网络技术\11.无线网技术

null第十一章 无线网技术第十一章 无线网技术本章提要本章提要双绞线的分类和压制 光缆的特性 网卡的特性 集线器,路由器和中继器 交换机的特性 前言前言 组建计算机网络，最关键的是选择采用什么样的传输介质和网络连接设备，这些选择不仅关系到计算机网络的性能，而且关系到组建网络的成本。下面主要介绍目前几种最常用到的网络传输介质和组网设备: 1.双绞线 2.光缆 3.网卡 4.集线器,中继器和路由器 5.交换机11.1 概述 无线局域网的概念11.1 概述 无线局域网的概念 无线局域网是于1990年出现在现实生活中的。当它出现时，就有人预言完全取消电缆和线路连接方式的时代即将来临。目前，随着无线网络技术的日趋完善，无线网络产品价格的持续下调，无线局域网的应用范围也迅速扩展。过去，无线LAN仅限于工厂和仓库使用，现在已进入办公室、家庭，乃至其他公共场所。11.1 概述 无线局域网的概念11.1 概述 无线局域网的概念 无线局域网是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网（Wireless Local Area Network ，WLAN）。它是无线通信、计算机网络技术相结合的产物，是有线联网方式的重要补充和延伸，并逐渐成为计算机网络中一个至关重要的组成部分。 目前，无线通信一般有两种传输手段，即无线电波和光波。无线电波包括短波、超短波和微波。光波指激光、红外线。 11.1 概述 无线局域网的概念11.1 概述 无线局域网的概念 短波、超短波类似电台或电视台广播采用的调幅、调频或调相的载波，通信距离可达数十公里。这种通信方式速率慢、保密性差、易受干扰、可靠性差，一般不用于无线局域网。 激光、红外线由于易受天气影响，不具备穿透的能力，在无线局域网中一般不用。 因此，微波是无线局域网通信传输媒介的最佳选择。目前，使用微波作传输介质通常以扩频方式传输信号。 11.1 概述 无线局域网特点11.1 概述 无线局域网特点 1.移动性 为实现移动办公是开发无线局域网技术的最基本目的。无线局域网可实现室内移动办公和室外远距离主干互联，有效解决了有线局域网中各信息点不可移动的问题。因而广泛适用于需要可移动数据处理或无法进行物理传输介质布线的领域。 11.1 概述 无线局域网特点11.1 概述 无线局域网特点 2.灵活性 有线局域网中，室外布线时或挖沟走线或架空走线，受地势、环境、政府规定影响，不能任意布线，而且电缆数量固定，通信容量有限，不能随时架设、随时增加链路进行扩容；而无线局域网采用2.4GHz民用通信频率，无需布线、无需政府许可，且通信覆盖范围大，几乎不受地理环境限制，网络连接灵活，可随时扩容。 11.1 概述 无线局域网特点11.1 概述 无线局域网特点 3.安全性 有线局域网的线缆不但容易遭到破坏，而且容易遭搭线窃听，而无线局域网采用的无线扩频通信技术本身就起源于军事上的防窃听技术，因此安全性高。 4.可靠性 有线局域网的电缆线路存在信号衰减的问题，即随着线路的扩展而信号质量急剧下降，而且误码率高，而无线局域网通过数据放大器和天线系统，可有效解决信号此类问题。 11.1 概述 无线局域网特点11.1 概述 无线局域网特点 一般来说，50公里内几乎没有影响，可提供最高达31Mbps的通信速率，误码率低，可靠性高。 建设有线局域网时一般需要备份，如果均用有线系统，则当一条线路中断时，另外一条很可能同样由于整个电缆被挖断或被破坏、配线架损坏、转接局断电等原因，而同时中断。如果利用无线网络进行备份，当有线线路中断时，则可将通信链路切换到无线链路上，可保证通信线路的畅通，大大提高网络系统的可靠性。 11.1 概述 无线局域网特点11.1 概述 无线局域网特点 5.易维护 有线局域网络的维护需沿线路进行测试检查，出现故障时，一般很难及时找出故障点，而无线局域网只需对天线、无线接入器和无线网卡进行维护，出现故障时则能快速找出原因，恢复线路正常运行。 11.1 概述 无线局域网的适用范围11.1 概述 无线局域网的适用范围 根据无线局域网的技术特点，其应用情况可分为两类： 一类作为半移动网络应用。 一类作为全移动网络应用。 1.半移动网络应用 在半移动网络应用环境中，又可分为室内应用与室外应用。 11.1 概述 无线局域网的适用范围11.1 概述 无线局域网的适用范围 ⑴室内应用 在室内应用环境中，无线局域网作为有线局域网的补充，它与有线局域网并存。无线局域网的价格比有线局域网高，所以在以下应用情况中方可发挥无线的特长：大型办公室、车间；超市、智能仓库；临时办公室、会议室；证券市场等。 11.1 概述 无线局域网的适用范围11.1 概述 无线局域网的适用范围 ⑵室外应用 在难于布线的室外环境下，可以充分发挥无线局域网的高效率、组网灵活等优点。在公共通信网不发达的状态下，无线局域网可作为区域网（覆盖范围几十公里以内）使用。以下是无线局域网的主要应用范围：城市建筑群间的通信，学校校园网络，工矿企业厂区自动化控制与管理网络，银行、金融证券城区网络，城市交通信息网络，矿山、水利、油田等区域网络，港口、码头、江河湖坝区网络，野外勘测、实验等流动网络，军事、公安流动网络等。 11.1 概述 无线局域网的适用范围11.1 概述 无线局域网的适用范围 2.全移动网络应用 无线局域网与有线主干网构成移动计算机网络系统。这种网络传输速率高、覆盖范围广、可以传多媒体信息，这是无线局域网的发展方向。如果一个城市建设了这样的网络应用环境，那么计算机接入Internet将同用手机通话一样方便。 11.2无线网 无线局域网协议11.2无线网协议 无线局域网协议 无线通信的发展日新月异，从“蓝牙”到第三代移动通信，新技术层出不穷，尤其是无线局域网(LAN)技术以比人们的预料快得多的速度向前发展着。正因为如此，目前无线局域网的标准较多，处于众多标准共存时期。下面简单介绍主要的无线互联标准。 11.2无线网协议 无线局域网协议11.2无线网协议 无线局域网协议 1. IEEE 802.11b 由IEEE 802.11 Task Group b于1999年底制定，以直序扩频(又称DSSS；Direct Sequence Spread Spectrum)作为调变技术，所谓直序扩频是将原来1位的信号，利用11个以上的位来表示，使得原来高功率、窄频率的讯号，变成低功率、宽频率。另外一方面，802.11b传输速率最高可达到11Mbps，频段则采用2.4GHz免执照频段。 11.2无线网协议 无线局域网协议11.2无线网协议 无线局域网协议 2. IEEE802.11a IEEE 802.11a在2001年到2002年推出，采用能有效降低多重路径衰减与有效使用频率正交频分复用（OFDM）技术，并选择干扰较少的5GHz频段，其数据率高达54Mbps。由于IEEE 802.11b的数据率为11Mbps，物理层额外开销使数据率下降40%，实际数据率最多为6Mbps，因此802.11a被视为下一代高速无线局域网络规格。 11.2无线网协议 无线局域网协议11.2无线网协议 无线局域网协议 3. IEEE802.11g 该标准在IEEE 802.11b标准基础上，选择2.4 GHz频段，，使用OFDM技术，与802.11a兼容。目前IEEE 802.11g主要有两家公司在竞争标准：一家为Intersil，以OFDM为通讯技术、传输速率可达36Mbps；另一家为TI，以PBCC为通讯技术、传输速率达22Mbps。目前IEEE 802.11g工作小组对Intersil的解决有较大的兴趣，Intersil胜出的机率相形之下也大了许多。 11.2无线网协议 无线局域网协议11.2无线网协议 无线局域网协议 所有的无线LAN都使用未注册频谱，因此，它们易受干扰，并引起传输出错。当传输出现差错时，所传输的信息必须重发，势必浪费带宽。如果差错率达到50%，则会使数据率减少三分之二。就802.11b而言，6Mbps的实际数据率减去差错重发开销后只剩下2Mbps，在网络上只能实现每个节点共享的半双工通信。 11.2无线网协议 无线局域网协议11.2无线网协议 无线局域网协议 在无线通信标准中，除了IEEE 802.11系列外，还有homerf2、Hiperlan2和5-up标准。各通信协议比较见下表所示。 11.2无线网协议 无线局域网协议11.2无线网协议 无线局域网协议 除此之外，IEEE还将推出以下新的标准系列： 802.11d，旨在制定在其他频率上工作的多个802.11b版本，使之适合于世界上现在还未使用2.4ghz频段的国家。 802.11e，该标准将对802.11网络增加Qos能力，它将用时分多址方案取代类似以太网的MAC层，并对重要的业务增加额外的纠错功能。 11.2无线网协议 无线局域网协议11.2无线网协议 无线局域网协议 802.11f，该标准旨在改进802.11的切换机制，以使用户能够在两个不同的交换分区(无线信道)之间，或在加到2个不同的网络上的接入点之间漫游的同时保持连接。 802.11h，该标准意在对802.11a的传输功率和无线信道选择增加更好的控制功能，它与802.11e相结合，适用于欧洲地区。 11.2无线网协议 无线局域网协议11.2无线网协议 无线局域网协议 802.11i，该标准消除802.11的最明显的缺陷：安全问题。它将是基于高级加密标准，即美国政府“官方”加密算法的一个完整的新标准。 802.11j。这是个新的标准，目前只是一个草案，尚未组成特别工作组进行讨论。预计，该标准将使802.11a和hiperlan2这两个标准在同一频率共存。 11.2无线网协议 无线局域网的工作原理11.2无线网协议 无线局域网的工作原理 无线局域网的拓扑结构可分为两类：无中心拓扑（对等网模式）和有中心拓扑（客户/服务模式）。无中心拓扑的网络要求网中任意两点均可直接通信。采用无中心拓扑结构的网络一般使用公用广播信道，而信道接入控制协议多采用载波监测多址接入（CSMA）类型的多址接入协议。 11.2无线网协议 无线局域网的工作原理11.2无线网协议 无线局域网的工作原理 有中心拓扑结构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。二者的拓扑结构如图所示。 11.3 无线网部件 无线接入器11.3 无线网部件 无线接入器 无线接入器（Access Point），又称无线桥接器，可实现有线网络与无线网络连接。通过无线接入器，任何一台装有无线网卡的计算机都可连接到有线网络中，共享有线局域网的资源。TL-WA200是TP-LINK的无线接入器产品，如图所示。 11.3 无线网部件 无线接入器11.3 无线网部件 无线接入器 TL-WA200遵循IEEE 802.11b无线通信标准，可外接30个无线工作站，最大传输速率可达11Mbps，最远覆盖范围可达300米，可自动修正传输速率使网络连接品质处于最佳状态，动态LED指示灯提供简单的工作状态提示及故障排除，支持有线等效加密（WEP）技术。其具体性能指标见表所示。 11.3 无线网部件 无线接入器11.3 无线网部件 无线接入器 11.3 无线网部件 无线网卡11.3 无线网部件 无线网卡 无线网卡（Wireless Lan Card），又称无线网络适配器。它与传统的以太网网卡的最大区别在于：前者依靠无线电波传送资料，而后者通过双绞线传送资料。目前无线网卡的规格按速率大致可分为2Mbps、5Mbps、11Mpbs和22Mpbs四种。而按应用接口可分为PCMCIA、PCI、USB网卡三种。PCMCIA网卡用于连接笔记本。PCI、USB网卡可用于台式PC机。 11.3 无线网部件 无线网卡11.3 无线网部件 无线网卡 TL-WN211是TP-LINK的无线PCMCAI网卡，如左图所示。TL-WN230是TP-LINK的无线USB网卡，如右图所示。 11.3 无线网部件 无线网卡11.3 无线网部件 无线网卡 1. TL-WN211 TL-WN211完全符合IEEE802.11b无线网络的国际标准，支持IEEE 802.11b标准、与Wi-Fi相容，11Mbps传输速度，提供64/128 WEP加密。 11.3 无线网部件 无线网卡11.3 无线网部件 无线网卡 2. TL-WN230 TL-WN230完全符合IEEE802.11b无线网络的国际标准，支持B-Type USB接口，11Mbps传输速度，提供64/128 WEP加密，丰富的驱动程序，支持Microsoft Windows98/ME/2000/XP，即插即用安装。具体技术指标见表所示。 11.3 无线网部件 无线网卡11.3 无线网部件 无线网卡 11.3 无线网部件 天线11.3 无线网部件 天线 无线局域网系统中的天线与一般电视、卫星和手机所用的天线不同，其原因是频率不同所致。无线局域网所用的频率为2.4GHz。无线局域网通过天线将数字信号传输到远处，至于能传送多远，由发射功率和天线本身的dB值（俗称增益值）决定。通常每增加8dB则相对传输距离可增至原距离的一倍。一般天线可分为指向性与全向性两种，前者较适合长距离使用，而后者较适合区域性的应用。目前，无线局域网的无线接入器、无线网卡一般自带全向性天线。 11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式 针对不同的应用场合，无线局域网有四种典型应用连接方式： 室内对等连接； 室内有线拓展； 室外点对点桥接； 室外分布式多点跨接。 11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式 1.室内对等连接 对等连接采用如图所示的无中心拓扑结构，只需无线网卡，不需要无线接入器即可连接，并且所有无线连接的计算机都能对等地相互通信。 11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式 在这种连接方式中，一个工作站会自动设置为初始站，对网络进行初始化，使所有同域（SSID相同）的工作站成为一个局域网，允许有多个站点同时发送信息。在MAC帧中，就同时有源地址、目的地址和初始站地址。这种对等连接由于不支持TCP/IP协议，因而需设置NetBEUI协议，适合未建网的用户，或组建临时性的网络，如野外作业、临时流动会议等。每台计算机仅需一个无线网卡，简单、成本低。 11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式 2.室内有线拓展 这种连接方式以星性拓扑为基础，以无线接入器为中心，所有的无线站点通信要通过接入器接转，MAC帧包含有源地址、目的地址和接入点地址。 11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式 由于接入器有以太网接口，这样，既能以接入器为中心独立建一个无线局域网，也可将接入器作为有线局域网的扩展部分，实现与有线局域网漫游功能。当室内布线不方便、原来的信息点不够用或有计算机的相对移动时，可以利用这种连接方式。这样就可以使插有无线网卡的客户共享有线网资源，实现有线无线随时随地的共享连接。 11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式 3. 室外的点对点桥接 如图所示，A网与B网分别为两个有线局域网，在距离较远无法布线的情况下，可通过两台无线网桥将两个有线局域网连在一起。 11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式 4.室外分布式多点跨接 11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式11.4 组建无线网络系统 无线局域网连接方式 如图所示：A、B、C网分别为三个有线网，A网为中心点，外围有B网和C网。其中，在中心点A网的无线网桥中需安装两块无线网卡，两块无线网卡通过线缆分别连接两部定向天线，两部天线分别指向B网和C网的定向天线。这种连接方式可将多个局域网连接起来，共享网络资源。当连接情况较为复杂时，中心点可采用全向天线与各子网互联。 11.4 组建无线网络系统 实例1：组建办公室无线局域网11.4 组建无线网络系统 实例1：组建办公室无线局域网 在有中心拓扑结构中，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，也就是在网络中采取了无线接入器。其中前者费用较低，而后者由于需要购买昂贵的无线接入器，所以费用较高，但整个网络可以通过它进行管理，诸如接入网络设备的身份验证，内部流量和服务质量控制等。本例所组建的无线局域网非常简单，为降低成本，采用无中心结构，使用TP-Link的TP-WN230无线网卡，利用一台PC机作为服务器接入互联网。 11.4 组建无线网络系统 实例1：组建办公室无线局域网11.4 组建无线网络系统 实例1：组建办公室无线局域网 2.安装无线局域网 ⑴安装无线局域网服务器 作为服务器的计算机安装Windows 2000 Server系统。服务器中安装两个网卡，其中一个普通有线网卡用于连接ADSL Modem，另一个为TP-WN230无线网卡（速率为11Mbps），用来连接局域网内的其他计算机，如果局域网的范围比较大，可以为无线网卡加装专门的天线。 11.4 组建无线网络系统 实例1：组建办公室无线局域网11.4 组建无线网络系统 实例1：组建办公室无线局域网 ⑵配置网络服务 为服务器配置NAT（网络地址转换）服务、DHCP服务以及DNS、设置ADSL服务。具体设置参照本书第9章。 ⑶安装工作站 在工作站上安装无线网卡和驱动程序。工作站设备既可以是PC机、笔记本，也可以是网络打印机、PDA等。 11.4 组建无线网络系统 实例1：组建办公室无线局域网11.4 组建无线网络系统 实例1：组建办公室无线局域网 ⑵配置网络服务 为服务器配置NAT（网络地址转换）服务、DHCP服务以及DNS、设置ADSL服务。具体设置参照本书第9章。 ⑶安装工作站 在工作站上安装无线网卡和驱动程序。工作站设备既可以是PC机、笔记本，也可以是网络打印机、PDA等。 ⑷登录 启动工作站系统，并选择登录网络，可以测试局域网是否畅通。 11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案 公司原本存在一个有线的局域网，由于公司业务发展，现有的有线网络不能满足需求，需要增加以太网接口的网络连接；同时需在公司会议室客户接待处组建网络，以满足合作伙伴员工或客户实时咨询公司信息的需求，结合公司的实际情况对新组建的网络提出了以下要求。 11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案简单易用性：不要破坏现有的有线网络重新开挖布线槽铺设线路 安全性：要能保证网络安全阻止恶意侵入使办公变得自由自在 高效性：员工在公司内部的任何地点快捷简便自由地访问所有网络资源不需要指定明确的访问地点而可以始终保持网络连接。 11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案 根据无线局域网原理及以上要求，设计如图所示连接方案。 11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案 1.方案说明 无线局域网通过网络接口汇接到核心以太网上，基于802.11b 无线局域网具有高速11Mbps、 灵活机动不受物理条件限制、廉价的特点，无线组网方式采用的基础架构组网方式，即无线网卡、接入点AP 到有线网以太网的方式，具体根据实际现场勘查AP 的信号覆盖范围和强度，配置相应数量的AP，AP通过以太网口以有线的方式连接到中心的核心以太网交换机上，办公人员通过装在电脑的无线局域网网卡，以无线的方式连接到AP 上，享受高速无线的宽带接入。11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案 2.方案特点 ⑴灵活高效以及良好的兼容性 以上方案采用有线网和无线局域网相结合的组网模式，有线网：快速以太网提供核心的高速数据交换；基于IEEE802.11b技术的无线局域网提供灵活机动、高速且廉价的移动接入，提供了11Mbps高效网络，连接即插即用。11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案 ⑵充分的安全性保证 TP-Link 无线产品提供多级安全管理保障机制和高性能加密算法，确保网络安全，包括：支持有线等效加密、WEP技术、直接序列扩频、DSSS、 MAC 地址过滤、ESSID 访问控制、结合整个企业的安全系统，这样就可以防止黑客有意的访问与攻击，满足企业对安全性的要求。11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案 ⑶办公移动性 员工在公司内部的任何地点，快捷、简便、自由地访问所有网络资源，不需要指定明确的访问地点，而可以始终保持网络连接，包括以前有线所不能到达的地方。 ⑷安装简单快速免维护 安装无线局域网系统即快速又简单，同时用户无需再为布线头痛不已，摆脱线缆的羁绊，这些使办公变得自由自在。 11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案11.4 组建无线网络系统 实例2：TP－Link无线企业解决方案 ⑸良好的扩充能力 由于无线网络不需铺设线缆，每个TL-WA200 又可以使最多30 用户同时在线的能力，完全能满足您对计算机增加的需要。 本章小结本章小结计算机网络常用的连接介质 计算机网络常用的设备 双绞线的制作 RJ45接头制作时的排线顺序 最常用的LAN设备