09屆計算機網絡技術專業畢業設計（論文）PAGEPAGE24 內蒙古經貿外語職業學院課程設計論文設計題目：無線網局域網的應用和發展學生姓名：張澤南指導教師：郭新靈專業名稱：計算機網絡所在院系：藝術設計系內蒙古經貿外語職業學院畢業設計（論文）考核表題目無線局域網的應用與發展教學系部藝術設計系學生姓名張澤南學號200905031專業計算機網絡技術指導老師郭新靈指導教師意見簽字：年月日摘要無限局域網（WLAN）作為傳統有線網絡的延伸，具有很多傳統有線網絡不具備的有點，因此該技術發展迅速并且應用越來越廣泛,現在因特網技術已成為一個已深入到各個領域的技術，并且它繼續向前快速發展。我們對網絡的依賴不斷地增加，這就使得我們越來越關注“任何人，在任何地方，任何時間，與任何人”都能便利的通信這一課。無線局域網是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。從專業角度講，無線局域網利用了無線多址信道的一種有效方法來支持計算機之間的通信，并為通信的移動化、個性化和多媒體應用提供了可能。通俗地說，無線局域網（Wirelesslocal-areanetwork，WLAN）就是在不采用傳統纜線的同時，提供以太網或者令牌網絡的功能。通常計算機組網的傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜，構成有線局域網。但有線網絡在某些場合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網中的各節點不可移動。特別是當要把相離較遠的節點連接起來時，敷設專用通信線路的布線施工難度大、費用高、耗時長,對正在迅速擴大的聯網需求形成了嚴重的瓶頸阻塞。無線局域網就是解決有線網絡以上問題而出現的。關鍵字:無線局域網、無線局域網的應用、無線局域網的發展目錄第1章無線局域網的概述 41.1無線局域網的產生及優點 51.1.1無線局域網的產生背景 51.1.2無線局域網的優點 51.2無線局域網的相關技術應用 71.2.1無線局域網的相關技術 71.3無線局域網的概念 81.3.1無線局域網的應用 81.3.2無線局域網的結構 9第2章無線網絡設備 102.1無線網卡 102.2無線AP 102.3無線路由 112.4無線網橋 112.4.1無線網橋的特性 112.4.2傳輸數據數據 112.5無線天線 12第3章無線局域網中的應用 133.1無線局域網組建 133.1.1基本應用 143.1.2企業網、校園網等 143.1.3家庭網絡 14第4章無線局域網安全技術的發展方向 184.1安全性問題 194.2漫游切換問題 194.3無線網絡管理問題 204.4無線局域網與3G 21總結與展望 22致謝 23第1章無線局域網的概述無線網絡的歷史起源可以追溯到50年前第二次世界大戰期間。當時，美國陸軍研發出了一套無線電傳輸技術，采用無線電信號進行資料的傳輸。這項技術令許多學者產生了靈感。1971年，夏威夷大學的研究員創建了第一個無線電通訊網絡，稱作ALOHNET。這個網絡包含7臺計算機，采用雙向星型拓撲連接，橫跨夏威夷的四座島嶼，中心計算機放置在瓦胡島上。從此，無線網絡正式誕生。1.1無線局域網的產生及優點無線通信是目前通信領域發展最快的分支之一，它是我們真正有可能實現隨時隨地獲取信息、保持數據、語音的通信。從蜂窩電話、無線互聯網的接入，到GPS、RFID等，這些都影響到我們的日常生活和工作方式。無線局域網的移動性、高速率、低功耗、小型集成化是我們共同的追求目標。1.1.1無線局域網的產生背景：說到無線網絡的歷史起源，可能比各位想像的還要早。無線網絡的初步應用，可以追溯到五十年前的第二次世界大戰期間，當時美國陸軍采用無線電信號做資料的傳輸。他們研發出了一套無線電傳輸科技，并且采用相當高強度的加密技術。當初美軍和盟軍都廣泛使用這項技術。這項技術讓許多學者得到了靈感，在1971年時，夏威夷大學（UniversityofHawaii）的研究員創造了第一個基于封包式技術的無線電通訊網絡，這被稱作ALOHNET的網絡，可以算是相當早期的無線局域網絡（WLAN）。這最早的WLAN包括了7臺計算機，它們采用雙向星型拓撲（bi-directionalstartopology）,橫跨四座夏威夷的島嶼，中心計算機放置在瓦胡島（OahuIsland）上。從這時開始，無線網絡可說是正式誕生了。雖然目前幾乎所有的局域網絡（LAN）都仍舊是有線的架構，不過近年來無線網絡的應用卻日漸增加，主要應用在學術界（像是大學校園）、醫療界、制造業和倉儲業等，而且相關的技術也一直在進步，對企業而言要轉換到無線網絡也更加容易、更加便宜了。無線局域網利用電磁波在空氣中發送和接受數據，而無需線纜介質。無線局域網的數據傳輸速率現在已經能夠達到11Mbps，傳輸距離可遠至20km以上。它是對有線聯網方式的一種補充和擴展，使網上的計算機具有可移動性，能快速方便地解決使用有線方式不易實現的網絡聯通問題。1.1.2無線局域網的優點：與有線網絡相比，無線局域網具有以下優點：(1)安裝便捷一般在網絡建設中，施工周期最長、對周邊環境影響最大的，就是網絡布線施工工程。在施工過程中，往往需要破墻掘地、穿線架管。而無線局域網最大的優勢就是免去或減少了網絡布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點AP(AccessPoint)設備，就可建立覆蓋整個建筑或地區的局域網絡。（2）使用靈活在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制。而一旦無線局域網建成后，在無線網的信號覆蓋區域內任何一個位置都可以接入網絡。（3）易于進行網絡規劃和調整。對于有線網絡來說，辦公地點或網絡拓撲的改變通常意味著重新建網。重新布線是一個昂貴、費時、浪費和瑣碎的過程，無線局域網可以避免或減少以上情況的發生。（4）經濟節約由于有線網絡缺少靈活性，這就要求網絡規劃者盡可能地考慮未來發展的需要，這就往往導致預設大量利用率較低的信息點。而一旦網絡的發展超出了設計規劃，又要花費較多費用進行網絡改造,而無線局域網可以避免或減少以上情況的發生。（5）易于擴展無線局域網有多種配置方式，可以很快從只有幾個用戶的小型局域網擴展到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供節點間"漫游"等有線網絡無法實現的特性。無線局域網有多種配置方式，能夠根據需要靈活選擇。這樣，無線局域網就能勝任從只有幾個用戶的小型局域網到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供像“漫游(Roaming)”等有線網絡無法提供的特性。由于無線局域網具有多方面的優點，所以發展十分迅速。在最近幾年里，無線局域網已經在醫院、商店、工廠和學校等不適合網絡布線的場合得到了廣泛應用。圖1.1.2無線局域網計算機局域網是把分布在數公里范圍內的不同物理位置的計算機設備連在一起，在網絡軟件的支持下可以相互通訊和資源共享的網絡系統。通常計算機組網的傳輸媒介主要依賴銅纜或光纜，構成有線局域網。但有線網絡在某些場合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網中的各節點不可移動。特別是當要把相離較遠的節點聯結起來時，敷設專用通訊線路布線施工難度之大，費用、耗時之多，實是令人生畏。這些問題都對正在迅速擴大的聯網需求形成了嚴重的瓶頸阻塞，限制了用戶聯網。WLAN就是解決有線網絡以上問題而出現的。WLAN利用電磁波在空氣中發送和接受數據，而無需線纜介質。WLAN的數據傳輸速率現在已經能夠達到最高450Mbps，傳輸距離可遠至20km以上。無線聯網方式是對有線聯網方式的一種補充和擴展，使網上的計算機具有可移動性，能快速、方便的解決以有線方式不易實現的網絡聯通問題。1.2無線局域網的相關技術應用無線局域網的第一個標準802.11由IEEE在1997年正式確認，標準規范了無線局域網絡介質存取控制（MedliumAccessControl；MAC）層及物理（Physical；PHY）層。在統一的MAC層下面規范了各種不同的物理層(DSSS和FHSS)，以適應目前的情況及未來的技術發展。其上層采用了互聯網的標準，構建在TCP/IP協議上。1.2.1無線局域網的相關技術（一）IEEE802.11系列協議作為全球公認的局域網權威，IEEE802工作組建立的標準在局域網領域內得到了廣泛應用。這些協議包括802.3以太網協議、802.5令牌環協議和802.3z100BASE-T快速以太網協議等。IEEE于1997年發布了無線局域網領域第一個在國際上被認可的協議——802.11協議。1999年9月，IEEE提出802.11b協議，用于對802.11協議進行補充，之后又推出了802.11a、802.11g等一系列協議，從而進一步完善了無線局域網規范。IEEE802.11工作組制訂的具體協議如下：（1）802.11a802.11a采用正交頻分（OFDM）技術調制數據，使用5GHz的頻帶。OFDM技術將無線信道分成以低數據速率并行傳輸的分頻率，然后再將這些頻率一起放回接收端，可提供25Mbit/s的無線ATM接口和10Mbit/s的以太網無線幀結構接口，以及TDD/TDMA的空中接口。在很大程度上可提高傳輸速度，改進信號質量，克服干擾。物理層速率可達54Mbit/s，傳輸層可達25Mbit/s，能滿足室內及室外的應用。（2）802.11b802.11b也被稱為Wi-Fi技術，采用補碼鍵控（CCK）調制方式，使用2.4GHz頻帶，其對無線局域網通信的最大貢獻是可以支持兩種速率--5.5Mbit/s和11Mbit/s。多速率機制的介質訪問控制可確保當工作站之間距離過長或干擾太大、信噪比低于某個門限值時，傳輸速率能夠從11Mbit/s自動降到5.5Mbit/s，或根據直序擴頻技術調整到2Mbit/s和1Mbit/s。在不違反FCC規定的前提下，采用跳頻技術無法支持更高的速率，因此需要選擇DSSS作為該標準的惟一物理層技術。（3）802.11g2001年11月，在802.11IEEE會議上形成了802.11g標準草案，目的是在2.4GHz頻段實現802.11a的速率要求。該標準將于2003年初獲得批準。802.11g采用PBCC或CCK/OFDM調制方式，使用2.4GHz頻段，對現有的802.11b系統向下兼容。它既能適應傳統的802.11b標準(在2.4GHz頻率下提供的數據傳輸率為11Mbit/s)，也符合802.11a標準(在5GHz頻率下提供的數據傳輸率56Mbit/s)，從而解決了對已有的802.11b設備的兼容。用戶還可以配置與802.11a、802.11b以及802.11g均相互兼容的多方式無線局域網，有利于促進無線網絡市場的發展。（4）其他相關協議IEEE802工作組今后將繼續對802.11系列協議進行探討，并計劃推出一系列用于完善無線局域網應用的協議，其中主要包括802.11e（定義服務質量和服務類型）、802.11f（AP間協議）、802.11h（歐洲5GHz規范）、802.11i（增強的安全性&認證）、802.11j（日本的4.9GHz規范）、802.11k（高層無線/網絡測量規范）以及高吞吐量研究工作組的相關協議。無線局域網標準歷經近10年的不斷更新完善，已在實現方式、服務質量（QoS）、安全性、兼容性和漫游的方方面面都接近成熟。各相關標準見表1所示：StandardsNameDescription802.11b2.4GHz頻帶無線LAN的物理層的基本規格802.11g2.4GHz頻帶無線LAN的物理層的高速規格802.11a5GHz頻帶無線LAN的物理層的基本規格802.11h使5GHz頻帶能在歐洲使用的功能追加802.11d是無線LAN能在全球使用的物理層規格802.11c新增功能成為未來規范的橋梁802.11e服務質量功能的追加802.11fInter-AccessPointProtocol802.11i安全性能表1.2.1（二）無線局域網的相關概念在一個典型的無線局域網環境中，有一些進行數據發送和接收的設備，稱為接入點(AP)。通常，一個AP能夠在幾十至上百米的范圍內連接多個無線用戶。在同時具有有線和無線網絡的情況下，AP可以通過標準的Ethernet電纜與傳統的有線網絡相聯，作為無線網絡和有線網絡的連接點。無線局域網的終端用戶可通過無線網卡等訪問網絡。無線局域網在室外主要有以下幾種結構：點對點型、點對多點型、多點對點型和混合型。（1）點對點型該類型常用于固定的要聯網的兩個位置之間，是無線聯網的常用方式，使用這種聯網方式建成的網絡，優點是傳輸距離遠，傳輸速率高，受外界環境影響較小。圖1.2..2點對點型（2）點對多點型該類型常用于有一個中心點，多個遠端點的情況下。其最大優點是組建網絡成本低、維護簡單；其次，由于中心使用了全向天線，設備調試相對容易。該種網絡的缺點也是因為使用了全向天線，波束的全向擴散使得功率大大衰減，網絡傳輸速率低，對于較遠距離的遠端點，網絡的可靠性不能得到保證。圖1.2.3對多點型（3）混合型這種類型適用于所建網絡中有遠距離的點、近距離的點，還有建筑物或山脈阻擋的點。在組建這種網絡時，綜合使用上述幾種類型的網絡方式，對于遠距離的點使用點對點方式，近距離的多個點采用點對多點方式，有阻擋的點采用中繼方式。（三）無線局域網的室內應用則有以下兩類情況（1）獨立的無線局域網這是指整個網絡都使用無線通信的情形。在這種方式下可以使用AP，也可以不使用AP。在不使用AP時，各個用戶之間通過無線直接互聯。但缺點是各用戶之間的通信距離較近，且當用戶數量較多時，性能較差。（2）非獨立的無線局域網在大多數情況下，無線通信是作為有線通信的一種補充和擴展。我們把這種情況稱為非獨立的無線局域網。在這種配置下，多個AP通過線纜連接在有線網絡上，以使無線用戶即能夠訪問網絡的各個部分。（3）微單元和無線漫游無線電波在傳播過程中會不斷衰減，導致AP的通訊范圍被限定在一定的范圍之內，這個范圍被稱為微單元。當網絡環境存在多TAP，且它們的微單元互相有一定范圍的重合時，無線用戶可以在整個無線局域網覆蓋區內移動，無線網卡能夠自動發現附近信號強度最大的AP，并通過這個AP收發數據，保持不間斷的網絡連接，這就稱為無線漫游。（1）擴頻大多數的無線局域網產品都使用了擴頻技術。擴頻技術原先是軍事通訊領域中使用的寬帶無線通信技術。使用擴頻技術，能夠使數據在無線傳輸中完整可靠，并且確保同時在不同頻段傳輸的數據不會互相干擾。（2）直序擴頻所謂直接序列擴頻，就是使用具有高碼率的擴頻序列，在發射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。（3）跳頻擴頻跳頻技術與直序擴頻技術完全不同，是另外一種擴頻技術。跳頻的載頻受一個偽隨機碼的控制，在其工作帶寬范圍內，其頻率按隨機規律不斷改變頻率。接收端的頻率也按隨機規律變化，并保持與發射端的變化規律一致。跳頻的高低直接反映跳頻系統的性能，跳頻越高，抗干擾的性能越好，軍用的跳頻系統可以達到每秒上萬跳。實際上移動通信GSM系統也是跳頻系統。出于成本的考慮，商用跳頻系統跳速都較慢，一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳頻系統實現簡單，因此低速無線局域網常常采用這種技術。1.3無線局域網的概念無線網絡的歷史起源可以追溯到50年前第二次世界大戰期間。當時，美國陸軍研發出了一套無線電傳輸技術，采用無線電信號進行資料的傳輸。這項技術令許多學者產生了靈感。1971年，夏威夷大學的研究員創建了第一個無線電通訊網絡，稱作ALOHNET。這個網絡包含7臺計算機，采用雙向星型拓撲連接，橫跨夏威夷的四座島嶼，中心計算機放置在瓦胡島上。從此，無線網絡正式誕生1.3.1無線局域網的應用基于無線局域網具有的諸多優點，它可廣泛應用于下列領域：1.接入網絡信息系統：電子郵件、文件傳輸和終端仿真。2.難以布線的環境：老建筑、布線困難或昂貴的露天區域、城市建筑群、校園和工廠。3.頻繁變化的環境：頻繁更換工作地點和改變位置的零售商、生產商，以及野外勘測、試驗、軍事、公安和銀行等。4.使用便攜式計算機等可移動設備進行快速網絡連接。5.用于遠距離信息的傳輸：如在林區進行火災、病蟲害等信息的傳輸；公安交通管理部門進行交通管理等。6.專門工程或高峰時間所需的暫時局域網：學校、商業展覽、建設地點等人員流動較強的地方；利用無線局域網進行信息的交流；零售商、空運和航運公司高峰時7.流動工作者可得到信息的區域：需要在醫院、零售商店或辦公室區域流動時得到信息的醫生、護士、零售商、白領工作者。8.辦公室和家庭辦公室（SOHO）用戶，以及需要方便快捷地安裝小型網絡的用戶。1.3.2無線局域網的結構根據不同局域網的應用環境與需求的不同，無線局域網可采取不同的網絡結構來實現互聯。常用的具體有如下幾種：（1）網橋連接型不同的局域網之間互聯時，由于物理上的原因，若采取有線方式不方便，則可利用無線網橋的方式實現二者的點對點連接，無線網橋不僅提供二者之間的物理與數據鏈路層的連接，還為兩個網的用戶提供較高層的路由與協議轉換。（2）基站接入型當采用移動蜂窩通信網接入方式組建無線局域網時，各站點之間的通信是通過基站接入、數據交換方式來實現互聯的。各移動站不僅可以通過交換中心自行組網，還可以通過廣域網與遠地站點組建自己的工作網絡。（3）HUB接入型利用無線Hub可以組建星型結構的無線局域網，具有與有線Hub組網方式相類似的優點。在該結構基礎上的WLAN，可采用類似于交換型以太網的工作方式，要求Hub具有簡單的網內交換功能。（4）無中心結構要求網中任意兩個站點均可直接通信。此結構的無線局域網一般使用公用廣播信道，MAC層采用CSMA類型的多址接入協議。無線局域網可以在普通局域網基礎上通過無線Hub、無線接入站（AP）、無線網橋、無線Modem及無線網卡等來實現，其中以無線網卡最為普遍，使用最多。無線局域網的關鍵技術，除了紅外傳輸技術、擴頻技術、網同步技術外還有一些其他技術，如：調制技術、加解擾技術、無線分集接收技術、功率控制技術和節能技術。第2章無線網絡設備對于組建無線局域網前當然要對無線設備有個深入的認識和了解；但是無線局域網的設備較多，我們可以從無線局域網的工作模式開始下手；對無線設備進行逐一認識。2.1無線網卡網卡（networkinterfacecard，NIC）又被稱為網絡適配器（networkinterfaceadapter），網卡是連接計算機和網絡電纜之間的基礎設備，它能夠為計算機之間相互通信提供一條物理通道，并通過這條通道進行數據傳輸。網卡有分為有線和無線之分，無線網卡的作用類似于以太網中的網卡（即有線網卡），作為無線網絡的接口，實現與無線網絡的連接。無線網卡根據接口類型的不同，主要分為三種類型，即PCMCIA無線網卡，PCI無線網卡和USB無線網卡。PCMCIA無線網卡僅適用于筆記本電腦，支持熱插拔，可以非常方便地實現移動式無線接入。PCI無線網卡適用于普通的臺式計算機使用，其實PCI接口的無線網卡只是在PC轉換卡上插入一塊普通的PC卡。USB無線網卡適用于筆記本電腦和臺式機，支持熱插拔，不過，由于USB網卡對筆記本而言是個累贅，因此，USB網卡通常被用于臺式機。2.2無線AP無線AP(AccessPoint)即無線接入點，它是用于無線網絡的無線交換機，也是無線網絡的核心。無線AP是移動計算機用戶進入有線網絡的接入點，主要用于寬帶家庭，大樓內部以及園區內部，典型距離覆蓋幾十米至幾千米，目前主要技術為802.11系列。大多數無線AP還帶有接入點客戶端模式（APclient），可以和其他AP進行無線連接，延展網絡的覆蓋范圍。無線接入點作為移動終端與有線網絡通信的接入點,其主要任務是協調多個移動終端對無線信道的訪問,所以其功能主要對應于OSI模型中的MAC層。和有線以太網中的,Hub類似可以實現。無線網絡的幀格式(IEEE802.11幀)與有線網絡的幀格式(IEEE802.3幀)之間的轉換;負責本CELL內的管理,包括終端的登陸、認證、散步和漫游的管理;具有簡單網管功能。做到操作透明性!和性能透明性!。從邏輯上講,AP由無線收發部分、有線收發部分、管理AP上有兩個端口,一個是無線端口,所連接的是無線小區中的移動終端;另一個是有線端口,連接的是有線網絡。在AP的無線端口,接收無線信道上的幀,經過格式轉換后成為有線網格式的幀結構,再轉發到有線網絡上;同樣,AP把從有線端口上接收到的幀,轉換成無線信道上的幀格式轉發到無線端口上。AP在對幀處理過程中,可以相應地完成對幀的過濾及加密工作,從而可以保證無線信道上數據的安全性。2.3無線路由無線路由器是帶有無線覆蓋功能的路由器，它主要應用于用戶上網和無線覆蓋。市場上流行的無線路由器一般都支持專線xdsl/cable，動態xdsl，pptp四種接入方式，它還具有其它一些網絡管理的功能，如dhcp服務、nat防火墻、mac地址過濾等等功能。無線路由器（WirelessRouter）好比將單純性無線AP和寬帶路由器合二為一的擴展型產品，它不僅具備單純性無線AP所有功能如支持DHCP、支持VPN、支持WEP加密等等，而且還包括NAT功能，可支持局域網網絡連接共享。可實現家庭無線網絡中的Internet連接共享，實現ADSL和小區寬帶的無線共享入。2.4無線網橋2.4.1無線網橋的特性無線網橋除了具備上述有線網橋的基本特點之外，無線網橋工作在2.4G或5.8G的免申請無線執照的頻段，因而比其它有線網絡設備更方便部署。2.4.2傳輸數據數據無線網橋傳輸標準常采用802.11b或802.11g、802.11a標準，802.11b標準的數據速率是11Mbps，在保持足夠的數據傳輸帶寬的前提下，802.11b通常能夠提供4Mbps到6Mbps的實際數據速率，而802.11g、802.11a標準的無線網橋都具備54Mbps的傳輸帶寬，其實際數據速率可達802.11b的5倍左右。2.5無線天線無線天線有多種類型，不過常見的有兩種，一種是室內天線，優點是方便靈活，缺點是增益小，傳輸距離短；一種是室外天線。室外天線的類型比較多，一種是鍋狀的定向天線，一種是棒狀的全向天線。室外天線的優點是傳輸距離遠。比較適合遠距離傳輸。無線設備本身的天線都有一定距離的限制，當超出這個限制的距離，就要通過這些外接天線來增強無線信號，達到延伸傳輸距離的目的。這里面要涉及到兩個概念：1.頻率范圍它是指天線工作的頻段。這個參數決定了它適用于哪個無線標準的無線設備。比如802.11a標準的無線設備就需要頻率范圍在5GHz的天線來匹配，所以在購買天線時一定要認準這個參數對應相應的產品。2.增益值此參數表示天線功率放大倍數，數值越大表示信號的放大倍數就越大，也就是說當增益數值越大，信號越強，傳輸質量就越好。好了現在就為大家介紹一下什么是無線天線。那么無線天線是可以分為好多種的。讓我們先來了解一下室內無線天線吧。分類無線天線有多種類型，不過常見的有兩種，一種是室內天線，優點是方便靈活，缺點是增益小，傳輸距離短；一種是室外天線。室外天線的類型比較多，一種是鍋狀的定向天線，一種是棒狀的全向天線，室外天線的優點是傳輸距離遠，比較適合遠距離傳輸。3.室內無線天線（1）全向天線室內全向天線適合于無線路由、AP這樣的需要廣泛覆蓋信號的設備上，他可以將信號均勻分布在中心點周圍360度全方位區域，適用于鏈接點距離較近，分布角度范圍大，且數量較多的情況。圖2.5無線天線（2）定向天線室內定向天線適用于室內，它因為能量聚集能力最強，信號的方向指向性也極好。在使用的時候應該使得它的指向方向與接收設備的角度方位相當集中。第3章無線局域網中的應用3.1無線局域網組建無線局域網最直觀的應用就是可以替代現有的有線以太網，無需布線、靈活移動、同等的數據傳輸速率（甚至更高）、低部署成本和維護成本，這些優點使得其應用領域不斷擴展，其增長速度之快屢超人們預料。3.1.1基本應用無線局域網的可移動性，靈活組網使用等方式，使得我們原來必須在有網絡基礎實施的前提下才可能使用網絡的限制被打破。人們可以在會議室、商務談判、問題討論等時候，隨時隨地的利用無線局域網的Ad-Hoc(點對點無線網)模式組成一個小型的計算機網絡交換、共享信息。也可在有接入點支持的覆蓋范圍內使用原有線計算機網絡的任何資源，如文件下載、資料查詢、打印等。簡單地說就是在原來沒有網絡支持的地方，我們可以快速方便的建立起網絡；在原來已有的網絡基礎上，我們可以脫離固定接入點的限制、自由移動，而不犧牲網絡的性能和服務。3.1.2企業網、校園網等企業是WLAN傳統的應用場所。網絡在現代企業利益是必需的基礎設施，WLAN可以代替或延伸原有的網絡，提供大靈活性和便利。特比我是那些員工經常在外工作的企業，以及布線價格昂貴或無法布線的辦公室里，WLAN提供了可行的低成本解決辦法。企業用戶們希望相關解決方案可以解決接入時面臨的網絡速度、而這些恰恰是WLAN的強項。因此，WLAN在企業內部應用方面將具有強大的優勢。校園WLAN是WLAN應用的先鋒之一。校園對計算機網絡向來具有較強的需求，而其使用者（學生、教師等）的流動性，使得人們希望能在校園里、教室、圖書館、實驗室等地方可以方便的保持在線，WLAN可以很好的滿足這些需求，無線局域網的實現甚至可能改變傳統的授課方式，在一間教室教學時，依然和龐大的計算機網絡保持聯系，可以隨時讓所有的學生都取得所需要的任何信息。Gartner公司的最新研究數據也表明，在全球最大的1000家公司中，有2/3的公司在2005年將采用Wi-Fi，而其中有1/3的公司已經采用了WLAN產品。國外大學校園已有相當部分在校園內部署了無線局域網。在中國，如上海的APEC會議、北京的奧運會、博鰲亞洲論壇、北京大學校園無線局域網、復旦大學管理學院校園無線局域網等都已部署實施。3.1.3家庭網絡家庭網絡的發展，一方面是由于數據互聯網的普及，家庭上網一是日常生活的一部分，一個家庭擁有一臺以上的計算機業正成為現實；另一方面，就是各種信息設備、家電設備的網絡化。目前各廠商關注的焦點依然是企業、校園和熱點服務等主流市場，與家庭WLAN相關的產品也還不多；但預計從今年下半年開始，使用WLAN的家電產品將會大大增加，使得家庭WLAN市場成為不可忽視的一部分。由于WLAN802.11a/g標準可提供高達54Mbit/s的速率，家庭娛樂產品，如DVD、機頂盒、HDTV、攝影機、游戲機等需要寬帶數據通信的產品都可通過WLAN實現連接。比爾蓋茨也曾預言，WLAN必將廣泛應用在家庭內部。802.11幾乎可以確定將在家庭娛樂市場上逐步占有一席之地，這可從SONY加入WECA聯盟，并積極參與無線局域網標準制定而初見端倪，由于SONY是全球消費型電子產品的巨頭，其加入將加速WLAN與其他消費電子產品及陳的速度。簡單的家庭無線LAN：在家庭無線局域網最通用和最便宜的例子，如圖1所示，一臺設備作為防火墻，路由器，交換機和無線接入點。這些無線路由器可以提供廣泛的功能，例如：保護家庭網絡遠離外界的入侵。允許共享一個ISP（Internet服務提供商）的單一IP地址。可為4臺計算機提供有線以太網服務，但是也可以和另一個以太網交換機或集線器進行擴展。為多個無線計算機作一個無線接入點。通常基本模塊提供2.4GHz802.11b/g操作的Wi-Fi，而更高端模塊將提供雙波段Wi-Fi或高速MIMO性能。雙波段接入點提供2.4GHz802.11b/g和5.3GHz802.11a性能，而MIMO接入點在2.4GHz范圍中可使用多個射頻以提高性能。雙波段接入點本質上是兩個接入點為一體并可以同時提供兩個非干擾頻率，而更新的MIMO設備在2.4GHz范圍或更高的范圍提高了速度。2.4GHz范圍經常擁擠不堪而且由于成本問題，廠商避開了雙波段MIMO設備。雙波段設備不具有最高性能或范圍，但是允許你在相對不那么擁擠的5.3GHz范圍操作，并且如果兩個設備在不同的波段，允許它們同時全速操作。家庭網絡中的例子并不常見。該拓撲費用更高但是提供了更強的靈活性。路由器和無線設備可能不提供高級用戶希望的所有特性。在這個配置中，此類接入點的費用可能會超過一個相當的路由器和AP一體機的價格，歸因于市場中這種產品較少，因為多數人喜歡組合功能。一些人需要更高的終端路由器和交換機，因為這些設備具有諸如帶寬控制，千兆以太網這樣的特性，以及具有允許他們擁有需要的靈活性的標準設計。無線橋接：當有線連接太昂貴或者需要為有線連接建立第二條冗余連接以作備份時，無線橋接允許在建筑物之間進行無線連接。802.11設備通常用來進行這項應用以及無線光纖橋。802.11基本解決方案一般更便宜并且不需要在天線之間有直視性，但是比光纖解決方案要慢很多。802.11解決方案通常在5至30mbps范圍內操作，而光纖解決方案在100至1000mbps范圍內操作。這兩種橋操作距離可以超過10英里，基于802.11的解決方案可達到這個距離，而且它不需要線纜連接。但基于802.11的解決方案的缺點是速度慢和存在干擾，而光纖解決方案不會。光纖解決方案的缺點是價格高以及兩個地點間不具有直視性。中型無線局域網：中等規模的企業傳統上使用一個簡單的設計，他們簡單地向所有需要無線覆蓋的設施提供多個接入點。這個特殊的方法可能是最通用的，因為它入口成本低，盡管一旦接入點的數量超過一定限度它就變得難以管理。大多數這類無線局域網允許你在接入點之間漫游，因為它們配置在相同的以太子網和SSID中。從管理的角度看，每個接入點以及連接到它的接口都被分開管理。在更高級的支持多個虛擬SSID的操作中，VLAN通道被用來連接訪問點到多個子網，但需要以太網連接具有可管理的交換端口。這種情況中的交換機需要進行配置，以在單一端口上支持多個VLAN。盡管使用一個模板配置多個接入點是可能的，但是當固件和配置需要進行升級時，管理大量的接入點仍會變得困難。從安全的角度來看，每個接入點必須被配置為能夠處理其自己的接入控制和認證。RADIUS服務器將這項任務變得更輕松，因為接入點可以將訪問控制和認證委派給中心化的RADIUS服務器，這些服務器可以輪流和諸如Windows活動目錄這樣的中央用戶數據庫進行連接。但是即使如此，仍需要在每個接入點和每個RADIUS服務器之間建立一個RADIUS關聯，如果接入點的數量很多會變得很復雜。大型可交換無線局域網：交換無線局域網是無線連網最新的進展，簡化的接入點通過幾個中心化的無線控制器進行控制。數據通過Cisco，ArubaNetworks，Symbol和TrapezeNetworks這樣的制造商的中心化無線控制器進行傳輸和管理。這種情況下的接入點具有更簡單的設計，用來簡化復雜的操作系統，而且更復雜的邏輯被嵌入在無線控制器中。接入點通常沒有物理連接到無線控制器，但是它們邏輯上通過無線控制器交換和路由。要支持多個VLAN，數據以某種形式被封裝在隧道中，所以即使設備處在不同的子網中，但從接入點到無線控制器有一個直接的邏輯連接。從管理的角度來看，管理員只需要管理可以輪流控制數百接入點的無線局域網控制器。這些接入點可以使用某些自定義的DHCP屬性以判斷無線控制器在哪里，并且自動連結到它成為控制器的一個擴充。這極大地改善了交換無線局域網的可伸縮性，因為額外接入點本質上是即插即用的。要支持多個VLAN，接入點不再在它連接的交換機上需要一個特殊的VLAN隧道端口，并且可以使用任何交換機甚至易于管理的集線器上的任何老式接入端口。VLAN數據被封裝并發送到中央無線控制器，它處理到核心網絡交換機的單一高速多VLAN連接。安全管理也被加固了，因為所有訪問控制和認證在中心化控制器進行處理，而不是在每個接入點。只有中心化無線控制器需要連接到RADIUS服務器，這些服務器在顯示的例子中輪流連接到活動目錄。交換無線局域網的另一個好處是低延遲漫游。這允許VoIP和Citrix這樣的對延遲敏感的應用。切換時間會發生在通常不明顯的大約50毫秒內。傳統的每個接入點被獨立配置的無線局域網有1000毫秒范圍內的切換時間，這會破壞電話呼叫并丟棄無線設備上的應用會話。交換無線局域網的主要缺點是由于無線控制器的附加費用而導致的額外成本。但是在大型無線局域網配置中，這些附加成本很容易被易管理性所抵消無線局域網絡應用：大樓之間：大樓之間建構網絡的連結，取代專線，簡單又便宜。餐飲及零售：餐飲服務業可使用無線局域網絡產品，直接從餐桌即可輸入并傳送客人點菜內容至廚房、柜臺。零售商促銷時，可使用無線局域網絡產品設置臨時收銀柜臺。醫療：使用附無線局域網絡產品的手提式計算機取得實時信息，醫護人員可藉此避免對傷患救治的遲延、不必要的紙上作業、單據循環的遲延及誤診等，而提升對傷患照顧的品質。企業：當企業內的員工使用無線局域網絡產品時，不管他們在辦公室的任何一個角落，有無線局域網絡產品，就能隨意地發電子郵件、分享檔案及上網絡瀏覽。倉儲管理：一般倉儲人員的盤點事宜，透過無線網絡的應用，能立即將最新的資料輸入計算機倉儲系統。貨柜集散場：一般貨柜集散場的橋式起重車，可于調動貨柜時，將實時信息傳回office，以利相關作業之逐行。監視系統：一般位于遠方且需受監控現場之場所，由于布線之困難，可藉由無線網絡將遠方之影像傳回主控站。展示會場：諸如一般的電子展，計算機展，由于網絡需求極高，而且布線又會讓會場顯得凌亂，因此若能使用無線網絡，則是再好不過的選擇。

圖3.1.3無線局域網無線局域網的優點：（1）靈活性和移動性。在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡位置的限制，而無線局域網在無線信號覆蓋區域內的任何一個位置都可以接入網絡。無線局域網另一個最大的優點在于其移動性，連接到無線局域網的用戶可以移動且能同時與網絡保持連接。（2）安裝便捷。無線局域網可以免去或最大程度地減少網絡布線的工作量，一般只要安裝一個或多個接入點設備，就可建立覆蓋整個區域的局域網絡。（3）易于進行網絡規劃和調整。對于有線網絡來說，辦公地點或網絡拓撲的改變通常意味著重新建網。重新布線是一個昂貴、費時、浪費和瑣碎的過程，無線局域網可以避免或減少以上情況的發生。（4）故障定位容易。有線網絡一旦出現物理故障，尤其是由于線路連接不良而造成的網絡中斷，往往很難查明，而且檢修線路需要付出很大的代價。無線網絡則很容易定位故障，只需更換故障設備即可恢復網絡連接。（5）易于擴展。無線局域網有多種配置方式，可以很快從只有幾個用戶的小型局域網擴展到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供節點間"漫游"等有線網絡無法實現的特性。由于無線局域網有以上諸多優點，因此其發展十分迅速。最近幾年，無線局域網已經在企業、醫院、商店、工廠和學校等場合得到了廣泛的應用。無線局域網的不足之處：無線局域網在能夠給網絡用戶帶來便捷和實用的同時，也存在著一些缺陷。無線局域網的不足之處體現在以下幾個方面：（1）性能。無線局域網是依靠無線電波進行傳輸的。這些電波通過無線發射裝置進行發射，而建筑物、車輛、樹木和其它障礙物都可能阻礙電磁波的傳輸，所以會影響網絡的性能。（2）速率。無線信道的傳輸速率與有線信道相比要低得多。目前，無線局域網的最大傳輸速率為150Mbit/s，只適合于個人終端和小規模網絡應用。（3）安全性。本質上無線電波不要求建立物理的連接通道，無線信號是發散的。從理論上講，很容易監聽到無線電波廣播范圍內的任何信號，造成通信信息泄漏。第4章無線局域網安全技術的發展方向2002年無線局域網相應的網絡設備銷量是2001年的四倍。據美國SynergyResearchGroup（SRG）公布的一項調查結果表明，2002年WLAN設備全年營業額達到了21億美元。2005年將達到93.2億美元。從2002年一直到2010年WLAN市場一直持續健康增長的發展趨勢。目前在專業的PC中都已經安裝WLAN系統。目前筆記本電腦無線上網開始普遍化。無線局域網應用經歷了企業網、校園網、PC驅動市場，到熱點地區的無線接入服務、家庭網的應用，各種信息設備、家電設備的嵌入應用。我們可以看到，WLAN將成為無線通信網絡的基礎設施之一如上所述，無線局域網技術的研究和應用方興未艾，是目前無線通信領域乃至整個通信行業的研究熱點。從無線局域網的進一步推廣應用來看，未來的研究方向主要集中在安全性、移動漫游、網絡管理以及與3G等其他移動通信系統之間的關系上。4.1安全性問題IEEE802.11協議標準建議使用兩種安全解決方案。一種是IEEE802.11安全任務組（TGi）構建的安全框架--魯棒型安全網絡（RSN）。這種網絡用IEEE802.1x提供基于端口的接入控制、鑒權和密鑰管理。該標準用可擴展鑒權協議（EAP）實現對用戶的鑒權。鑒權服務器和用戶之間使用遠程鑒權撥入用戶服務協議（RADIUS）進行通信，RADIUS協議在網絡接入的鑒權、授權和計費（AAA）中得到廣泛采用。由于IEE802.1x主要是針對有線局域網設計的，在無線局域網中使用IEE802.1x不可避免地存在漏洞。所以，盡管它對無線局域網的安全性能有很大改善，802.1x和802.11的結合仍然不能提供足夠的安全。另一種方式則是目前廣泛應用于局域網絡及遠程接入等領域的虛擬專用網（VPN）安全技術。與802.11b標準所采用的安全技術不同，在IP網絡中，VPN主要采用IPSec技術來保障數據傳輸的安全。對于安全性要求更高的用戶，將現有的VPN安全技術與802.11b安全技術結合起來，是目前較為理想的無線局域網絡的安全解決方案。4.2漫游切換問題無線局域網的漫游問題是繼安全問題之后的一個至關重要的問題。在無線網絡中，如果一邊使用無線局域網接入服務，一邊移動接入位置，那么一旦移動終端超越子網覆蓋范圍，IP數據包就無法到達移動終端，正在進行的通信將被中斷。為此，IETF制定了擴展IP網絡移動性的系列標準。所謂移動IP，就是指在IP網絡上的多個子網內均可使用同一IP地址的技術。這種技術是通過使用被稱為本地代理（HomeAgent）和外地代理（ForeignAgent）的特殊路由器對網絡終端所處位置的網絡進行管理來實現的。在移動IP系統中，可保證用戶的移動終端始終使用固定的IP地址進行網絡通信，不管在怎樣的移動過程中皆可建立TCP連接并不會發生中斷。在無線局域網系統中，廣泛的應用移動IP技術可以突破網絡的地域范圍限制，并可克服在跨網段時使用動態主機配置協議（DHCP）方式所造成的通信中斷、權限變化等問題。4.3無線網絡管理問題相對于有線網絡，無線局域網具有非常獨特的特性，因此必須建立相應的無線網絡管理系統。除了系統結構、用戶需求和典型應用等模塊之外，一個好的無線網絡管理系統還必須考慮以下因素：（1）標準的網管通信方式。網管子系統通常與中央主機相連。網管子系統必須基于工業標準的管理協議(比如SNMP)，這樣才能監視主機和子系統之間每條鏈路上的狀態信息，并可根據狀態信息快速分析和解決出現的問題。（2）網絡監視和報告。主機必須能夠監視無線網絡系統中所有單元。考慮到無線網絡的連接性不如有線網絡那樣穩定，無線網絡管理系統必須監視和報告無線信號的變化以及接入點的業務類型和負載情況，還須能自動發現進入無線網絡體系結構的新設備。（3）有效地利用帶寬。盡管隨著新技術的發展，無線網絡的可用帶寬逐步增大，但還是遠遠小于有線局域網的帶寬。因此，在實際應用中必須考慮帶寬的合理使用。4