就认为网络中断。

它主要用在没有基础设施的地方，可以快速而轻松地建无线局域网。

点对点模式的组网模式如图3.1所示。

图3-1点对点模式

（2）基础架构模式是现在最常见的一种网络设计架构，这种设计架构包含一个接入点和多个无线终端，接入点一方面可以通过电缆连线与有线网络建立连接，一方面可以通过无线电波与无线终端连接，实现了无线终端之间的通信，以及无线终端与有线网络之间的网络通信。

基础架构网络的组网模式如图3-2所示。

该图由无线访问点（AP），无线工作站以及分布式系统组成，覆盖的区域称基本服务区。

无线接入点用于在无线工作站和有线网络之间接收、缓存和转发数据，所有的无线通讯都经过AP完成。

无线接入点通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖范围是上百米的半径。

实现了AP可以连接到有线网络，实现无线网络和有线网络的网络互联。

无线接入点的无线和有线网络之间使用的接收站，数据缓存和转发各AP的无线通信已经完成。

无线接入点通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖了几百米的半径。

AP可以连接到有线网络，无线网络和有线网络互联的网络。

图3-2基础架构模式

（3）多AP模式是指由多个AP以及连接它们的分布式系统组成的基础构建模式网络，也称为扩展服务区。

在扩展服务区中的每个接入点，都是一个独立的无线网络基本服务区，所有AP共享同一个扩展服务区标示符。

虽然在802.11标准中并没有定义分布式系统，但大多指的是以太网。

相同扩展服务区标示符的无线网络间可以进行互通，不同扩展服务区标示符的无线网络形成逻辑子网。

该模式的组网模式如图3-3所示。

图3-3多AP模式

（4）无线网桥模式，使用一对AP来连接的两个有线或者无线局域网网段。

无线网桥模式的组网如图3-4所示。

图3-4无线网桥模式

（5）无线中继器模式是利用无线中继器在通信路径的中间转发数据，从而延伸系统的覆盖范围。

无线中继器模式组网如图3-5所示。

图3-5无线中继器模式

4.案例实现

4.1拓扑图结构网设计

图4-1网络拓扑图网

4.2地址规划

为了进一步提高IP地址的效率，引入了子网的概念。

一个网络划分为多个子网：

使用主机借用的方式，从主机位最高位开始借位变成新的子网位，剩余部分仍然是主机位。

这使得IP地址的结构为三个层次，分别是地址结构：

网络位，子网位和主机位。

采用这种分层结构，便于IP地址分配和管理，它的使用关键在于选择合适的层次结构。

子网的划分主要是根据子网掩码来区分的，掩码的作用就是用来告诉电脑把一个主网划分为多少个子网，以及每个子网中的主机数目。

具体规划看下图。

地址规划

部门

所属VLAN

网关

子网掩码

信息中心

VLAN100

10.10.10.1

255.255.255.0

行政楼

VLAN101

10.10.11.1

255.255.255.0

实验楼

VLAN102

10.10.12.1

255.255.255.0

餐厅

VLAN103

10.10.13.1

255.255.255.0

教学楼

VLAN104

10.10.14.1

255.255.255.0

图书馆

VLAN106

10.10.16.1

255.255.255.0

体育馆

VLAN107

10.10.17.1

255.255.255.0

教工宿舍

VLAN108

10.10.18.1

255.255.255.0

学生宿舍

VLAN109

10.10.19.1

255.255.255.0

代表互联网

255.255.255.0

4.3路由器配置

需要配置R1和R2的路由器配置。

R1就是校园网的出口路由器，R2是运营商路由器。

R1-校园网-出口路由器

spanning-treemodepvst

!

interfaceFastEthernet0/0

ipaddress202.100.86.98255.255.255.0|学校出口路由器wan口地址

ipnatoutside|指定nat的出口

duplexauto

speedauto

!

interfaceFastEthernet0/1

ipaddress10.10.9.2255.255.255.0|内网地址

ipnatinside|指定nat进口

duplexauto

speedauto

interfaceEthernet0