TCPIP路由交换技术（第二版）课件 项目10 构建无线对等网络

项目10构建无线对等网络授课教师：管秀君吉林交通职业技术学院学习目标

了解无线网络的基础知识。熟悉无线局域网WLAN组网设备。掌握无线局域网WLAN组网方式。学会组建对等方式的无线局域网。学会组建家庭和办公室无线局域网。思维导图

认识无线网络0

1了解WLAN组网设备和组网方式02组建无线对等网络03CONTENTS目录组建家庭和办公室WLAN04学习任务10.1认识无线网络10.1.1无线网络概述简单的无线网络拓扑示例无线网络就是利用无线通信技术实现计算机相互连接的网络。由于使用了无线传输介质的连接，具有方便使用的独特优势。无线技术在当今得到了广泛、普遍的应用。无线网络主要具有以下特点：灵活性强—使用无线介质，网络接入更加灵活可扩展性强—可以轻松实现多个无线终端设备同时接入无线网络成本低，方便管理—网络建设成本降低，特别是有线网络难以实现。并且维护管理也比较方便无线网络的特点根据网络的覆盖范围的不同，可以把无线网络分为以下四种：无线个人区域网WPAN

无线局域网WLAN无线城域网WMAN无线广域网WWAN

无线网络的分类常用的无线网络有两种方式:移动通信网络实现的无线网络无线局域网WLAN在课程内容中，将研究无线局域网WLAN技术。常用的无线网络实现方式10.1.2无线网络射频技术无线网络是利用无线通信技术来实现数据传输的技术。无线通信技术主要就是利用电磁波。不同的通信技术是采用不同的电磁波的频率来实现。射频也是一种电磁波，无线局域网WLAN就是实用射频来工作的。电磁波下图是无线通信电磁波频谱示意图

无线通信电磁波频谱电磁波具有振幅、周期、频率、波长和相位等参数。（1）振幅

振幅是指电磁波在振荡时离开水平轴的位置的最大距离。信号的振幅越大，越容易被接收设备有效接受和正确识别。无线电磁波参数（2）周期和频率

周期是电磁波完成一次全振荡经过的时间，单位为秒（s）。频率是指电磁波在一秒钟内完成周期性振荡的次数，单位赫兹（Hz）。周期和频率互为倒数。周期越长，电磁波振荡越慢，频率越低；反之，周期越短，电磁波振荡越快，频率越高。无线电磁波参数（3）波长波长是两个相邻的波峰和波谷之间的距离。波长和频率成反比关系。波长越长，频率越低；波长越短，频率越高。电磁波的波长范围非常大。无线电磁波参数（4）相位相位是指在某一时刻电磁波在振荡中所处的位置。研究无线信号干扰时，会关注相位角，因为相同频率的电磁波从不同的相位角初始，对于接收会有极大的影响。无线电磁波参数无线电磁波参数关系波长和评率：周期和评率：波长和周期：无线电磁波是在在自由空间中传播的。同一射频信号如果在同一介质中是能够沿直线传播的。如果传播中遇到的介质种类不同，那么就会产生不同折射率。射频信号在不同介质中传播还会出现不同的传播特性。射频信号的特性（1）吸收

指当射频信号经过一些能够吸收能量的介质的时候，会导致信号的衰减。在大部分的介质中都会存在对射频信号的吸收，只是程度不同。射频信号的特性（2）反射

指当射频信号以某一角度遇到另一种不同介质的表面改变了传播方向又回到原介质中的现象。在无线局域网WLAN中，我们就要考虑反射的发生。射频信号的特性（3）散射

指当射频信号遇到介质的表面粗糙，或者介质由非常小的颗粒（例如空气中烟雾、沙尘等小颗粒）的组成时，偏离原来的传播方向而发生分散传播的现象。这种特性会导致传输的质量下降，甚至影响到接收信号。射频信号的特性（4）折射

指当射频信号从一种介质射入到另一种密度不同的介质时，发生传播方向改变的现象。水蒸气、空气的温度和空气的压力变化是产生射频信号的重要原因。射频信号易受空气的影响，产生折射。射频信号的特性（5）衍射

指射频信号在遇到障碍物时会绕过物体，组合成完整的信号，但传播的方向会偏离。形成衍射的障碍物可能会造成无线网络覆盖的死角或射频信号过于微弱，导致信号失真。射频信号的特性（6）衰减和增益衰减—也叫损耗，是指射频信号在传播过程中，在线缆或空间中产生的信号强度或振幅下降的现象。衰减是常见，但不能忽视，而且能够导致信号衰减的因素有很多。下图为衰减示意图。增益—与衰减相反，是指射频信号的振幅增加或信号增强的现象，也就是放大信号。有效的利用增益原理，可以优化射频通信。射频信号的特性（7）多径多径是指多路信号经过不同的路径同时或以较短时间间隔到达接收端。射频信号经过反射、散射、折射和衍射都会产生多路信号。多路信号可能进行叠加。叠加后可能会导致通信失败。射频信号的特性无线通信系统模型信源产生的数据，经过编码和调制后，由发射设备转换成射频信号出去，接收设备收到信号后，经过解调和解码后，恢复成原始的由源点产生的数据，交给终点处理。在射频信号的传输过程中，容易受到干扰，导致接收到的数据出错，因此要有相应的检错或纠错的机制来防止出错10.1.3无线局域网（WLAN）的频段和信道频段规定应用频率的范围。不同的应用，规定不同的频段。还要根据规定的频段做更细致的规划，划分成若干频率范围，每个频率范围就是信道。无线网络的数据传输就是在某一信道上使用特定的工作频率范围来传输数据。无线局域网使用两个频段：2.4GHz频段和5GHz频段。2.4GHz频段是免许可证的。WLAN的工作频率范围是在2.4GHz—2.4835GHz之间的频段。2.4GHz频段信道在IEEE802.11系列标准中，将2.4GHz频段，定义了13条信道，每条信道带宽是22MHz，相邻信道中心频率相隔5MHz。对于这些信道，各国家和地区使用情况也是各不相同，我国开放了第1—第13号信道。在WLAN应用中，为避免信号干扰，习惯上会选择使用相互不重叠的信道：1、6和11。2.4GHz频段信道WLAN、无绳电话、蓝牙等无线设备，用户越来越多，造成了相互间信号干扰问题严重。为了避开拥挤的2.4GHz通信频段，各厂商开始应用5GHz频段。5GHz的频率资源显得很丰富，具有更大的带宽资源优势。5GHz频段的频率范围在5.150GHz—5.850GHz之间。提供更多的信道，且更多信道互不重叠。目前，我国开放的常用5.8GHz频段信道有149、153、157、161、165，五条非重叠信道；5.2GHz频段信道常用的有36、40、44、48，四条非重叠信道。5GHz频段信道下课，谢谢！授课教师：管秀君吉林交通职业技术学院CLASSOVER,THANKYOU!项目10构建无线对等网络授课教师：管秀君吉林交通职业技术学院学习任务10.2了解WLAN组网设备和组网方式10.2.1

WLAN组网设备WLAN协议标准WLAN标准就是由IEEE制定的802.11系列标准IEEE802.11b发布标准后，各大厂商为了解决基于IEEE802.11b标准网络产品兼容性和推广标准化，成立“无线以太网兼容性联盟”，后改名为“Wi-Fi联盟”。Wi-Fi也成了无线局域网WLAN的代名词。Wi-Fi技术只是WLAN技术的一部分。

(1)IEEE802.11a是早期的IEEE802.11-1997标准的修订版。802.11a标准工作在5GHz，最大数据传输速率达到54Mbps。该标准的有效覆盖范围和信号传统能力都有不足，而且推出时间较晚，无法与后续的标准产品竞争，无法体现出它的带宽和速率的优势。WLAN协议标准

(2)IEEE802.11b该标准也是对IEEE802.11-1997标准的修订，推出时间早于IEEE802.11a。IEEE802.11b标准最大数据传输速率11Mbps，使用2.4GHz频段。在室外的环境下，其覆盖范围可以达到300米。同时，使用免许可的ISM频段，很多厂商愿意采用，所以很快推广开来。WLAN协议标准

(3)IEEE802.11g通过IEEE802.11g为解决IEEE802.11a和IEEE802.11b标准，两者互不兼容问题。IEEE802.11g标准工作于2.4GHz频段，最大传输速率是54Mbps。IEEE802.11g标准与IEEE802.11b标准兼容，又比IEEE802.11a标准的覆盖范围更大。WLAN协议标准

(4)IEEE802.11n在IEEE802.11a和IEEE802.11g标准的基础上修正制定的，最突出的就是数据传输速率的提升，理论上最大值是600Mbps。IEEE802.11n标准支持双频工作模式，既可以工作在2.4GHz频段，又可以工作在5GHz频段。IEEE802.11n标准使用了多项新技术，给用户带来全新的用网体验，极大的推动了WLAN的应用发展。WLAN协议标准

(5)IEEE802.11ac也被称为“Wi-Fi5”，是在IEEE802.11n标准基础上进行了技术革新，进一步了提升无线网络性能，提供更高的数据传输速率，更大的网络覆盖范围和网络设备连接的稳定性。IEEE802.11ac标准工作在5GHz频段，理论数据传输速率可以达到6.9Gbps，使WLAN正式步入“千兆”，为依赖大流量的无线应用场景提供无限可能。WLAN协议标准(6)IEEE802.11ax该标准是在2019年发布的标准，也被成称为“Wi-Fi6”。为了适用于高密度无线接入和高容量无线业务而推出的。IEEE802.11ax可以工作在2.4GHz和5GHz两个频段下，能够很好的向前兼容IEEE802.11a/b/g/n/ac标准，理论上的最大数据传输速率已经达到9.6Gbps。WLAN协议标准协议可兼容标准工作频段传输速率IEEE802.11a—2.4GHz11MbpsIEEE802.11b—5GHz54MbpsIEEE802.11gIEEE802.11b2.4GHz54MbpsIEEE802.11nIEEE802.11a/b/g2.4GHz或5GHz600MbpsIEEE802.11acIEEE802.11a/n5GHz6.9GbpsIEEE802.11axIEEE802.11a/b/g/n/ac2.4GHz或5GHz9.6Gbps表10-1IEEE802.11系列标准的基本信息WLAN协议标准对比表无线工作站STA无线工作站即无线智能终端，常见的有笔记本电脑、平板电脑、手机、无线打印机和投影仪等等。终端设备是通过无线网卡连接到WLAN中。无线接入点AP无线工作站通过AP接受和发送数据，功能上与以太网的交换机相似。无线路由器是带有路由功能的AP。无线AP是包括日常使用的无线路由器在内的WLAN接入设备的总称。

无线接入点AP无线路由器无线AP类型根据安装方式不同，放装型无线AP和墙面型无线AP；根据组网管理功能的不同，分为“胖”AP（FATAP）和“瘦”AP（FitAP）；根据应用的环境，分为室内智分AP和室外AP。无线控制器AC在组建WLAN时集中控制AP的无线网络设备。如果使用“瘦”AP组网时，因“瘦”AP只保留了基本的接入功能，因此必须使用AC才能实现提供分配IP地址、接入安全控制以及其它服务管理功能，这时所有的无线网络配置均在AC上部署完成，由AC向AP下发配置。10.2.2

WLAN组网方式Ad-hoc模式Ad-hoc模式称为无线对等网模式。这种模式使没有使用AP的，是没有集中控制中心的，仅由无线工作站组成的组网模式。AD-hoc由一台工作站充当AP，与其他主机形成点对点的连接，因此这种结构能够支持的主机数量不多。只是临时的为了某种特定的目的而组建的，例如临时需要文件共享、临时的通信等服务。基础架构模式基础架构模式是最常见的一种组网模式，它是需要集中控制中心的，使用AP作为中心的，无线工作站需要通过AP来实现通信。AP还可以通过有线连接的方式，再连接到有线网络中，将WLAN接入到有线网络中。在应用中，基础架构模式分为基本服务集BSS和扩展服务集ESS两种方式。基础架构模式(1)基本服务集（BSS）包含一个AP和多个无线工作站，AP是中心设备。AP覆盖的区域就是该服务集的工作区域。因为单个AP的覆盖范围有限，该组网的方式只适合小范围的WALN，。工作站和AP通信前，必须先获得AP的唯一的身份标识来建立关联。AP的身份标识就是基本服务集标识符（BSSID），利用AP的MAC地址来表示。为方便记忆，使用易记的名称来标识要连接的WLAN，就是服务集标识符（SSID），也就是我们用手机平时搜索WLAN时看到的名称。(2)扩展服务集（ESS）是由多个基本服务集BSS扩展连接构成的，这些BSS中的无线AP是通过骨干网络连接起来的。ESS就是多个AP和这些AP建立连接的无线工作站的集合，实现了无线网络的扩展连接，增加了WLAN的覆盖范围。基础架构模式下课，谢谢！授课教师：管秀君吉林交通职业技术学院CLASSOVER,THANKYOU!项目10构建无线对等网络授课教师：管秀君吉林交通职业技术学院项目实战任务10.3组建无线对等网络（Ad-hoc）实施条件无线对等网络Ad-hoc是一种无中心的组网模式，本次实战不需要无线AP。需要准备带有无线网卡的两台工作站主机STA和STB（Windows操作系统），组成无线对等网络拓扑。数据规划STA用来创建虚拟的AP，设置无线网络的SSID名称“ad-hoc”，无线接入的密码是“123456789”等相关参数。STB用来连接在STA上创建的WLAN。无线主机IP地址网络掩码默认网关STA—STB—表10-3工作站的IP地址参数表实施步骤1.在STA上，以管理员身份进入“命令行提示符”命令行使用命令netshwlanhostednetworkmode=allow

ssid=ad-hockey=123456789配置对等无线网，设置SSID名称和密码并开启连接服务再使用命令netshwlanstarthostednetwork开启对等网，2.检查主机STA的“网络连接”，会出现“Microsoft托管网络虚拟适配器”的本地连接图标。并进入其“属性”窗口按照要求配置地址，实施步骤1.在STB上打开ad-hoc无线网连接，找到SSID名称为ad-hoc的对等网络。输入密码后，连接成功后，在STB上找到网络连接中“WLAN连接”，进入其属性窗口，按照地址规划参数要求完成配置。项目测试项目测试2.通过在STB的命令行提示符中运行ping命令，与STA进行连通性测试，测试可以连通表明实战任务成功。下课，谢谢！授课教师：管秀君吉林交通职业技术学院CLASSOVER,THANKYOU!项目10构建无线对等网络授课教师：管秀君吉林交通职业技术学院项目实战任务10.4组建家庭和办公室WLAN（1）无线路由器无线路由器专为满足家庭、办公室和小规模的企业的需求而设计的。无线路由器可以理解为是带路由功能的AP。还能提供DHCP、NAT、防火墙、VPN等服务功能。无线路由器还配有线网络接口：WAN口和LAN口。够通过WAN口连接运营商的宽带可以接入因特网，可以使用使用双绞线将LAN口和计算机连接起来。（2）家庭WLAN家庭WALN主要是在室内应用。主要特点就是用户数量少、覆盖面积不太大，一般用一台无线路由器就可以实现，容易实现。但对于房屋面积较大、布局复杂的环境，要注意墙壁，隔断等障碍物对射频信号的影响，要合理确定无线路由器部署的位置和数量。（3）办公室WLAN组建soho办公WLAN，和组建家庭WLAN的特点非常相似，网络覆盖的面积也不大，也可以无线路由器为中心组建网络。但因办公需要，可能无线工作站的种类和需要实现的服务是多样的，因此要求WLAN稳定和可靠，对于网络的性能要更高一些，就要选择适配性能要求的无线路由器。实施条件一台无线路由器准备好两台带有无线网卡的工作站STA和STB（Windows操作系统）组成无线WLAN拓扑，如下图所示。还需要一根双绞线，为初始化无线路由器使用。数据规划可以使用无线路由器的DHCP服务完成工作站STA和STB的地址自动分配。无线路由器的IP地址使用管理IP地址（不同厂商设备会有所不同），可以在设备的背面查看到，本实战任务里使用其出厂的默认地址即可。无线主机IP地址网络掩码默认网关无线路由器出厂默认管理IP地址