论WLAN技术及实施

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摘 要：计算机网络技术飞速发展，各种网络接入技术层出不穷，wlan技术做为其中最为主要的一种之一，近年来得到了长足的发展。本文论述了WLAN的主要技术特点，和WLAN技术相对于其它网络接入的优点，并结合实际的组网案例，介绍WLAN的组网结构、相关概念及应用范围。

关键词: WLAN IEEE 802.11 “瘦”AP “胖”AP

随着计算机网络的普及广泛应用，以快捷高效，组网灵活为优势的无线网络技术也在飞速发展。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。无线局域网（Wireless local-area network，WLAN）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。通常计算机组网的传输媒介主要是铜缆或光缆，构成有线局域网。但有线网络在某些场合要受到布线的限制：布线、改线工程量大；线路容易损坏；网中的各节点不可移动。特别是当要把相离较远的节点连接起来时，敷设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长,对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞。无线局域网就是解决有线网络以上问题而出现的。

一、 WLAN的技术特点

无线局域网利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。无线局域网的数据传输速率现在已经能够达到54Mbps，传输距离可远至4~8KM以上。它是对有线联网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络联通问题。

(一) 无线局域网的优点

与有线网络相比，无线局域网具有以下优点：

1.灵活性和移动性。在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

2.安装便捷。无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

3.易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

4.故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

5.易于扩展。无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点间"漫游"等有线网络无法实现的特性。

二、无线局域网的相关技术

(一)IEEE 802.11标准

IEEE 802.11是在1997年由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准。IEEE 802.11规定了无线局域网在2.4GHz波段进行操作，这一波段被全球无线电法规实体定义为扩频使用波段。

1999年8月，802.11标准得到了进一步的完善和修订，包括用一个基于SNMP的MIB来取代原来基于OSI协议的MIB。另外还增加了两项内容，一是802.11a，它扩充了标准的物理层，频带为5GHz，采用QFSK调制方式，传输速率为6Mb/s－54Mb/s。它采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术，可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，并支持语音、数据、图像业务。这样的速率完全能满足室内、室外的各种应用场合。另一种是802.11b标准，在2.4GHz频带，采用直接序列扩频（DSSS）技术和补偿编码键控(CCK)调制方式。该标准可提供11Mb/s的数据速率，还能够根据情况的变化，在11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps、1 Mbps的不同速率之间自动切换。它从根本上改变无线局域网设计和应用现状，扩大了无线局域网的应用领域，现在，大多数厂商生产的无线局域网产品都基于 802.11b标准。

(二)WLAN的相关概念

在一个典型的无线局域网环境中，有一些进行数据发送和接收的设备，称为接入点(AP)。通常，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。在同时具有有线和无线网络的情况下，AP可以通过标准的 Ethernet电缆与传统的有线网络相联，作为无线网络和有线网络的连接点。无线局域网的终端用户可通过无线网卡等访问网络。WLAN的接入点（AP）在业界分为“胖”AP、“瘦”AP：

1.“胖”AP，其学名应该称之为无线路由器。无线路由器与纯AP不同，除无线接入功能外，一般具备WAN、LAN两个接口，大多支持DHCP服务器、DNS和MAC地址克隆，以及VPN接入、防火墙等安全功能。

2. “瘦”AP，其传输机制相当于有线网络中的集线器，在无线局域网中不停地接收和传送数据;任何一台装有无线网卡的PC均可通过AP来分享有线局域网络甚至广域网络的资源。理论上，当网络中增加一个无线AP之后，即可成倍地扩展网络覆盖直径;还可使网络中容纳更多的网络设备。每个无线AP基本上都拥有一个以太网接口，用于实现无线与有线的连接。

(三)WLAN其他相关概念

1.微单元和无线漫游

无线电波在传播过程中会不断衰减，导致AP的通讯范围被限定在一定的范围之内，这个范围被称为微单元。当网络环境存在多个AP，且它们的微单元互相有一定范围的重合时，无线用户可以在整个无线局域网覆盖区内移动，无线网卡能够自动发现附近信号强度最大的AP，并通过这个AP收发数据，保持不间断的网络连接，这就称为无线漫游。

2.扩频

大多数的无线局域网产品都使用了扩频技术。扩频技术原先是军事通讯领域中使用的宽带无线通信技术。使用扩频技术，能够使数据在无线传输中完整可靠，并且确保同时在不同频段传输的数据不会互相干扰。

3.直接序扩频

所谓直接序列扩频，就是使用具有高码率的扩频序列，在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。

4.跳频扩频

跳频技术与直序扩频技术完全不同，是另外一种扩频技术。跳频的载频受一个伪随机码的控制，在其工作带宽范围内，其频率按随机规律不断改变频率。接收端的频率也按随机规律变化，并保持与发射端的变化规律一致。

跳频的高低直接反映跳频系统的性能，跳频越高，抗干扰的性能越好，军用的跳频系统可以达到每秒上万跳。出于成本的考虑，商用跳频系统跳速都较慢，一般在50跳/秒以下。由于慢跳跳频系统实现简单，因此低速无线局域网常常采用这种技术。

三、WLAN的应用

WLAN具有诸多优点，近年来发展迅速，同时也得到了广泛应用，包括下列领域：

(一)接入网络信息系统：电子邮件、文件传输和终端仿真。

(二)难以布线的环境：老建筑、布线困难或昂贵的露天区域、城市建筑群、校园和工厂。

(三)频繁变化的环境：频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商，以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。

(四)使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。

(五)用于远距离信息的传输：如在林区进行火灾、病虫害等信息的传输；公安交通管理部门进行交通管理等。

(六)专门工程或高峰时间所需的暂时局域网：学校、商业展览、建设地点等人员流动较强的地方；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。

(七)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。

(八)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。

四、WLAN的具体实现流程说明：

1.在热点位置布置wlan AP接入设备，用户笔记本等移动设备连接上系统

2.接入BRAS获得用户连接,内嵌dhcp服务完成地址分配(分配真实IP)

3.用户发起http请求，BRAS设备重定向到Portal服务器

4.Portal服务器根据IP地址向对应的SAE或者NPM询问热点位置,Portal服务器热点对应的个性化信息生成个性化页面，推送到用户界面。用户在Portal服务器推出的页面上输入用户名、密码、验证码，申请验证；

5.Portal服务器把登陆信息传递到对应的SAE或者NPM。SAE或者NPM将信息发送到RadiusRadius根据用户帐号、用户热点、上网位置以及加密方式（PAP或CHAP）完成用户的认证。

6.登陆结果传递的Portal。客户完成认证后上网。

五、WLAN系统中的安全

802.11i标准是一种支持数据包安全与认证安全的MAC层增强型标准。前几代基于密码的802.11安全机制都是围绕WEP协议制定的。但WEP所提供的认证不是双向认证，例如用户不能认证网络。WEP中密钥的重复使用也使黑客很容易就能破解密钥。最后，在静态WEP实现中，网管员实际上不可能更改接入点(AP)上的密钥，因为这需要更改每个站点上的密钥。所以在大多数情况下，WEP并没有得到贯彻。通过以下两个步骤，802.11i可解决WEP中安全不足的问题：首先是提供一种可对目前产品进行软件升级的机制;其次是创建一个可能需要硬件改动的新型鲁棒安全网络(RSN)。第一个措施已被Wi-Fi联盟采纳为无线保护接入(WPA)，而且经过批准的802.11i规范已被采用为WPA2.WPA实际上相当于为WEP所使用的RC4加密方案添加了一个安全壳，可提供用户与网络之间的相互认证、进行自动安全的密钥交换以及提供对语音(及数据)包的保护。通过用高级加密标准(AES)代替RC4作为加密引擎，WPA2增强了WPA的安全性。而且，通过采用类似的自动密钥交换机制，WPA2可保护用户在WPA上的基础设施投资。

参考文献：

刘乃安.无线局域网原理技术与应用.西安：西安电子科技大学出版社，2004。

方汗.无线局域网组建与应用完全手册.重庆：西南师范大学出版社，2005

作者简介：周保贵（1979）、男

安徽省临泉县、浙江省邮电工程建设有限公司（310020）项目经理、助理工程师、大专、计算机网络通信。