無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用與發(fā)展

1、無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用與發(fā)展    1 引言無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）是20世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，他提供了使用無(wú)線多址信道的一種有效方法來支持計(jì)算機(jī)之間的通信，并為通信的移動(dòng)化、個(gè)人化和多媒體應(yīng)用提供了潛在的手段。2 WLAN的特點(diǎn)2.1 移動(dòng)性。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置允許用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，不需要指定明確的訪問地點(diǎn)，因此用戶可以在網(wǎng)絡(luò)中漫游。移動(dòng)性讓用戶在使用筆記本電腦、掌上計(jì)算機(jī)或拘束采集器等設(shè)備的同時(shí)能自由地變換位置，這極大地方便了工作時(shí)需要移動(dòng)位置的人員。2.2 低成本。使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以避免鋪設(shè)線纜的高成本費(fèi)用、租用

2、線路的月租費(fèi)用以及當(dāng)設(shè)備需要移動(dòng)而增加的相關(guān)費(fèi)用，所以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以極大地降低組網(wǎng)成本。2.3 抗干擾性。WLAN采用無(wú)線擴(kuò)頻技術(shù)，降低誤碼率，提高抗多徑干擾能力，使無(wú)線設(shè)備同頻使用，不受外界信號(hào)干擾。用戶可選擇不同的頻道，大大降低通信內(nèi)容泄露的機(jī)率。2.4 保密性。WLAN中所有接入網(wǎng)絡(luò)的合法用戶設(shè)備的ID號(hào)碼都記錄在網(wǎng)管中心，設(shè)置數(shù)據(jù)加密方案，即使信號(hào)被盜聽也難理解內(nèi)容。2.5 大容量性。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)支持2.4GHz頻帶下13個(gè)子信道，每個(gè)信道占有22MHz帶寬，同時(shí)擁有3個(gè)完全獨(dú)占的子信道，每個(gè)信道內(nèi)依據(jù)11位隨機(jī)碼元對(duì)各基站用戶編碼分址，多用戶頻道復(fù)用。3 無(wú)線局域網(wǎng)的安全由于無(wú)線局域網(wǎng)采用

3、公共的電磁波作為載體，電磁波能夠穿越天花板、玻璃、樓層、磚、墻等物體，因此在一個(gè)無(wú)線訪問點(diǎn)所服務(wù)的區(qū)域中任何一個(gè)無(wú)線客戶端都可以收到，包括并不設(shè)備工作在同一個(gè)頻段的設(shè)備，任何人都有條件希望他接收數(shù)據(jù)的客戶端。因此在無(wú)線局域網(wǎng)的應(yīng)用當(dāng)中引入了相應(yīng)安全的手段。通常網(wǎng)絡(luò)的安全性主要體現(xiàn)在訪問控制和數(shù)據(jù)加密兩3.1 物理地址（MAC）過濾。每個(gè)無(wú)線工作站網(wǎng)卡都由唯一的物理地址標(biāo)示，該物理地址編碼方式類似于以太網(wǎng)物理地址，是48位?？稍跓o(wú)線訪問點(diǎn)AP中手工維護(hù)一組允許訪問的MAC地址列表，實(shí)現(xiàn)物理地址過濾。3.2 服務(wù)區(qū)標(biāo)示（SSID）匹配。無(wú)線工作站必須出示正確的SSID，與無(wú)線訪問點(diǎn)AP的SSID相

4、同，才能訪問AP；如果出示的SSID與AP的SSID不同，那么AP將拒絕他通過本服務(wù)區(qū)上網(wǎng)，因此可以認(rèn)為SSID是一個(gè)簡(jiǎn)單的口令，從而提供口令認(rèn)證機(jī)制，實(shí)現(xiàn)一定的安全。3.3 有線等效保密（WEP）。有線等效保密（WEP）協(xié)議是由802.11標(biāo)準(zhǔn)定義的，用于在無(wú)線局域網(wǎng)中保護(hù)鏈路層數(shù)據(jù)。WEP使用40位鑰匙，采用RSA開發(fā)的RC4對(duì)稱加密算法，在鏈路層加密數(shù)據(jù)。WEP加密采用靜態(tài)的保密密鑰，各WLAN終端使用相同的密鑰訪問無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，WEP也提供認(rèn)證功能，當(dāng)加密機(jī)制啟動(dòng)，客戶端要嘗試連接上AP時(shí)，AP會(huì)發(fā)出一個(gè)ChallengePacket給客戶端，客戶端在利用共享密鑰將此值加密后送回存取點(diǎn)以進(jìn)

5、行認(rèn)證比對(duì)，如果正確無(wú)誤，才能獲準(zhǔn)存取網(wǎng)絡(luò)的資源。40位WEP具有很好的互操作性，所有通過wifi組織認(rèn)證的產(chǎn)品都可以實(shí)現(xiàn)WEP互操作?，F(xiàn)在的WEP也一般支持128位的鑰匙，提供更高等級(jí)的安全加密。4 無(wú)線局域網(wǎng)的應(yīng)用無(wú)線局域網(wǎng)有兩類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：無(wú)中心或?qū)ΨQ式（PEER TOPEER）拓?fù)浜陀?（HUB-BASED）拓?fù)?。針?duì)其基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，有以下幾種基本組網(wǎng)模式。4.1 無(wú)線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式。在802.11標(biāo)準(zhǔn)中，MAC幀中有四個(gè)MAC地址，配合控制字段中的兩個(gè)控制位選擇，能夠表示源地址、目標(biāo)地址、中轉(zhuǎn)地址和擴(kuò)展地址，使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入靈活自由，組網(wǎng)方式可依需求多變。結(jié)合WLAN IEEE802

6、.11,有以下幾種具體組網(wǎng)方式。4.1.1 對(duì)等方式的WLAN，對(duì)等方式下的局域網(wǎng)，不需要單獨(dú)的具有總控接轉(zhuǎn)的接入設(shè)備AP，所有的基站都能對(duì)等地相互通信。4.1.2 接入方式的WLAN，這種方式以星型拓?fù)錇榛A(chǔ)，以接入點(diǎn)AP為中心，所有的基站通信要通過AP接轉(zhuǎn)，相當(dāng)于以無(wú)線鏈路作為原有的基干網(wǎng)或其中一部分。相應(yīng)地在MAC幀中，同時(shí)有源地址、目的地址和接入地址。通過各基站的響應(yīng)信號(hào)，接入點(diǎn)AP能在內(nèi)部建立一個(gè)像路由表那樣的橋接表，將各個(gè)基站和端口一一聯(lián)系起來。當(dāng)接轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，AP就通過查詢橋接表進(jìn)行。由于WLAN的AP有以太網(wǎng)接口，這樣，即使以AP為中心獨(dú)立建立一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)，當(dāng)然也能夠?qū)P作為

7、一個(gè)有線網(wǎng)的擴(kuò)展部分。4.1.3 中繼方式的WLAN，中繼是建立在接入原理之上的，它以兩個(gè)AP點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈接。由于獨(dú)享信道，這種方式較適合兩個(gè)局域網(wǎng)的遠(yuǎn)距離互連（架設(shè)高增益定向天線后，傳輸距離可達(dá)到50公里），局域網(wǎng)既可以是有線，也可以使無(wú)線。WLAN采用中繼方式的組網(wǎng)模式多種多樣，我們統(tǒng)稱無(wú)線分布系統(tǒng)。在這種模式下，MAC幀使用了四個(gè)地址，即源地址、目的地址、中轉(zhuǎn)發(fā)送地址、中轉(zhuǎn)接收地址。接入方式和中繼方式支持TCP/IP和IPX等多種協(xié)議，是IEEE802.11重視的無(wú)線局域網(wǎng)主要應(yīng)用方式。4.2 實(shí)現(xiàn)互連4.2.1 對(duì)于不同的應(yīng)用環(huán)境與需求，無(wú)線局域網(wǎng)可采取不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)互連。（1）網(wǎng)橋

8、連接型，不同的局域網(wǎng)之間互聯(lián)，可采用無(wú)線網(wǎng)橋的方式實(shí)現(xiàn)二者的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，無(wú)線網(wǎng)橋不僅提供二者之間的物理與數(shù)據(jù)鏈路層的連接，還可以為兩個(gè)網(wǎng)的用戶提供較高層的路由和協(xié)議轉(zhuǎn)換。（2）基站接入型，當(dāng)采用移動(dòng)蜂窩通信網(wǎng)接入方式組建無(wú)線局域網(wǎng)時(shí)，各站點(diǎn)之間的通信通過基站接入、數(shù)據(jù)交換方式實(shí)現(xiàn)互連。各移動(dòng)站不僅可以通過交換中心自行組網(wǎng)，還可以通過廣域網(wǎng)與遠(yuǎn)地站點(diǎn)組建自己的網(wǎng)絡(luò)。（3）HUB接入型，利用無(wú)線HUB可以組建星型結(jié)構(gòu)的無(wú)線局域網(wǎng)，具有與有線HUB組網(wǎng)方式相類似的優(yōu)點(diǎn)。在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的無(wú)線局域網(wǎng)，可采用類似于交換型以太網(wǎng)的工作方式，要求HUB具有簡(jiǎn)單的網(wǎng)內(nèi)交換功能。（4）無(wú)中心結(jié)構(gòu)，要求網(wǎng)中任何兩個(gè)

9、站點(diǎn)均可以直接通信。此結(jié)構(gòu)的無(wú)線局域網(wǎng)一般使用公用廣播信道，MAC層采用CSMA類型的多址接入?yún)f(xié)議。4.2.2 無(wú)線局域網(wǎng)在室外依據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，主要有下面幾種互連結(jié)構(gòu)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型、多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型和混合型。（1）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型，該類型常用于固定的要聯(lián)網(wǎng)的兩位置之間，是無(wú)線連網(wǎng)的常用方式，使用這種連網(wǎng)方式建成的網(wǎng)絡(luò)，優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速率高，受到外界的影響小。（2）點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，該類型常用于有一個(gè)中心點(diǎn)，多個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)的情況下。其最大優(yōu)點(diǎn)是組建網(wǎng)絡(luò)成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單。其次，由于中心使用了全向天線，設(shè)備調(diào)試相對(duì)容易。該種網(wǎng)絡(luò)缺點(diǎn)也是因?yàn)槭褂昧巳蛱炀€，波束的全向擴(kuò)散使得功率大大衰減，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率低，對(duì)

10、于較遠(yuǎn)的遠(yuǎn)端點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的可靠性得不到保證。此外，由于多個(gè)遠(yuǎn)端站公用一套設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)延遲增加，導(dǎo)致傳輸速率低，且中心設(shè)備損壞后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)停止工作。另外，所有的遠(yuǎn)端點(diǎn)和中心站使用的頻率相同，在有一個(gè)遠(yuǎn)端站受到干擾的情況下，其他站都要更換相同的頻率，如果有多個(gè)遠(yuǎn)端站受到干擾，頻率更換更加麻煩，且不能相互兼顧。（3）多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型，該類型實(shí)際上是多個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的組合，在有一個(gè)中心點(diǎn)多個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常使用，每個(gè)遠(yuǎn)端點(diǎn)在中心點(diǎn)都有各自對(duì)應(yīng)的設(shè)備。這種方式組成的網(wǎng)絡(luò)由于每個(gè)采用的都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，所以，中心點(diǎn)的一臺(tái)設(shè)備損壞后，只會(huì)影響相關(guān)的一個(gè)點(diǎn)，不會(huì)使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)受到影響。（4）混合型，這種類型適用于所建網(wǎng)絡(luò)中有遠(yuǎn)

11、距離的點(diǎn)，近距離的點(diǎn)，還有建筑物或 阻擋的點(diǎn)，在組建這種網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，綜合以上幾種類型的網(wǎng)絡(luò)方式，對(duì)于遠(yuǎn)距離的點(diǎn)使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，近距離的多個(gè)點(diǎn)采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式。5 無(wú)線局域網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)5.1 802.11標(biāo)準(zhǔn)作為無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議族中最成熟的IEEE802.11b主要是工作在2.4GHz頻段，頻段范圍為2.42.483GHz，物理層的調(diào)制方式為CCK（補(bǔ)碼鍵控）的DSSS。IEEE802.11a擴(kuò)充了標(biāo)準(zhǔn)的物理層，規(guī)定該層使用5GHz的頻帶，頻段范圍為5.155.25、5.255.35及5.7255.825GHz，采用OFDM（正交頻分復(fù)用）來傳輸數(shù)據(jù)，其物理層的吞吐量分別為6、12、18、24、36、4

12、8、54Mbps。高端的5.8GHz頻段，由于輸出功率高，適于建筑物之間或室外環(huán)境的無(wú)線應(yīng)用；低端的5.2GHz和中部的5.3GHz頻段特別適合于建筑物內(nèi)的產(chǎn)品，對(duì)于5.2GHz的設(shè)備必須使用集成天線。別外IEEE在2002年初新推出的實(shí)驗(yàn)型802.11g技術(shù)，采用的調(diào)制方式有兩種，包括IEEE802.11a中采用的OFDM（正交頻分復(fù)用）與IEEE802.11b中采用的CCK（補(bǔ)碼鍵控）。802.11g其實(shí)是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，它既能適應(yīng)傳統(tǒng)的802.11b標(biāo)準(zhǔn)，在2.4GHz頻率下提供每秒11Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸率，也符合802.11a標(biāo)準(zhǔn)在5GHz頻率下提供54Mbit/s的速率。802.11

13、g不但能夠兼容802.11b，保護(hù)現(xiàn)有的設(shè)備投資，而且還可以達(dá)到5 4 M b i t / s的速率。802.11g技術(shù)現(xiàn)在還沒有芯片廠家提供，提供成熟的大規(guī)?？缮逃卯a(chǎn)品還需要一段時(shí)間，但有可能會(huì)對(duì)雙頻無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生影響。目前正在制定中的標(biāo)準(zhǔn)有802.11i：MAC層安全增強(qiáng)規(guī)范（2004.6.24已經(jīng)獲批準(zhǔn)）；802.11n：下一代無(wú)線新標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)希望將WLAN的玄幻書傳輸速度增加到100Mbps以上。5.2 其他標(biāo)準(zhǔn)HomeRF是由HomeRF工作組開發(fā)的，是在家庭區(qū)域范圍內(nèi)的任何地方，在PC和用戶電子設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)字通信的開發(fā)性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。HiperLAN2是為集團(tuán)消費(fèi)者、公共和家庭環(huán)境提供無(wú)線接入到英特網(wǎng)和未來多媒體，即實(shí)時(shí)視頻服務(wù)。由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）的寬帶無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)