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无线局域网及其应用

更新时间:2015-2-14:  来源:毕业论文

无线局域网及其应用
    随着人们生活和工作方式的转变,生活工作地点的移动也越来越频繁,因此移动电话、笔记本电脑、PDA等移动设备大行其道。另外人们对网络的依赖越来越强,现如今局域网越来越普及,不仅各公司、企业、事业单位建立了局域网,许多办公室、家庭里面的小型局域网也纷纷出现,建立一个局域网已经不是一个很专业的事情了--自己买一些网络设备如网卡、HUB或交换机什么的,像攒电脑一样,一个局域网就建成了。但其中也存在一些问题,比如布线就是其中最麻烦的。如果建筑物中没有预留线路,你就要从设计线路的走向开始,开挖布线槽,铺设线路,调试……花费很多人力财力不说,光时间就至少要花个把月的。在布线完成以后,进行维护也不是件简单的事;如果遇上搬家、扩容或者有什么比较大的改变,那可就更要大大地费时、费力了。至于移动办公,在这种网络环境里几乎不可能。传统局域网络已经越来越不能满足人们对移动和网络的需求,无线局域网应运而生。虽然如今无线局域网还不能完全脱离有线网络,但近年来,无线局域网产品逐渐走向成熟,正在以它的高速传输能力和灵活性发挥日益重要的作用。
什么是无线局域网
    无线局域网(Wireless Local Area Network,缩写为"WLAN")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,无线局域网利用了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、个性化和多媒体应用提供了可能。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。
    在同一建筑物之内,无线局域网使得信息交换、协作无论在线或者移动状态下都能进行。只要在笔记本或PC上安装PC Card适配器,用户就能够在无线网络覆盖区内自由移动而保持与网络的联结。将无线局域网技术应用到台式机系统,则具有传统局域网无法比拟的灵活性。桌面用户能够安放在缆线所无法到达的地方,台式机的位置能够随时随地进行变换。http://www.lwfree.cn
    按与有线局域网的关系,无线局域网分为独立式和非独立式两种。独立式无线局域网指整个网络都使用无线通信的无线局域网,非独立式无线局域网指局域网中无线网络设备与有线网络设备相结合使用的局域网。目前非独立式无线局域网居于无线局域网的主流,在有线局域网的基础上通过无线访问节点、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现,其本身还要依赖于有线局域网,是有线局域网的扩展和补充,而不是有线局域网的替代产品。

什么情形需要无线局域网络
    无线局域网络绝不是用来取代有线局域网络,而是用来弥补有线局域网络之不足,以达到网络延伸之目的,现在有线局域网技术已经发展得比较完善,但是什么情形需要使用无线局域网呢?因为无线局域网无线的特性具有常规网络无可比拟的优点。下面就是无线局域网大显身手的几种场合。
移动办公
    有了无线局域网,你就可以充分享受无线的自由:到办公室后,打开自己的笔记本电脑,就可以摆脱烦人的双绞线,在公司内自由移动办公了。而且,如果你来到分公司,如果他们也有无线局域网,你也可以直接联入网络,再也不用为找一个临时座位和双绞线而发愁了。
会议
    会场布置过程中最令人头痛的就是网络布线,因为演示者很可能需要联入网络环境才能得心应手。如果拉双绞线到会场,则会非常麻烦,既不美观,也不方便,还存在来往人员被线缆绊倒或将线缆损坏的可能。此时,如果在会场附近架设无线局域网,使无线局域网覆盖会场,笔记本电脑借助无线网卡上网,那么问题就会迎刃而解。
布线困难的场所
 
地方利用无线局域网进行信息的交流;零售商、空运和航运公司高峰时间所需的额外工作站等。
    流动工作者可得到信息的区域:需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的医生、护士、零售商、白领工作者。
    办公室和家庭办公室(SOHO)用户,以及需要方便快捷地安装小型网络的用户。
    目前,无线局域网已经在教育、金融、健康、旅馆以及零售业、制造业等各方面有了广泛的应用。
目前的几种无线网络技术
    目前,实现无线网络的技术,有蓝牙无线接入技术、家庭网络的HomeRF以及IEEE802.11连接技术。
蓝牙技术
    Bluetooth(蓝牙)是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来,传统的电线在这里就毫无用武之地了。透过芯片上的无线接收器,配有蓝牙技术的电子产品能够在十米的距离内彼此相通,传输速度可以达到10M/s。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离,而现在有了蓝牙技术,这样的麻烦也可以免除了。不过Bluetooth产品致命的缺陷是任何蓝牙产品都离不开Bluetooth芯片、Bluetooth模块较难生产,Bluetooth难于全面测试。这三点是蓝牙产品发展的瓶颈。
HomeRF技术
    HomeRF是由HomeRF工作组开发的,是在家庭区域范围内的任何地方,在PC机和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准。作为无线技术方案,它代替了需要铺设昂贵传输线的有线家庭网络,为网络中的设备,如笔记本电脑和Internet应用提供了漫游功能。HomeRF工作频段是2.4GHz,支持数据和音频。该协议的网络是对等网,也就是说,网上的每一个节点都是西对独立的,不受中央节点的控制。因此,任何一个节点离开网络都不会影响到网络上其他节点的正常工作。它的另外一个特点是低功耗,很适合笔记本电脑。
IEEE802.11
    IEEE802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入,业务主要限于数据存取,速率最高只能达到2Mb/s。
    由于IEEE802.11在速率和传输距离上都不能满足人们的需要,因此,IEEE小组又相继推出了IEEE802.11b和IEEE802.11a两个新标准。三者之间技术上的主要差别在于MAC子层和物理层。此外还出现了最新802.11g。
本文主要讨论以802.11b为基础的无线局域网。
无线局域网的标准
    20世纪90年代初,无线局域网设备就已经出现,但是由于价格、性能、通用性等种种原因,没有得到广泛应用。IEEE 802.11标准是IEEE(电气和电子工程师协会)于1997年制定的一个无线局域网标准,主要用于解决办公室局域网和校园网中设备的无线接入,速率最高只能达到2Mbps。由于IEEE 802.11标准在速率和传输距离上都不能满足人们的需要,1999年IEEE小组又相继推出了IEEE 802.11b和IEEE 802.11a两个新标准。 由于802.11b和802.11a互不兼容,由802.11b升级到802.11a成本非常高,经过长时间的研究, IEEE于近日试验性的批准了802.11g。
802.11
    IEEE 802.11是最初的一个无线局域网标准,用于用户与用户终端的无线接入,业务主要限于数据存取,速率最高为2Mbps。目前,3Com等公司都有该标准的无线网卡。
 
WLAN的安全性
    由于无线局域网采用公共的电磁波作为载体,因此对越权存取和窃听的行为也更不容易防备。无线局域网必须考虑的安全要素有三个:信息保密、身份验证和访问控制。如果这三个要素都没有问题了,就不仅能保护传输中的信息免受危害,还能保护网络和移动设备免受危害。难就难在如何使用一个简单易用的解决方案,同时获得这三个安全要素。影响无线局域网安全的问题主要在以下方面:
    数据保密。无线LAN网络通信安全会受到几方面的危害,例如传输中数据被人查看或捕获,传输中数据被人改动、重新发送。
    访问和验证。每个访问点形成了通向网络的一个新的入口。正因为如此,你会受到下列漏洞的威胁:首先,未授权实体进入网络,浏览存放在网络上的信息,或者是让网络感染上病毒。其次,未授权实体进入网络,利用该网络作为攻击第三方网络的出发点(致使受危害的网络却被误认为攻击始发者)。第三,入侵者对移动终端发动攻击,或为了浏览移动终端上的信息,或为了通过受危害的移动设备访问网络。因此,我们在一开始应用无线网络时,就应该充分考虑其安全性。常见的无线网络安全技术有以下几种:
服务集标识符(SSID)
    通过对多个无线接入点AP设置不同的SSID,并要求无线工和站出示正确的SSID才能访问AP,这样就可以允许不同群组的用户接入,并对资源访问的权限进行区别限制。这只是一个简单的口令,只能提供一定的安全;而且如果配置AP向外广播其SSID,那么安全程度还将下降。
物理地址(MAC)过滤
    由于每个无线工作站的网卡都有唯一的物理地址,因此可以在AP中手工维护一组允许访问的MAC地址列表,实现物理地址过滤。这个方案要求AP中的MAC地址列表必需随时更新,可扩展性差;而且MAC地址在理论上可以伪造,因此这也是较低级别的授权认证。
连线对等保密(WEP)
    在链路层采用RC4对称加密技术,用户的加密金钥必须与AP的密钥相同时才能获准存取网络的资源,从而防止非授权用户的监听以及非法用户的访问。WEP提供了40位(有时也称为64位)或128位长度的密钥机制,但是它仍然存在许多缺陷,例如一个服务区内的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。
虚拟专用网络(VPN)
    VPN是指在一个公共IP网络平台上通过隧道以及加密技术保证专用数据的网络安全性,它不属于802.11标准定义;倡用户可以借助VPN来抵抗无线网络的不安全因素,同时还可以提供Radius的用户认证以及计费。
端口访问控制技术(802.1x)
    该技术也是用于无线局域网的一种增强性网络安全解决方案。当无线工作站与AP关联后,是否可以使用AP的服务要取决于802.1x的认证结果。如果认证通过,则AP为用户打开这个逻辑端口,否则不允许用户上网。802.1x除提供端口访问控制能力之外,还提供基于用户的认证系统及计费,特别适合于公共无线接入解决方案。
无线局域网的拓扑结构
    无线局域网的拓扑结构可分为两类:无中心拓扑(对等式拓扑)和有中心拓扑。无中心拓扑的网络要求网中任意两点均可直接通信。采用这种结构的网络一般使用公用广播信道,而信道接入控制(MAC)协议多采用载波监测多址接入(CSMA)类型的多址接入协议。有中心拓扑结构中则要求一个无线站点充当中心站,所有站点对网络的访问均由中心站控制。
    对于不同局域网的应用环境与需求,无线局域网可采取不同的网络结构来实现互连。
网桥连接型:不同的局域网之间互连时,由于物理上的原因,若采取有线方式不方便,则可利用无线网桥的方式实现二者的点对点连接,无线网桥不仅提供二者之间的物理与数据链路层的连接,还为两个网的用户提供较高层的路由与协议转换。
  基站接入型:当采用移动蜂窝通信网接入方式组建无线局域网时,各站点之间的通信是通过基站接入、数据交换方式来实现互连的。各移动站不仅可以通过交换中心自行组网,还可以通过广域网与远地站点组建自己的工作网络。
  Hub接入型:利用无线Hub可以组建星型结构的无线局域网,具有与有线Hub组网方式相类似的优点。在该结构基础上的无线局域网,可采用类似于交换型以太网的工作方式,要求Hub具有简单的网内交换功能。
  无中心结构:要求网中任意两个站点均可直接通信。此结构的无线局域网一般使用公用广播信道,MAC层采用CSMA类型的多址接入协议。
无线局域网中数据量和接入点数量的关系
 
 
零售店环境
 
    WLAN可以实现商场内摆设的灵活调整,并使PC和POS机终端和手持条码扫描器与网络随时相连,由于数据传输量不大,2Mbps速率完全可以满足要求。 所以接入点的数量少,以最低带宽实现最大覆盖面积。可实现2Mbps的最大覆盖,在屋顶布线比较适宜。布置接入点的示意图如图3。
都市频道应用方案
 
结束语
    无线局域网的技术和产品在国内的实际应用领域还是新生事物。 很多人对无线局域网还缺乏基本的了解,认同度就更谈不上了。管理者认为,假如企业要运用无线局域网办公,那么企业将不得不为设备付出昂贵的价格。因为目前无线局域网设备的价格相对高昂,如果使用无线局域网就意味着还需要大量的无线网桥和无线网卡,这一切都将使企业为之付出不菲的代价。而且在短时间内,企业很难看见由这些无线局域网设备投入而带来的企业运营成本的降低。无线局域网技术还有一段路要走,但它会成为网络技术中不可或缺的一支。

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