计算机网络技术学习单元无线局域网组建任务PPT课件

1、引例描述龙华校园网有线部分施工已经接近完成，小张在这一阶段协助徐工完成了不少基础配置工作，对交换机、路由器在局域网中的关键作用有了清晰的认识。根据计划，徐工安排小张做一些无线接入AP的设置工作。对小张来说，无线局域网络的搭建是一个全新的概念，传输介质、通信信道、网络协议等都与有线网络不同。徐工就这些方面给小张做了介绍，并安排他除了AP接入的任务之外，再自行建一个无线Ad-Hoc网络，体会不同类型无线局域网的差异和用途。如图4-1所示。第1页/共43页4.1 无线传输介质第2页/共43页4.1 无线传输介质电磁频谱 根据国际电信联盟ITU依据波长给出的命名，较早得到使用的术语LF、MF和HF分别

2、是指低频、中频和高频。后来被广泛使用的术语VHF、UHF、SHF、EHF和THF分别为甚高频、超高频、特高频、极高频和巨高频。第3页/共43页4.1 无线传输介质电磁频谱第4页/共43页4.1 无线传输介质电磁频谱第5页/共43页4.1 无线传输介质无线电 无线电（radio）是频率介于3KHz1GHz的电磁波，传输不限制特定方向，是全方向的，而且它的穿透力强，即便传输路径中有障碍物，也可以照常通信，因此被广泛应用在无线网络上。目前大部分的无线网络都使用无线电波作为传输介质。第6页/共43页4.1 无线传输介质微波 微波（Microwave）是频率介于1300 GHz的电磁波，相较于无线电，微

3、波的频率范围较宽，速率较快，不过无线电是全向的，而微波是单项的，只能在某个方向上传输信号。收发双方的设备天线必须精准对焦，使用点对点的直线传输方式，即通信的相邻两端通过建设微波塔，并在可见的同一条线上，如图4-5所示。第7页/共43页4.1 无线传输介质红外线 红外线（infrared）是频率介于300GHz400THz的电磁波，无法穿透墙壁，会受到障碍物阻隔或光源干扰，但不会受到电磁干扰，正因为这些特点，红外线被广泛应用于短程通信。第8页/共43页4.1 无线传输介质传输技术 1. 跳频扩频（FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum） 跳频扩频技术中，发

4、射器以每秒几百次的速率从一个频率跳到另一个频率，如图4-7所示。第9页/共43页4.1 无线传输介质传输技术 2. 直接序列扩频（DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum） 直接序列扩频技术使用了一个码片序列，并且将数据信号扩展到一个很宽的频段上，可以使多个信号共享一个频段的频谱，如图4-8所示。第10页/共43页4.1 无线传输介质传输技术 3. 正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing） 在数字数据传输时，为提高效率，把频谱分成没有保护带的信道，信道之间彼此正交，如图4-9所示，不会产生干

5、扰，提高了传输效率，这种技术称为正交频分复用。第11页/共43页4.2 IEEE 802.11 IEEE 802.11工作组成立于1990年，专门致力于无线LAN，开发无线局域网MAC协议和物理媒体规范。1997年6月，IEEE 推出IEEE 802.11无线局域网（Wireless LAN）工业标准。此后这一标准又不断得到补充和完善，形成IEEE 802.11x的标准系列。IEEE 802.11x标准是现在无线局域网的主流标准。第12页/共43页4.2 IEEE 802.11IEEE 802.11体系结构 1. 基础架构网络 最常见的是基础架构网络，它把客户端（比如笔记本电脑或者智能手机），

6、连接到另一个网络（比如公司内网或者Internet），如图4-10所示。第13页/共43页4.2 IEEE 802.11IEEE 802.11体系结构 1. 基础架构网络 无线接入点（AP，Access Point） 基本服务集识别码（BSSID，Basic Service Set Identification） 扩展服务集（ESS，Extended Service Set）第14页/共43页4.2 IEEE 802.11IEEE 802.11体系结构 2. 自组织网络 无线自组织网络中，设备是以点对点方式通信，只要具备无线通信功能，便可建立起网络连接，如图4-11所示，相互之间可以直接向对方

7、发送数据。第15页/共43页4.2 IEEE 802.11CSMA/CA IEEE802.11使用的是载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA，Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance） （1）当发送端站点有数据要发送时，先侦听信道是否正忙。 （2）如果信道正在被使用，发送端站点便等待一段时间后再重新做侦测；如果信道是空闲的，站点便发送通知消息RTS（Request To Send）给接收端，告知接收端有数据要传送。 （3）接收端站点收到RTS后，会回复CTS（Clear To Send）给发送端站点，告知已经准备好接收数据。 （4）

8、等发送端站点收到CTS消息后，便可以开始传输资料；如果发送端没有收到接收端发送的CTS，便认为是发生冲突了，就等待一段时间再重新侦听信道。第16页/共43页4.2 IEEE 802.11IEEE 802.11协议簇第17页/共43页4.2 IEEE 802.11WiFi WiFi大家并不陌生，现在已经成为无线局域网的代名词，其实质是业内知名的WLAN商业认证-无线相容性认证（WiFi，Wireless Fidelity）的简称。第18页/共43页4.3 无线局域网信道 无线信道可以比作有线局域网中的网线。常用的IEEE 802.11b/g工作在2.42.4835GHz频段，这些频段被分为11或

9、13个信道。当在无线AP的无线信号覆盖范围内有两个以上的AP时，需要为每个AP设定不同的频段，以免共用信道发生冲突。第19页/共43页4.3 无线局域网信道信道划分 （1）2.4GHz频段信道划分第20页/共43页4.3 无线局域网信道信道划分 （1）2.4GHz频段信道划分第21页/共43页4.3 无线局域网信道信道划分 （1）2.4GHz频段信道划分第22页/共43页4.3 无线局域网信道信道划分 （2）5.8GHz频段信道划分第23页/共43页4.3 无线局域网信道信号强度 信号强度指的是无线电的接收设备所感受到的来自于发射端的信号的功率大小。在工程上通常使用分贝（dB）来标识信号强度，

10、其大小体现了信号的增强或者衰减的程度。第24页/共43页4.3 无线局域网信道无线信号的传播 无线信号在空气中以光速进行传播。 当无线电波遇到障碍物时，会发生信号的反射与衰减，障碍物如墙体、门、树木、楼宇、金属制品等。 微波器件本身、馈缆以及空气中传输距离的增加同样会导致信号的衰减 障碍物对信号的反射、吸收以及多径效应也是造成信号强度变化的重要因素第25页/共43页4.4 无线局域网安全 无线信号传输呈开放性特点，任何人在无线信号覆盖范围之内都有截获别人通信信息的可能。因此IEEE 802.11提供了认证和加密两方面的标准规范。第26页/共43页4.4 无线局域网安全认证第27页/共43页4.

11、4 无线局域网安全加密 1. WEP 有线等效加密（WEP，Wired Equivalent Privacy） WEP函数对数据帧中数据部分进行加密，并以密文替代原来数据帧中的明文数据发送，同时在数据帧头部设置WEP位，告知接收端，数据已经加密。接收端收到密文帧后，用同样的加密方法对密文进行解密，并将解密结果替代数据部分，就得到原来的初始帧信息。第28页/共43页4.4 无线局域网安全加密 2. WPA /WPA2 WPA是一种保护无线电脑网路（WiFi）安全的系统，它是应前一代WEP的缺陷而产生的。WPA实现了IEEE 802.11i 标准的大部分，是在802.11i 完备之前替代WEP的过

12、渡方案。WPA2 实作了完整的标准，但不能用在早期的无线设备上。 WPA加密方式目前有四种认证方式：WPA、WPA-PSK、WPA2、WPA2-PSK。第29页/共43页4.5 无线局域网设备无线接入点 AP也称热点，是无线局域网最核心的设备。第30页/共43页4.5 无线局域网设备天线 天线是无线网络系统中必不可少的元器件。天线主要有两方面的作用： 一方面将线路中产生的电能转换为可在空中传播的电磁波或将空中的电磁波转化为线路中的电能； 另一方面对发射出去的电磁波进行信号增强，提高电磁波传输的距离，扩大无线信号的覆盖面积。第31页/共43页4.5 无线局域网设备馈线 在无线局域网中，馈线用于天

13、线与AP或者无线网卡的连接。馈线通常使用50的同轴电缆。馈线可以保证无线信号的传输不会扩散，不会受到外界的干扰，同时也不会干扰其他的无线设备。第32页/共43页4.5 无线局域网设备功分器 在无线局域网的部署中，有时候需要扩大单个AP的覆盖范围，将多个天线组合起来使用。这种方式多用在室分系统中。这时需要使用功率分配器（简称功分器）。第33页/共43页4.5 无线局域网设备避雷器 避雷器在天馈系统受到雷击时，能够及时的释放掉浪涌电流来保障系统的安全。避雷器多用于室外AP，在安装AP时需要确保避雷器与楼宇的接地线连接良好。第34页/共43页4.5 无线局域网设备无线网卡 无线网卡来实现终端与无线接

14、入点AP的连接，以建立无线数据传输的链路。无线网卡有很多种，常见的类型主要包括：USB无线网卡、PCI无线网卡、笔记本电脑内置无线网卡以及手机、平板电脑等移动设备的内置无线网卡等。第35页/共43页4.5 无线局域网设备无线控制器 前面已经介绍过AP的工作模式有胖AP和瘦AP之分，对于瘦AP需要有无线控制器的配合。无线控制器主要用于大量AP的集中管理和统一配置，使得无线网络的整理管理变得简单、方便。第36页/共43页4.6 其他类型的无线网络 无线个域网（WPAN，Wireless Personal Area Network 无线城域网（WMAN，Wireless MAN） 无线广域网（WWAN，Wireless WAN）第37页/共43页任务4-1 WLAN基础架构网络组建 如今的局域网建设中，WLAN无疑是耀眼的明星，社会上各个不同的场所都以提供WiFi连接为一大优势，如商场、酒店、餐厅、车站、学校，甚至一条街道。家庭宽带接入中，家庭无线局域网几乎是必选方案。本任务中请在有线局域网条件下，扩展架设一个基础架构无线局域网，如图4-26所示，使得PC能和有线局域网中的设备进行通信。第38页/共43页任务4-1 WLAN基础架构网络组建 参考教材第39页/共43页任务4-2 Ad-Hoc网络组建 本任务模拟在某些特殊情况下，既没有有线网络，又没有基础设施无线