(9.14)-《路由器技術(shù)》第12章計算機網(wǎng)絡(luò)

第12章無線局域網(wǎng)基礎(chǔ)【單元背景】無線局域網(wǎng)絡(luò)WLAN利用射頻（RadioFrequency；RF）技術(shù)，使用電磁波在空中通信連接構(gòu)成的局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)絡(luò)是對有線網(wǎng)絡(luò)補充，在有線網(wǎng)絡(luò)終端接入上，WLAN扔掉有線網(wǎng)絡(luò)依賴的網(wǎng)線組網(wǎng)。這樣一來，可以在家里任何角落，抱著筆記本電腦，享受網(wǎng)絡(luò)樂趣，而不像從前那樣必須要遷就于網(wǎng)絡(luò)接口的布線位置，無線局域網(wǎng)能達到“信息隨身化、便利走天下”理想境界?！緦W習目標】了解無線局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識熟悉無線局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)備掌握無線局域網(wǎng)傳輸協(xié)議組建以AP為核心無線局域網(wǎng)了解FITAP+AC組網(wǎng)技術(shù)12.1無線局域網(wǎng)技術(shù)概述1.什么是無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)（WirelessLocal-AreaNetwork,WLAN）是計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)結(jié)合產(chǎn)物。無線局域網(wǎng)利用射頻（RadioFrequency；RF）技術(shù)，使用無線通信信號，組建無線局域網(wǎng)，如圖12-1所示。12.1無線局域網(wǎng)技術(shù)概述2.了解Wi-Fi聯(lián)盟無線保真WiFi(WirelessFidelity)組織是一個商業(yè)聯(lián)盟，成立于1999年，在全球范圍推行WiFi產(chǎn)品兼容認證。WiFi是WiFi聯(lián)盟商標品牌認證，實質(zhì)是一種商業(yè)認證。通過WiFi認證設(shè)備，可以實現(xiàn)個人電腦、手持設(shè)備（如pad、手機）等終端，以無線方式連接，如圖12-2所示，12.2認識無線局域網(wǎng)設(shè)備1.無線客戶端(STA)無線客戶端是可以實現(xiàn)無線連接的終端，如PDA、筆記本、臺式PC、打印機、投影儀和智能手機等，如圖12-3所示。12.2認識無線局域網(wǎng)設(shè)備2.無線網(wǎng)卡無線網(wǎng)卡實現(xiàn)無線終端設(shè)備與無線網(wǎng)絡(luò)的連接。根據(jù)接口類型不同分為三種，即PCMCIA、PCI和USB無線網(wǎng)卡，如圖12-4所示。12.2認識無線局域網(wǎng)設(shè)備3.無線天線天線用于發(fā)送和接收無線信號，提高無線設(shè)備信號強度。當無線工作站與無線AP相距較遠時，隨著信號減弱，傳輸速率會下降。此時借助天線對接收信號進行增益（天線獲得信號強度提升稱為增益），增益越高，傳輸距離越遠，如圖12-6所示。12.2認識無線局域網(wǎng)設(shè)備3.無線天線天線用于發(fā)送和接收無線信號，提高無線設(shè)備信號強度。當無線工作站與無線AP相距較遠時，隨著信號減弱，傳輸速率會下降。此時借助天線對接收信號進行增益（天線獲得信號強度提升稱為增益），增益越高，傳輸距離越遠，如圖12-6所示。12.2認識無線局域網(wǎng)設(shè)備4.無線接入點AP(AccessPoint)無線接入點AP連接無線網(wǎng)絡(luò)中客戶端設(shè)備，并把這些設(shè)備連接到有線網(wǎng)中，實現(xiàn)無線和有線連接，如圖12-9所示。12.2認識無線局域網(wǎng)設(shè)備無線接入點AP接入功能，等同有線網(wǎng)中集線器。當網(wǎng)絡(luò)中增加一臺無線AP，即可成倍擴展無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋直徑，容納更多無線設(shè)備接入，如圖12-10所示。12.2認識無線局域網(wǎng)設(shè)備5.無線控制器AC無線控制器（WirelessAccessPointController，AC)是一種重要無線局域網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)備，是一個無線局域網(wǎng)絡(luò)核心，用來集中化控制無線AP，如圖12-11所示。12.2認識無線局域網(wǎng)設(shè)備無線控制器AC適用于大中型無線網(wǎng)絡(luò)中，如圖12-12所示無線控制器管理無線AP（瘦AP），包括：下發(fā)配置、修改相關(guān)配置參數(shù)、射頻智能管理、接入安全控制等。12.2認識無線局域網(wǎng)設(shè)備6.POE交換機POE(PowerOverEthernet)技術(shù)是以太網(wǎng)供電技術(shù)，為IP終端（如AP、網(wǎng)絡(luò)攝像機）設(shè)備傳輸信號同時，還提供直流電供電。POE交換機支持端口輸出功率達15.4W，通過網(wǎng)線為POE終端設(shè)備供電，免去額外電源布線，如圖12-13所示。12.3無線傳輸信道1.無線信道信道是無線通信中發(fā)送端和接收端之間的通路。無線電波從發(fā)送端傳送到接收端，并沒有一條有形的連接，它的傳播路徑也可能不只一條。但為了形描述發(fā)送端與接收端之間傳輸，想象兩者之間有一條看不見通道，稱為信道。無線信道也稱為“頻段（Channel）”，因其具有一定頻率帶寬。WLAN傳輸頻段：ISM免費頻段微波范圍：藍牙、無繩電話以及微波爐會對WLAN造成干擾。ISM(IndustrialScientificMedical)頻段什么是ISM頻段ISM(IndustrialScientificMedical)Band，此頻段(2.4～2.4835GHz)主要是開放給工業(yè)、科學、醫(yī)療等三個主要機構(gòu)使用，該頻段是依據(jù)美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)所定義出來，屬于免費頻段，沒有使用授權(quán)限制,只需遵守一定發(fā)射功率(一般低于1W)，并且不要對其它頻段造成干擾即可。

在美國:

工業(yè)（902-928MHz）,科學研究（2.42-2.4835GHz）和醫(yī)療（5.725-5.850GHz）三個頻段。2.4GHz為各國共同的ISM頻段。因此無線網(wǎng)絡(luò)，均可工作在2.4GHz頻段上。

中國的ISM頻段有433.05-434.79、2400-2483.5、5725-5850。各國授權(quán)使用的頻段ChannelFreq(GHz)US/CanEuropeJapan12.412√√√22.417√√√32.422√√√42.427√√√52.432√√√62.437√√√72.442√√√82.447√√√92.452√√√102.457√√√112.462√√√122.467√√132.472√√142.484√802.11b/g工作頻段劃分圖2.4122.4172.4222.4322.4422.4522.4622.4722.4842.4272.4372.4472.4572.4672345178910611121314頻率/GHz每個信道寬度為22MHz相鄰信道的中心頻點間隔5MHz相鄰的多個信道，存在頻率重疊(如1信道與2、3、4、5信道有頻率重疊)整個頻段內(nèi)只有3個（1、6、11）互不干擾信道2.4122.4172.4222.4272.4322.4372.4422.4472.4522.4572.4622.4672.4722.4842.4G頻段的信道劃分21WLAN組網(wǎng)：蜂窩式無線覆蓋12.4無線傳輸干擾WLAN網(wǎng)絡(luò)使用的免費的2.4GHz公共頻段傳輸信息，但其它非WLAN設(shè)備，如微波爐、無繩電話、藍牙設(shè)備及其它無線設(shè)備，都使用該頻道，均會對WLAN產(chǎn)生干擾。其中，藍牙等小功率設(shè)備對WLAN影響很小，可以忽略；但微波爐等大功率設(shè)備對WLAN影響較大，在WLAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時，應(yīng)遠離此類設(shè)備。無線傳輸干擾因素（1）：多徑傳播干擾障礙物反射信號，使接收端收到多個不同延遲的信號拷貝。如果收到的多個信號相位破壞性疊加，則相對噪聲來說信號強度下降（信噪比減?。?，導致接收端檢測困難。直接信號反射信號反射信號多徑PCCard（RX）AP（TX）柜子天花板三路信號到達接收端三路信號疊加后的效果路徑損耗信號在傳播路徑中不斷衰減墻，門，等等空氣無線傳輸干擾因素（2）：衰耗干擾電磁波穿透性與頻率有關(guān)，頻率越低穿透性越強頻率越高，衰減越嚴重，發(fā)射機需要更大的功率，傳輸范圍更短原始信號被衰減信號材質(zhì)類型在建筑物中的使用對電波的影響程度木材辦公區(qū)低石膏內(nèi)墻低玻璃窗口低磚外墻中混凝土樓板和外墻高金屬電梯非常高不同材質(zhì)對無線電波影響WLAN覆蓋范圍：速率與距離關(guān)系距離越遠，速率越低；不同使用環(huán)境（信號干擾、衰耗）下，最大覆蓋范圍也不一樣；覆蓋范圍還與天線類型及發(fā)射功率有密切關(guān)系。WLAN射頻技術(shù)：信號衰減28地板衰減：30db承重墻衰減：20-40db磚墻：10db學生宿舍窗戶（10mm）： 3db人體：3db空曠走廊：30dB/50m信號穿透損耗估測障礙物衰減程度舉例開闊地極少自助餐廳、庭院木制品少內(nèi)墻、辦公室隔斷、門、地板石膏少內(nèi)墻（新的石膏比老的石膏對無線信號的影響大）合成材料少辦公室隔斷煤渣磚塊少內(nèi)墻、外墻石棉少天花板玻璃少沒有色彩的窗戶人體中等大群的人水中等潮濕的木頭、玻璃缸、有機體磚塊中等內(nèi)墻、外墻、地面大理石中等內(nèi)墻、外墻、地面陶瓷制品高陶瓷瓦片、天花板、地面紙高一卷或者一堆紙混凝土高地面、外墻、承重梁防彈玻璃高安全棚鍍銀非常高鏡子金屬非常高辦公桌、辦公隔斷、混凝土、電梯、文件柜、通風設(shè)備12.5無線傳輸協(xié)議1.什么是CSMA/CA無線傳輸機制(1)CSMA/CD在以太網(wǎng)中使用的CSMA/CD協(xié)議，解決以太網(wǎng)中信號在線纜上傳輸時“沖突”和“退讓”問題。每臺設(shè)備都通過“偵聽”共享介質(zhì)，空閑才傳輸信號；如果同時傳輸，就發(fā)生“沖突”；設(shè)備之間通過“退讓”算法，避免沖突發(fā)生。實現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)中兩臺以上設(shè)備，進行數(shù)據(jù)傳送時，避免沖突發(fā)生。(2)CSMA/CA在無線局域網(wǎng)通信過程中，因為帶寬的問題，大量的沖突造成網(wǎng)絡(luò)傳輸效率低下，因此對以太網(wǎng)CSMA/CD協(xié)議進行調(diào)整，采用CSMA/CA協(xié)議完成無線局域網(wǎng)中沖突檢測。首先，無線終端設(shè)備在信號傳輸前，檢測無線信道是否有使用；如果檢測出信道空閑，則等待一段隨機時間后，才送出數(shù)據(jù)。其次，無線接收端如果正確收到幀，則需要等待一段時間間隔后，才向發(fā)送端發(fā)送確認幀ACK。發(fā)送端收到ACK幀，確定數(shù)據(jù)正確傳輸，在經(jīng)歷一段時間間隔后，會出現(xiàn)一段空閑時間再進行確認。12.5無線傳輸協(xié)議2.無線傳輸協(xié)議標準內(nèi)容IEEE802.11是第一代無線局域網(wǎng)標準，定義了無線信號傳輸過程中，物理層和媒體訪問控制(MAC)協(xié)議規(guī)范。(1)IEEE802.111990年，IEEE802標準化委員會成立IEEE802.11WLAN標準工作組，規(guī)范并制定的一個實現(xiàn)無線局域網(wǎng)通信的標準，速率最高只能達到2Mbps。由于速率和傳輸距離都不能滿足需要，所以IEEE802.11標準很快被IEEE802.11b所取代。(2)IEEE802.11b1999年9月IEEE802.11b正式批準，工作頻段在2.4GHz，傳輸速率11Mbps。該標準是對IEEE802.11修訂，采用補償編碼鍵控調(diào)制方式，傳輸速率根據(jù)實際情況在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps速率間切換，其速度提升擴大了無線局域網(wǎng)應(yīng)用。(3)IEEE802.11a1999年，IEEE802.11a標準正式批準，工作頻段在5.15-5.825GHz，傳輸速率達54Mbps。該標準是對IEEE802.11b修訂標準，初衷是取代802.11b標準。然而工作于5.15-8.825GHz頻帶需申請，很多設(shè)備產(chǎn)商考慮風險，也沒有表示對802.11a標準支持。(4)IEEE802.11g2001年11月，IEEE802.11g標準正式批準，工作頻段在2.4GHz，傳輸速率達54Mbps。802.11g標準采用2種調(diào)制方式，能同時兼容802.11a和802.11b標準，實現(xiàn)了雙頻雙模工作模式。(5)802.11nIEEE802.11n工作頻段在2.4-2.4835GHz，提供高達300Mbps~600Mbps傳輸速率，極大地推動了無線局域網(wǎng)的應(yīng)用。12.6無線局域網(wǎng)組網(wǎng)模式1.AD-HOC組網(wǎng)模式AdHoc結(jié)構(gòu)無線局域網(wǎng)組網(wǎng)是一種省去AP搭建對等網(wǎng)絡(luò)。安裝無線網(wǎng)卡的計算機之間通過無線網(wǎng)卡，設(shè)置相同的SSID無線標識符，即可實現(xiàn)點對點的無線連接。Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)架設(shè)過程十分簡單，但一般無線網(wǎng)卡在室內(nèi)環(huán)境下傳輸距離為40米左右，超過此傳輸距離就不能通信，該種模式適合臨時性無線組網(wǎng)需求。12.6無線局域網(wǎng)組網(wǎng)模式2.Infrastructure組網(wǎng)模式Infrastructure模式無線局域網(wǎng)通過AP實現(xiàn)無線設(shè)備互連，網(wǎng)絡(luò)中的所有通信都通過無線AP接受轉(zhuǎn)發(fā)，類似有線網(wǎng)中星型拓撲?？梢园袮P看做傳統(tǒng)局域網(wǎng)中集線器，AP作為無線局域網(wǎng)和有線網(wǎng)之間的橋梁。如圖12-22所示。12.7WLAN組網(wǎng)設(shè)備AP設(shè)備1.AP組網(wǎng)功能無線接入點AP是組建小型無線局域網(wǎng)最常用的設(shè)備，將無線客戶端連接到無線網(wǎng)絡(luò)。并實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的互連；此外，無線AP還支持多用戶接入、數(shù)據(jù)加密、無線網(wǎng)絡(luò)管理功能，如圖12-23所示。12.7WLAN組網(wǎng)設(shè)備AP設(shè)備無線接入點AP是組建WLAN網(wǎng)絡(luò)核心，相當于在移動通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射基站角色。在AP信號覆蓋范圍內(nèi)的無線設(shè)備，都可以通過它實現(xiàn)通信。由于AP的信號覆蓋范圍是一個向外擴散的圓形區(qū)域，因此，應(yīng)盡量把AP放置在無線網(wǎng)絡(luò)的中心位置，如圖12-24所示。12.7WLAN組網(wǎng)設(shè)備AP設(shè)備2.無線AP與無線路由器隨著無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，組建小型無線局域網(wǎng)已成為SOHO辦公和家庭用戶首選，其中，無線路由器是家庭無線的重要接入設(shè)備無線路由器，顧名思義就是帶有無線覆蓋功能的路由器，是擴展型AP設(shè)備，它主要應(yīng)用于用戶上網(wǎng)和無線覆蓋。通過路由功能，實現(xiàn)家庭ADSL、無線路由器和Internet連接，如圖12-25所示。12.7WLAN組網(wǎng)設(shè)備AP設(shè)備在外形上，無線路由器一般有四個LAN口，一個WAN接口。WAN口連接ADSL實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入；LAN口連接有線網(wǎng)中計算機；射頻口接入無線終端設(shè)備。如果使用ADSL或小區(qū)寬帶接入，應(yīng)該選擇無線路由器而不是無線AP接入網(wǎng)絡(luò)。在SOHO辦公環(huán)境中，一臺無線路由器也可以滿足需求，輕松實現(xiàn)無線辦公網(wǎng)絡(luò)組建，如圖12-27所示。12.8以AP為核心的無線組網(wǎng)技術(shù)根據(jù)傳輸過程，無線AP設(shè)備通常分為FATAP（胖AP）和FitAP(瘦AP)。AP設(shè)備分類胖AP設(shè)備瘦AP設(shè)備胖AP設(shè)備“胖”AP，其學名應(yīng)稱之為無線路由器。無線路由器與純AP不同，除無線接入功能外，具備WAN、LAN兩個接口，支持DHCP服務(wù)器、DNS，以及VPN接入、防火墻等安全功能。需要對每臺AP單獨進行配置，無法進行集中配置，管理和維護比較復(fù)雜；集安全、認證等功能于一體，支持能力較弱，擴展能力不強。胖AP的應(yīng)用場合僅限于SOHO或小型無線網(wǎng)絡(luò)，無線路由器家用級設(shè)備。很多人都會把胖AP跟無線路由器混為一談，但還是有本質(zhì)的區(qū)別，無線路由器支持撥號，地址轉(zhuǎn)換等功能。FATAPFATAP天線802.11a/b/g加密802.1X認證漫游網(wǎng)管FATAP將WLAN的物理層，用戶數(shù)據(jù)加密、認證、漫游、網(wǎng)絡(luò)管理等功能集于一身。RG-AP520-I，胖瘦一體AP安裝場景|*胖AP組網(wǎng)模式傳統(tǒng)中小企業(yè)無線網(wǎng)也采用胖AP組網(wǎng)模式；每個AP需單獨配置、排錯。APn……AP1STAPoE交換機企業(yè)網(wǎng)網(wǎng)管服務(wù)器瘦AP設(shè)備無線接入點（AP，AccessPoint）也稱無線網(wǎng)橋、無線網(wǎng)關(guān)，也就是所謂“瘦”AP。相當于有線網(wǎng)絡(luò)集線器，每臺無線AP都擁有一個以太網(wǎng)接口，實現(xiàn)無線與有線連接。瘦AP本身不能配置，需要一臺專門設(shè)備（無線控制器）集中控制、管理、配置。

控制器+瘦AP架構(gòu)一般用于企業(yè)網(wǎng)無線覆蓋，因為在AP數(shù)量眾多的時候，只通過控制器來管理配置，簡化工作量。一般很多企業(yè)的瘦AP可以進行胖瘦轉(zhuǎn)換。FITAPFatAPThinAPFATAP和FITAP集中化管理、簡化配置、易于部署、提高安全性AC802.11a/b/g天線安全移動狀態(tài)防火墻無線IDP加密認證策略控制FATAP和FITAP組網(wǎng)方案比較

FATAP方案FITAP方案技術(shù)模式傳統(tǒng)主流新生方式，增強管理安全性傳統(tǒng)加密、認證方式，普通安全性增加射頻環(huán)境監(jiān)控，基于用戶位置安全策略，高安全性網(wǎng)絡(luò)管理對每AP下發(fā)配置文件WirelessSwitch上配置好文件，AP本身零配置用戶管理類似有線，根據(jù)AP接入的有線端口區(qū)分權(quán)限無線專門虛擬專用組方式，根據(jù)用戶名區(qū)分權(quán)限WLAN組網(wǎng)規(guī)模L2漫游，適合小規(guī)模組網(wǎng)，成本較低L2、L3漫游，拓撲無關(guān)性，適合大規(guī)模組網(wǎng)，成本較高增值業(yè)務(wù)能力實現(xiàn)簡單數(shù)據(jù)接入可擴展更多豐富業(yè)務(wù)FATAP的基礎(chǔ)配置查看AP:Showap-modeShowrunnShowversionShowinterfaceShowvlansShowintusage接口帶寬利用率Showdot11mbE130outinPOE電源FATAP的基礎(chǔ)配置1、連接拓撲。按照拓撲圖連接好設(shè)備，注意POE電源、胖AP設(shè)備直接的連接方式。2、console登陸到AP注：如果有提示輸入密碼，默認密碼為ruijiePassword:ruijie（或admin）3、將AP切換為胖APAP出廠設(shè)置默認為瘦AP，需要進行胖瘦切換Ruijie>ap-modefatE130outinPOE電源FATAP的基礎(chǔ)配置4、創(chuàng)建用戶VLANvlan105、配置DHCP服務(wù)Ruijie(config)#servicedhcpRuijie(config)#ipdhcppooltestRuijie(dhcp-config)#networkRuijie(dhcp-config)#default-router546、創(chuàng)建WLAN（名字和關(guān)聯(lián)用戶vlan)dot11wlan1!創(chuàng)建802.11模式WLAN的編號ssidruijie!配置SSID名稱broadcast-ssid!廣播SSIDvlan10!wlan1關(guān)聯(lián)用戶Vlan10E130outradio1/0POE電源Vlan10inradio2/0FATAP的基礎(chǔ)配置7、射頻口上封裝用戶vlan并關(guān)聯(lián)WLANRuijie(config)#interfacedot11radio1/0！802.11的射頻口1Ruijie(config-if-Dot11radio1/0)#encapsulationdot1Q10！封裝vlan且此vlan和以太物理接口一致，和VLAN10關(guān)聯(lián)Ruijie(config-if-Dot11radio1/0)#mac-modefat（默認）Ruijie(config-if-Dot11radio1/0)#wlan-id1！射頻卡關(guān)聯(lián)wlan1Ruijie(config)#interfacedot11radio2/0！802.11的射頻口1Ruijie(config-if-Dot11radio1/0)#encapsulationdot1Q10！封裝vlan且此vlan和以太物理接口一致，和VLAN10關(guān)聯(lián)Ruijie(config-if-Dot11radio1/0)#wlan-id1！射頻卡關(guān)聯(lián)wlan1E130outradio1/0POE電源Vlan10inradio2/0FATAP的基礎(chǔ)配置8、配置出接口的地址interfaceGigabitEthernet0/1encapsulationdot1Q109、配置AP的管理I地址及網(wǎng)關(guān)interfaceBVI10(VLAN10的SVI交換虛擬口；必須和VLAN10映射，如果設(shè)置為BVI，就會出錯）

ipaddress54

iproute54（網(wǎng)關(guān)）（可選）E130outradio1/0POE電源Vlan10inradio2/0Gi0/1FATAP+SW組網(wǎng)(配置單SSID)FATAP+SW的基礎(chǔ)配置1、連接拓撲。按照拓撲圖連接好設(shè)備，注意POE電源、胖AP設(shè)備直接的連接方式。2、console登陸到AP注：如果有提示輸入密碼，默認密碼為ruijiePassword:ruijie（或admin）3、將AP切換為胖APAP出廠設(shè)置默認為瘦AP，需要進行胖瘦切換Ruijie>ap-modefatE130outinPOE電源FATAP+SW的基礎(chǔ)配置E130outinPOE電源4、三層交換機上配置vlan10Ruijie(config)#intvlan10Ruijie(config-if-VLAN10)#ipaddRuijie(