校园无线局域网规划与设计.doc

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计算机科学与技术学院
课程设计

班 级：
课程名称： 接入网技术实验
课题名称: 校园无线局域网规划与设计
任课教师:
学 号: 姓 名:

2011年 月 日
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计算机科学与技术学院
课程设计

班 级：
课程名称： 接入网技术实验
课题名称: 校园无线局域网规划与设计
任课教师:
学 号: 姓 名:

2011年 月 日

一．摘要 3
二．需求分析 3
2.1 环境需求 3
2.2 设备需求 3
2.3 现代化教学需求 3
2.4 安全性需求 3
三．实现技术 4
3.1 WLAN接入技术 4
3.2 802.11系列标准 4
3.3 802.1x 认证 4
3.4 共享密钥认证 4
四．网络规划与设计 5
4.1 校园WLAN实现的基本功能 5
4.2 校园WLAN点规划图 6
4.3 校园WLAN方案拓扑图 7
五．总结 9

校园无线局域网规划与设计

一．摘要
随着大学校园网络数据传输需要的逐渐增加，特别是应用数据、话音、视像多媒体的传输量的增加,校园网建设正向数字化、智能化方向发展。而校园无线局域网作为校园网的重要组成部分，因此在校园网中建设无线局域网作为有线校园局域网的重要补充显得尤为重要。
无线局域网是相当便利的数据传输系统，它利用射频技术，取代旧式的双绞铜线所构成的局域网络，使得用户能够利用其简单的存取架构，信息随身化、随时随地连接网络世界。无线局域网弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸之目的。
本设计主要以校园无线局域网的建设来展开论证与设计的，从中可以为校园无线局域网的建设提供理论依据和实践指导。

二．需求分析
2.1 环境需求
学校共有6个区，行政楼、图书馆、实验楼、学生宿舍、教学办公楼。学校总面积1500亩，学校已接入光纤宽带网络。行政楼、学生宿舍已实现 10Mbps 宽带上网。该学校教学办公楼区域内，每层可提供10Mbps 以太网接入端口。据学校未来要求，需在教学办公楼域内架设无线网络环境。以致每个办公室和多媒体内都可以用无线网络接入联网。
2.2 设备需求
无线网络架设环境所需设备宽带路由器无线接收器交换式集线器UTP，超5 线RJ45水晶头电源线及插座无线接收网卡。
无线AP:型号：Cisco AIR-AP1121G-E-K；无线标准: IEEE 802.11a,IEEE 802.11b,IEEE 802.11g；覆盖范围：470M或者室内:100米,室外:400米；工作频率：2.4-2.4835GHz
2.3 现代化教学需求
师生希望能有更便利的条件访问校园网上提供的其他资源(如学校的vod点播系统)。端口数量的限制。一般来说，有线局域网中在如教室、图书馆、会议室等地方不可能布设太多信息点，随着以后学生中笔记本电脑的普及和现代化教学的普及，这些地方往往在同一时刻有大量的电脑，而目前的有线校园网没有办法使学生们在这些区域上网。而采用无线方式，在端口上连接无线接入点，不需布线就可以轻松从—个端口扩展到成百上千个端口的应用。
随着无线局域网技术和无线产品的成熟，无线网络为校园网建设提出了新的可行的思路。无线局域网标准IEEE802.11b/g/n能够与现有的计算机网络进行平滑无缝的连接，并能与现有的计算机网络和终端设备互联，与有线网络资源具有良好的兼容性和整合性。
2.4 安全性需求
由无线局域网的传输介质的特殊性，使得信息在传输过程中具有更多的不确定性，受到影响更大，主要表现在：由于无线局域网使用2.5G范围的无线电播进行网络通讯，任何人都可以用一台带无线网卡的PC机或者廉价的无线扫描器进行窃听，但是发送者和预期的接收者无法知道传输是否被窃听，且无法检测窃听。因此，有必要加强无线设备的各种防护措施。

三．实现技术
3.1 WLAN接入技术
WLAN是一种使用无线传输的局域网技术，网络覆盖半径约为100m，工作在2.4GHz和5GHz频段。作为接入网使用时，WLAN的组网通常采用中心结构，以AP为中心将多个用户工作站接入到上一层网络。
3.2 802.11系列标准
IEEE 802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz，传送速度为11Mbit/s。IEEE 802.11b是所有无线局域网标准中最著名，也是普及最广的标准。IEEE 802.11b的后继标准是IEEE 802.11g，其传送速度为54Mbit/s。
　　IEEE 802.11e是IEEE为满足服务质量(Qos)方面的要求而制订的WLAN标准。在一些语音、视频等的传输中，Qos是非常重要的指标。在802.11MAC层，802.11e加入了Qos功能，它的分布式控制模式可提供稳定合理的服务质量，而集中控制模式可灵活支持多种服务质量策略，让影音传输能及时、定量、保证多媒体的顺畅应用，WIFI联盟将此称为WMM(wi-fi multimedia) 。 
IEEE 802.11i是IEEE为了弥补802.11脆弱的安全加密功能（WEP, Wired Equivalent Privacy）而制定的修正案，于2004年7月完成。其中定义了基于AES的全新加密协议CCMP（CTR with CBC-MAC Protocol），以及向前兼容RC4的加密协议TKIP（Temporal Key Integrity Protocol）。
3.3 802.1x 认证
802.1x 协议是一种基于端口的网络接入控制协议，该技术也是用于WLAN 的一种增加网络安全的解决方案。当客户端与AP 关联后，是否可以使用AP 提供的无线服务要取决于802.1x 的认证结果。如果客户端能通过认证，就可以访问WLAN 中的资源；如果不能通过认证，则无法访问WLAN 中的资源。
3.4 共享密钥认证
共享密钥认证是除开放系统认证以外的另外一种认证机制。共享密钥认证需要客户
端和设备端配置相同的共享密钥。共享密钥认证的认证过程为：客户端先向设备发送认证请求，无线设备端会随机产生一个Challenge 包（即一个字符串）发送给客户端；客户端会将接收到字符串拷贝到新的消息中，用密钥加密后再发送给无线设备端；无线设备端接收到该消息后，用密钥将该消息解密，然后对解密后的字符串和最初给客户端的字符串进行比较。如果相同，则说明客户端拥有无线设备端相同的共享密钥，即通过了Shared Key认证；否则Shared Key 认证失败。

四．网络规划与设计
本设计是为咸宁学院的校园WLAN的网络规划设计，为保证学院校园WLAN的实用性、先进性、经济性以及可延展性，现按学院的整体布局及实际需求，提出校园WLAN的建设目标。
通过无线局域网覆盖工程的实施，可以有效地完善我校的数字化校园的建设，使全校的教职员工及学生可以无论身处学校何时何地都可以实现计算机设备的无缝无线接入，使WLAN用户无论何时何地实现个人与网络世界的联接，并实现快速的网络流量，为全校师生及学生优提供优质的现代化信息服务。极大地推动学校的教学与师生信息的获取方式与交流方式。
此外,投资一个校区全覆盖的WLAN项目需要大量的资金投入，结合我校的具体情况，因此本设计方案以学校WLAN与其它通信运营商合作建设为基础建设的方案，这样不仅可以校园建设数字校园的目标，更是节约了投资成本，与此同时，通信运营商利用自身的技术与软、硬件条件，可以将WLAN技术与现代通信技术3G相结合，使传统的WLAN设备不仅可提供数据业务，更可提供语音通信业务，在增加投资回报率与回报周期的同时，也相对减低了双方的投资成本。校园内的师生更可从中获得更多的数据接入方式的服务。
4.1 校园WLAN实现的基本功能
a)移动教室
只要教师拥有一部上网本，教师你就可以很方便地把它拿到教室或实验室或室外进行教学和演示；或者可以让学生们用它来就地查阅网上资料或递交电子文档的作业等。这样的带无线网络的教学上网本可以在整个校园内移动，其网络连接都不会中断，这样可以十分方便地创造“移动教室”。
b)灵活多变的教室布局
     如果想要你根据一个特定的教学节目来编排座位；如果你想要在一个多媒体网络教室里增加学生，那么无线网络解决方案就能够很方便的解决这些问题。有了无线网络，无须用网线把PC机连接到每一个以太网端口，所以你在移动一台联网的PC机时跟移动一张课桌一样方便。
c)科学数据的及时收集
      有了无线校园网，学习将变得不受约束。学生可以带着笔记本电脑去教室或者图书馆，这些场所的有线网络端口一般是不能满足所有学生的上网需求的。学生们还可以很方便地将刚刚听到的信息或得来的实验结果到网上去查找相关资料验证，而没必要等到下次去机房时再查对。
d)校园无线网络的语音和视频应用
     基于无线宽带网络的基础上，可以考虑其他的应用。比如VoIP，就是在无线局域网范围内，可以使用支持IEEE802.11协议的无线终端设备如手机、PDA或PocketPC等来进行语音交流。这一全IP的无线语音系统将具有巨大的应用前景。还可以利用无线网络进行室外视频的实时转播，完全摆脱有线的束缚。
e)无线网络在教室中的应用
无线网络的一大特点，是人们可以携带着个人的笔记本电脑，从一地点漫游到另一个区域，不再受到线缆的拘束与羁绊。在每个教室中，老师可以携带笔记本，从讲台上来到学生面前提供讲解。来到教室听公开课的外校老师们，也可以随时接入网络，下载相关的资料，而不需要特意跑到办公区。
f)会议室无线网络
     校方在会议室召开教研讨论会议的时候，往往需要互相传输数据，或者是接入Internet。您是否遇到过人手一条RJ45网络线，大家抢着去连接墙上或桌上的网络线插孔的情况？无论在会议室布设多少的信息点，总感觉不够用，不方便。有了WLAN，不仅使网络应用方便了，而且扩展了会议室同时接入网络的人数。即使召开大型会议，和其他学校的讲师、校长一起进行学术研讨的时候，也能够保证每个人对网络应用的需求。
g)学生网上查阅资料
     现今，随着笔记本电脑，PDA的价格日趋合理，也由于它的便携性和移动性，这些用户终端渐渐走进了学校学生的手中。无线局域网的架设，真正体现出了这些移动终端的移动性，学校篮球场，室外休息长椅，教室等任何无线覆盖到的地方，都可以通过无线网络随时随地的接入互联网，以及连入学校网上图书馆查阅资料，学校并且可以对每个终端用户群发通知信息。真正实现了现代化学校带给学生的方便灵活性。
4.2 校园WLAN点规划图
本设计所使用的室外无线接入设备接收信号有效覆盖范围半径为100米，为了减少建筑物的阻挡，将用于室外信号覆盖的平板天线和全向天线安装在楼顶位置。而用于室内的AP设备接收信号有效覆盖范围半径为40米，WLAN定点如下图所示

4.3 校园WLAN方案拓扑图

为了满足应用需求以及WLAN设备定点位置，校园WLAN方案拓扑图如下图所示
（1）寝室WLAN拓扑：

（2）校园WLAN拓扑

9

五．总结
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。
在当前的教育行业建设数字校园的大潮中，校园WLAN是数字校园必不可少的软硬件部分，因此，建设校园的无线局域网是一个必定的发展趋势。如何建设安全可靠、经济适用、可持续发展的校园网络，如何为未来数化教育发展培养信息化人才，已经成为所有教育单位关注的焦点。而建设具备多态的复合性网络构架，可以满足校园级网络规划对于应对不同的网络互联的需求问题。

参考文献
[1] 雷维礼等. 接入网技术. 清华大学出版社. 2006
[2] 段水福 .历晓华. 段炼. 无线局域网(WLAN)设计与实现. 浙江大学出版社. 2007
[3] (美)加斯特 (Gast·M·S). 802.11无线网络权威指南. 东南大学出版社. 2007
[4] Theodore S. Rappaport. 无线通信原理与应用. 电子工业出版社. 2006
[5] 王顺满.陶然等. 无线局域网络技术与安全. 机械工业出版社. 2005
[6] 蔚红艳.校园网应用技术. 清华大学出版社. 2005

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课程名称： 接入网技术实验
课题名称: 校园无线局域网规划与设计
任课教师:
学 号: 姓 名:

2011年 月 日
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