学士学位论文--成都复兴中学线局域网设计.doc

无线局域网毕业论文
四川托普信息技术职业学院
毕 业 设 计 论 文

题　　目: 成都复兴中学线局域网设计

学生姓名: 王海龙

学生学号: 1101100319

专业方向: 计算机网络技术

指导教师: 邱 涛

指导单位: 四川托普信息技术职业学院

20013年 11 月 9 日

摘 要
在信息迅猛发展的今天，国内所有高校均实现了有线网络的建设。但是随着教学设施的完善、笔记本的普及和无线互联技术的出现，越来越多的便携式计算机终端被带进了教室，越来越多的学生也开始拥有了带有无线网卡的计算机终端。
校园网络规模不断扩大，网络应用不断增加，网络已经成为老师和学生获得信息的主要手段之一，校园网络的规模从以前的几百用户迅速扩充到几千用户甚至几万用户，越来越多的校园网络应用开始部署，网络变得前所未有的重要。
近年来，教师和学生对高校校园网的依赖性越来越高，随时随地获取信息已经成为广大师生最迫切的需求。由于无线网络可以迅速、方便地部署到任何环境之中，所以，将无线网络应用到校园网络之中会更方便于教师的教学和学生的学习，使学生、教师和管理人员无论在室内还是室外都可以介入网络，创建移动的无线教室。在校园中应用无线网络，还可以在每次的需求成本发生变化时，为教室和实验室重新布线节约时间和成本。
而使用无线网络，无论是在教学楼、办公楼、学生宿舍或者其他校区都可以实现全方位的无线上网。这是无线网络在校园中的发展趋势。
【关键字】：无线网 网络 校园 校园网 方便

目 录
第一章 概述 1
1.1课题背景 1
1.2课题概况 1
第二章 无线局域网的特点 2
2.1无线局域网的优点 2
2.2 无线局域网的局限性 3
第三章 无线局域网的基础知识 6
3.1 无线局域网的理论基础 6
3.1.1无线局域网的不足之处 6
3.2无线局域网的基础设备 7
3.3 无线网络协议 9
3.3.1CSMA/CA协议 9
3.3.2 802.11b 9
3.3.3 802.11a 10
3.3.4 802.11b和802.11a的兼容性问题 10
3.3.5解决问题的方法 11
3.3.6其他常用协议与技术介绍 12
3.4无线安装模式 13
第四章 构建无线网络项目实施 13
4.1安装无线网络 13
4.1.1 安装无线网卡 13
4.1.2 安装无线网上驱动程序 13
4.1.3配置Ad-Hoc无线网络模式 14
4.2 配置网络核心AP 17
第五章 无线局域网的安全技术 22
5.1扩展频谱技术 22
5.2用户认证——口令控制 22
5.3 数据加密 22
5.4 其他无线网络方面的考虑 22
5.5 无线局域网的应用 23
总结 24
参考文献 25
致谢 26

III

第一章 概述
1.1课题背景
无线局域网( WLAN)技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用，既可以作传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络。无线局域网具有以下显著特点：简易性：WLAN网桥传输系统的安装快速简单，可极大的减少敷设管道及布线等繁琐工作；灵活性：无线技术使得WLAN设备可以灵活的进行安装并调整位置，使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域；综合成本较低：一方面WLAN网络减少了布线的费用，另一方面在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网技术可以更好地保护已有投资。同时，由于WLAN技术本身就是面向数据通信领域的IP传输技术，因此可直接通过百兆白适应网口和企业、学校内部Intranet相连，从体系结构上节省了协议转换器等相关设备；扩展能力强：WLAN网桥系统支持多种拓扑结构及平滑扩容，可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量传输系统。
1.2课题概况
无线局域网，也被称为WLAN(Wireless LAN) ，一般用于宽带家庭，大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至几百米，目前采用的技术主要是802.11a/b/g系列。WLAN利用无线技术在空中传输数据、话音和视频信，作为传统布线网络的一种替代方案或延伸，无线局域网把个人从办公桌边解放了出来，使他们可以随时随地获取信息，提高了员工的办公效率。无线局域网(Wireless LAN) 技术是相对有线网络的局域网组建技术, 在网络的灵活性和可扩展性等方面显示出无可替代的优越性。

第二章 无线局域网的特点
2.1无线局域网的优点
无线局域网利用空中的电磁波(Airwave)代替传统的缆线进行信息传输，可以作为传统有线网络的延伸(Extend)、补充（Complementary）或替代（Alternate）。相比较而言，无线局域网具有以下许多优点：
1、移动性（Mobility）
移动性分为用户移动性和用户设备移动两类。在无线局域网中，无线局域网设备的移动又可分为不移动或固定（Fixed）、半移动（Nomadic）或便携式（Portable）移动和全移动（Mobile或Moving）。目前的无线局域网系统一般只支持固定、半固定，半移动和慢速移动。
2、灵活性（Flexibility）
安装容易，使用简单，组网灵活。无线局域网可以将网络延伸到线缆无法连接的地方，并可方便地增减、移动和修改设备。
3、可伸缩性（Scalability）
在适当的位置或添加接入点（Access Point，AP）或扩展点（Extend Point，EP），就可以满足扩展组网的需要。
4、经济性（Saving）
无线局域网可用于物理布线困难或不适合进行物理布线的地方，如危险区和古建筑等场合，节省了缆线及其附件的费用，省去布线工序，可快速组网，可以节省人员费用，并能将网络快速投入使用，提高了经济效益。

2.2无线局域网的局限性
无线局域网并非完美无缺，也有很多面临的问题需要解决，这些局限性实际上也是无线局域网必须克服的技术难点。这些局限性有些是低层技术方面的问题，需要无线局域网设计者在研发过程中加以考虑，有些则是应用层面的问题，需要使用者在应用时克服和注意。
1、可靠性（Reliability）
有线局域网的信道误比特率可优于10-9，这样就保证了通信系统的可靠性和稳定性。无线局域网采用无线信道进行通信，而无线信道是一个不可靠信道，存在着各种各样的干扰和噪声，从而引起信号的衰落和误码，进而导致网络吞吐性能的下降和不稳定。
2、兼容性（Compatibility）
兼容性包括多个方面：无线局域网要兼容现有的有线局域网；兼容现有的网络操作系统和网络软件；多种无线局域网标准的兼容，如IEEE802.11的兼容，IEEE802.11g对IEEE802.11b的兼容等。
3、覆盖范围
无线局域网的低功率和高频率限制了其覆盖范围。为了扩大覆盖范围，需要引入蜂窝或微蜂窝网络结构，或者通过中继与桥接等其他措施来实现。
4、干扰
外界干扰可对无线信道和无线局域网设备形成干扰，无线局域网系统内部也会形成自干扰。同时，无线局域网系统还会干扰其他无线系统。
5、安全性
无线局域网的安全性有两方面的内容：一个是信息安全（Security），即保证信息传输的可靠性、保密性、合法性和不可篡改性。另一个是人员安全（Safety），即电磁波的辐射对人体健康（Health）的损害。
6、节能管理
由于无线网络的终端设备是便携设备，如笔记本电脑、PDA（个人数字助理）等，为了节省电池的消耗，延长设备的使用时间和提高电池的使用寿命，网络应具有节能管理功能。
7、多业务与多媒体
现有的无线局域网标准和产品主要面向突发数据业务，而对于语音业务、图像业务等多媒体业务的适宜性很差，需要开发保证多业务和多媒体服务质量相关的标准和产品[2]。

第三章 无线局域网的基础知识
3.1 无线局域网的理论基础
目前，无线局域网采用的传输媒体主要有两种，即红外线和无线电波。按照不同的调制方式，采用无线电波作为传输媒体的无线局域网又可分为扩频方式与窄带调制方式。
（1）红外线（Infrared Rays，IR）局域网
采用红外线通信方式与无线电波方式相比，可以提供极高的数据速率，有较高的安全性，且设备相对便宜而且简单。但由于红外线对障碍物的透射和绕射能力很差，使得传输距离和覆盖范围都受到很大限制，通常IR局域网的覆盖范围只限制在一间房屋内。
（2）扩频（Spread Spectrum，SS）局域网
如果使用扩频技术，网络可以在ISM（工业、科学和医疗）频段内运行。其理论依据是，通过扩频方式以宽带传输信息来换取信噪比的提高。扩频通信具有抗干扰能力和隐蔽性强、保密性好、多址通信能力强的特点。扩频技术主要分为跳频技术（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）两种方式。
所谓直接序列扩频，就是用高速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。而跳频技术与直序扩频技术不同，跳频的载频受一个伪随机码的控制，其频率按随机规律不断改变。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，抗干扰性能越好，军用的跳频系统可达到每秒上万跳。
（3）窄带微波局域网
这种局域网使用微波无线电频带来传输数据，其带宽刚好能容纳信号。但这种网络产品通常需要申请无线电频谱执照，其它方式则可使用无需执照的ISM频带。
3.1.1无线局域网的不足之处
无线局域网在能够给网络用户带来便捷和实用的同时，也存在着一些缺陷。无线局域网的不足之处体现在以下几个方面：
（1性能。无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。
（2）速率。无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。目前，无线局域网的最大传输速率为54Mbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。
（3）安全性。本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。

3.2无线局域网的基础设备
STA(Station,工作站)：是一个配备了无线网络设备的网络节点。具有无线网络适配器的个人计算机称为无线客户端。无线客户端能够直接相互通信或通过AP进行通信。

Wireless LAN Card (无线网卡)：一般有PCMCIA、USB、PCI等几种，主要有用于便携机的PCMCIA无线网卡，和用于台式机的USB无线终端安装到PC上。AP（Access Point 无线接入点）：AP相当于基站，主要作用将无线网络接入以太网，其次要将各无线网络客户端连接到一起，相当于以太网集线器，使装有无线网卡的PC，通过AP共享有线局域网络甚至广域网络的资源，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。
Wireless Bridge (无线桥接器)：主要是用来进行长距离传输（如两栋大楼间连接）时使用，由AP和高增益定向天线组成。无线局域网AP天线可选择定向型（Uni-diretcion）和全向型（Omni-direction）两种。

室外型无线接入点/网桥

室内型无线宽带路由器

双频室外天线

3.3 无线网络协议
3.3.1CSMA/CA协议
总路线型局域网在MAC层的标准协议是CSMA/CD，即载波侦听多点接入/冲突检测。但由于无线产品的适配器不易检测信道是否存在冲突。
IEEE802.11全新定义了一种新协议，即载波侦听多点接入/避免冲撞（CSMA/CA）。 一方面，载波侦听查看介质是否空闲；另一方面，通过随机的时间等待，使信号冲突发生的概率减到最小，当介质被侦听到空闲时，则优先发送。
为了系统更加稳固，IEEE802.11还提供了带确认帧ACK的CSMA/CA。

3.3.2 802.11b

3.3.3 802.11a

3.3.4 802.11b和802.11a的兼容性问题

3.3.5解决问题的方法
解决问题一：双频双模

无线网的“双频自适应”,就好象有线网的：“10/100m自适应”一样。
解决问题二：802.1g

解决问题三：双频三模

3.3.6其他常用协议与技术介绍

3.4无线安装模式
第一种：Ad-Hoc（对等模式）
配备无线网卡的电脑间组成的独立无线局域网。在AD-HOC模式里，客户机是点对点的，在信号可达的范围内，都可以进入其他客户机获取资源，而不需要接ACCESS POINT。对SOHO建立无线网络来说，这是最简单而且最实惠的方法。
第二种：INFRASTRUCTURE （接入模式）
使用ACCESS POINT（AP）。两台电脑间的所有无线连接都必须通过AP，不管AP是有线连接在以太网或者是独立的。AP可以扮演中继器的角色，扩展独立无线局域网的工作范围，这样可以有效地使无线工作站间的距离翻倍。

第三种：桥接模式
用无线AP来连接两个网络（有线网或无线网）。AP在其覆盖范围内，连接无线网络适配器，与“CLIENT”模式工作的无线访问节点进行通信。设置要求：相同的ESSID、相同网段（IP地址不同）、相同信道（CHANNEL）。

第四章 构建无线网络项目实施
4.1安装无线网络
4.1.1 安装无线网卡

4.1.2 安装无线网上驱动程序
1、把RG-WG54U适配器插入到计算机空闲的USB端口，系统会自动搜索到新硬件，并且提示安装设备的驱动程序。
2、选择“从列表或指定位置安装”，并插入驱动光盘或软盘，选择驱动所在的相应位置（软驱或者指定的位置），选择驱动所在的相应位置（软驱或者指定的位置），然后再点击“下一步”
3、计算机将会找到设备的驱动程序，按照屏幕指示安装54MBPS无线USB适配器，再点击“下一步”。
4、点击“完成”结束安装，屏幕的右下角出现无线网络已连接的，包括速率和信号强度。

4.1.3配置Ad-Hoc无线网络模式

配置AD-HOC无线网络属性
SSID是用户连接到无线网络的第一步，用户要连接某一个无线网络首先必须要得到这个无线网络的SSID，因为无线网络的信号都是广播的，所以存在无线信号的地方都可以接受到广播SSID，用户可以接入网络。

配置网络名（SSID）为RUIJIE；
网络验证：开放式；数据加密：已禁用；
连接模式为：仅计算机到；
无线网卡地址为：192.168.1.1 255.255.255.0

安装无线网络（4）——配置AP无线网络模式

4.2 配置网络核心AP
1、连接好AP设备

2、配置连接AP仿真终端，PC的以太网接口地址为192.168.1.23/24，网关配置为连接的AP的地址192.168.1.1，因为一般新习来的AP的管理地址都默认为192.168.1.1/24。

3、从管理PC登陆到AP设备，输入AP的管理地址：HTTP：//192.168.1.1登陆到APR 的管理界面，输入默认密码为DEFAULT。

4、选择AP管理界面左侧的“常规”菜单设置。在常规项修改：接入点名称为AP-TEST（此名称为任意设置），设置无线模式为AP，ESSID为ruijie(ESSID名称可任意设置)，信道/频段为01/2412MHz，模式为混合模式。

5、启动客户端机器上的连接AP软件，配置管理：设置SSID为ruijie,无线网络连接模式为Infrastuctur。

6、将客户计算机上的选择连接AP网络软件上的“SITE SURVEY”项上，选择ESSID标识为“ruijie”，把它加入到管理中。选中ruijie,然后右下角的Join。

7、配置管理客户机上的无线网络地址。
配置PC1地址为1.1.1.2/24，PC2地址为1.1.1.36/24，保证在同一网段即可。

第五章 无线局域网的安全技术
5.1扩展频谱技术
扩展频谱技术在50年前第一次被军方公开介绍，它用来保密传输。从一开始就设计成抗噪音，干扰，阻塞和未授权检测。扩展频谱发送器用一个非常弱的信号在一个很宽的频率范围内发射，与窄带射频相反，它将所有的能量集中到一个单一的频点。扩展频谱的实现方式很多，最常用的两种是直接序列和跳频序列。
5.2用户认证——口令控制
在无线网的站点上使用口令控制，当然为必要局限于无线网，NovellNetWare和Microsoft NT等网络操作系统和服务器提供了包括管理在内的内建多级安全服务。口令应处于严格的控制下并经常予以变更。由于无线网的用户要包括移动用户，而移动用户又倾向于把他们的笔记本移来移去，因此，严格的口令策略等于增加了一个安全级别，它有助于确认网站是否被合法的用户使用。
5.3 数据加密
数据要求极高的安全性，如果是商用网或军用网上的数据，那么就可能会采取一些特殊的措施。最高级别的安全措施就是在网络上整体使用加密产品。数据包中的数据在发送到之前要用硬件或软件的方法进行加密。只有那些拥有正确密匙的站点才可能读到这些数据。如果需要全面的安全保障，加密是最好的办法。一些网络操作系统具有加密功能。基于每个用户或者服务器，价位较低的第三方加密产品也可以胜任。
5.4 其他无线网络方面的考虑
无线局域网还有其他的安全特性。首先，无线网接入点会滤过那些相关网点而言毫无用处的网络数据，这就意味着大部分的无线网络数据根本不会以电波的形式发送出去；其次，无线网的接点和接入点由于环境有关的转发范围限制，这个范围一般是几英尺。这是窃听者必须处于节点或接入点附近。最后，无线用户具有流动性，可能在一次上网时间内有一个接入点移到另一个接入点，与之对应，进行网络通信所使用的跳频序列也会发生变化，这使得窃听者几乎毫无可能。
无论是否有无限网段，大多数的局域网都必须有一定级别的安全措施。而且，如果数据相当机密，比如是银行网或军用网上的数据，为了确保机密，必须采取特殊措施。
5.5 无线局域网的应用
无线技术给人们带来的影响是无可争议的。如果每天大约有15万人成为新的无线用户，全球范围的无线用户目前已经超过2亿。这些人包括大学教授，仓库管理员，护士，商店负责人，办公室经理和卡车司机等。他们使用无线技术的方式和他们自身的工作一样在不断的更新。
无线局域网的应用非常广泛，如果将他们的应用划分室内和室外的话，室内应包括大型办公室，车间，酒店，宾馆，智能仓库 ，临时办公室，会议室，证券市场等，室外应用包括城市建筑群间通信，学校校园网络，工矿企业厂区自动化控制和网络，矿山，水利，油田，港口，码头野外勘探实验，军事流动网，公安流动网等。目前无线技术正处于高速发展阶段，相信不久的将来无线局域网技术将更加完善。尤其是无线信号接入技术将更强，安全性将更高。

总结
1）随着科技的发展，网络在经济规模中正以不可替代的趋势，扮演着“利用信息资源，协调生产成本，提高经济效益”的重要角色。对于企业而言，网络的构建是企业不可缺少的一部分。
2）在设计网络结构时，企业的商业目的是优先处理的因素，因此要考虑其成本、扩充性、安装维护是否方便等。综合这些因素，使用网络设备商的中低端设备，构建快速以太网，是适合中小型企业网络的解决方案。
3)通过这次的毕业论文设计，我真的学到了很多的东西，在实际的工作我们要做的除了模块化的东西外，我们尽量要把东西系统化，因为很多东西就是有联系的你只要找到了他们的关系会为你处理问题带来很高的效率，我也从中发现了自身很多不足的地方知识面还不够广，系统的认识问题还不够，在学习中趋于模块化了，所有要加强系统化的学习，努力提高自己的技术水平。
通过最后几个多月的毕业设计，我对无线局域网、AP、以及无线设备以安全防范等系列知识都有了一定的了解。
由于在此之前对于无线网络组建和无线设备知识的了解都比较片而，学到的也只是片而知识，并不能很好的运用到实际操作中去，所以从一开始就碰到许多困难。在整个方案设计阶段感受最为深刻的是掌握学习的方式和解决问题的方法。首先是解决问题的方式，虽然面临的信息很多，但是如何从大量的信息中筛选出所需的信息，有用的信息，才是解决问题的关键。随着无线技术的不断更新给无线局域网的发展带来了很大的发展，也对无线局域网的安全带来了前所未有的挑战。随着IPV6的发展趋势，无线局域冈的发展也得随着IPV6的发展而发展。

参考文献
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[6] David Hucaby .CCNP BCMSN认证考试指南(第4版).人民邮电出版社
[7] David Hucaby .CCNP BCMSN认证考试指南(第三版).人民邮电出版社
[8]王达编著<<网络工程师必读——网络安全系统设计>>电子工业出版社2009年出版
[9]徐昌彪、鲜永菊编著<<计算机网络中的拥塞控制与流量控制>>人民邮电出版社2007年出版
[10]麻信洛 李晓中 董建宁《无线局域网构建及应用》 国防工业出版社
[11]王祥仲 郑少京《局域网组建与维护实用教程》清华大学出版社
[12]杨威，刘彦宏《网络工程设计与安装》电子工业出版社

致谢
在论文完成之际，我要特别感谢我的指导老师邱涛老师的热情关怀和悉心指导。在我撰写论文的过程中，王老师倾注了大量的心血和汗水，无论是在论文的选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了王老师悉心细致的教诲和无私的帮助，特别是她广博的学识、深厚的学术素养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风使我终生受益，在此表示真诚地感谢和深深的谢意。
在论文的写作过程中，也得到了许多同学的宝贵建议，同时还得到许多实习期同事的支持和帮助，在此一并致以诚挚的谢意，感谢所有关心、支持、帮助过我的良师益友。
最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位老师表示衷心的感谢！
感谢所有教过我的老师你们辛苦了，在你们的教导下我知道了知识的发展前沿，知道了人生道理。
感谢在托普三年里和我共同学习和生活的同学们感谢你们对我的照顾对我做错事情的理解。
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