三无线局域网认识和设备使用

项目三：无线局域网认识和设备使用1任务一、认识无线局域网一、任务内容21无线局域网简介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络（WirelessLocalAreaNetwork，简称WLAN），是在有线网的基础上发展起来的，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。2019/10/3交通信息数据传输技术3（一）无线局域网（WLAN）发展概况2.WLAN的优点（1）安装便捷、维护方便免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点（AccessPoint，AP）设备，就可以建立覆盖整个建筑物或区域的局域网。（2）使用灵活、移动简单一旦无线局域网建成后，在无线网的信号覆盖范围内任何一个位置都可以接入网络。使用无线局域网不仅可以减少与布线相关的一些费用，还可以为用户提供灵活性更高、移动性更强的信息获取方法。（3）易于扩展、大小自如有多种配置方式，能够根据需要灵活选择，能胜任从只有几个用户的小型局域网到上千用户的大型网络。2019/10/3交通信息数据传输技术4（一）无线局域网（WLAN）发展概况3.WLAN的结构1）独立式WLAN（IndependentWLANs，adhoc）2019/10/3交通信息数据传输技术5不使用AP的独立WLAN使用AP的独立WLAN非独立式WLAN（InfrastructureWLANs）2019/10/3交通信息数据传输技术6非独立的WLAN微单元无线漫游式局域网（MicrocellsandRoaming）2019/10/3交通信息数据传输技术7无线漫游WLAN中主要的协议标准有802.11系列、HiperLAN、HomeRF以及蓝牙等2019/10/3交通信息数据传输技术8（二）WLAN标准1.WLAN的802.11系列标准IEEE802.111990年IEEE802标准化委员会成立IEEE802.11无线局域网(WLAN)标准工作组。IEEE802.11无线局域网标准工作组任务主要为研究1Mbps和2Mbps数据速率、工作在2.4GHz开放频段的无线设备和网络发展的全球标准，并于1997年6月公布了该标准，它是第一代无线局域网标准之一。该标准定义了物理层和媒体访问控制(MAC)规范，允许无线局域网及无线设备制造商建立互操作网络设备。后来又相继公布了802.11b和802.11a，这两个标准是对802.11的补充。2019/10/3交通信息数据传输技术9IEEE802.11bIEEE802.11b标准规定无线局域网工作频段在2.4～2.4835GHz，数据传输速率达到11Mbps，传输距离控制在50～150inch。IEEE802.11b已成为当前主流的无线局域网标准，被多数厂商所采用，所推出的产品广泛应用在办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。2019/10/3交通信息数据传输技术10IEEE802.11a802.11a标准规定无线局域网工作频段在5.15～8.825GHz，数据传输速率达到54Mbps，传输距离控制在10～100m。802.11a标准的优点是传输速度快，可达54Mbps，完全能满足语音、数据、图像等业务的需要。缺点是无法与802.11b兼容，使一些早购买802.11b标准的无线网络设备在新的802.11a网络中不能用。2019/10/3交通信息数据传输技术11IEEE802.11g最早推出的是802.11b，它的传输速率为11Mbps，因为它的连接速度比较低，随后推出了802.11a标准，它的连接速度可达54Mbps。但由于两者互不兼容，所以IEEE又正式推出了完全兼容802.11b且与802.11a速率上兼容的802.11g标准，这样通过802.11g，原有的802.11b和802.11a两种标准的设备就可以在同一网络中使用。2019/10/3交通信息数据传输技术12IEEE802.11n。2009年9月通过正式标准，通过对802.11物理层和MAC层的技术改进，使得无线通信在吞吐量和可靠性方面都获得显著地提高，速率可达到300Mbit/s，其核心技术为MIMO（多入多出）+OFDM（正交频分复用）技术，同时802.11n可以工作在双频模式，包含2.4GHz和5GHz两个工作频段，可以与802.11a/b/g标准兼容，是目前市场的主流标准。2019/10/3交通信息数据传输技术132．其他WLAN标准目前使用较广泛的无线通信技术有蓝牙（Bluetooth），红外数据传输（IrDA），同时还有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，它们分别是ZigBee、WiMax、超宽频（UltraWideBand）、HomeRF等。2019/10/3交通信息数据传输技术141)蓝牙技术（BluetoothTechnology）。蓝牙技术是使用2.4GHz频段传输的一种短距离、低成本的无线接入技术，主要应用于近距离的语言和数据传输业务。蓝牙设备的工作频段选用全世界范围内都可自由使用的2.4GHzISM频段，其数据传输率为1Mbit/s，蓝牙系统具有足够高的抗干扰能力，设备简单性能优越。根据其发射功率的不同，蓝牙设备之间的有效通讯距离为10m～100m。2019/10/3交通信息数据传输技术152)UWB（Ultra-Wideband）。UWB是一种新兴的高速短距离通信技术，在短距离（10m左右）有很大优势，最高传输速度可达1Gbit/s。UWB技术覆盖的频谱范围很宽，发射功率非常低。一般要求UWB信号的传输范围为10m以内，其传输速率可达500Mbit/s，是实现个人通信和无线局域网的一种理想调制技术，完全可以满足短距离家庭娱乐应用需求，直接传输宽带视频数码流。但在目前，UWB技术在市场应用的产品正处于初期阶段。2019/10/3交通信息数据传输技术163)ZigBee（IEEE802.15.4）。ZigBee是一种新兴的短距离、低功率、低速率无线接入技术。工作在2.4GHzISM频段，速率为10Mbit/s～250kbit/s，传输距离为10m～75m，技术和蓝牙接近，但大多时候处于睡眠模式，适合于不需实时传输或连续更新的场合。ZigBee采用基本的主从结构配合静态的星型网络，因此更适合于使用频率低、传输速率低的设备。由于激活时延短，仅15ms，低功耗等特点，将成为未来自动监控、遥控领域的新技术。2019/10/3交通信息数据传输技术174)WiMax技术。WiMax（WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess），即全球微波互联接入。WiMAX的另一个名字是802.16。WiMAX是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km。WiMAX还具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。2019/10/3交通信息数据传输技术185)IrDA（Infrared）红外技术。红外通信一般采用红外波段内的近红外线、波长0.75um～25um。由于波长短，对障碍物的衍射能差，所以更适合应用在需要短距离无线点对点场合。1993年，IrDA协会发布其第一个标准后又发布FIR，速率高达4Mbit/s。2019/10/3交通信息数据传输技术196)HomeRF。HomeRF工作组是由美国家用射频委员会领导于1997年成立的，其主要工作任务是为家庭用户建立具有互操作性的话音和数据通信网。作为无线技术方案，它代替了需要铺设昂贵传输线的有线家庭网络，为网络中的设备，如笔记本电脑和Internet应用提供了漫游功能。2019/10/3交通信息数据传输技术203．中国WLAN规范中华人民共和国工业和信息化部正在制订WLAN的行业配套标准，包括《公众无线局域网总体技术要求》和《公众无线局域网设备测试规范》。该标准涉及的技术体制包括IEEE802.11X系列（IEEE802.11、802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11h、IEEE802.11i）和HIPERLAN2。工业和信息化部通信计量中心承担了相关标准的制定工作，并联合设备制造商和国内运营商进行了大量的试验工作，同时，信息产业部通信计量中心和一些相关公司联合建成了WLAN的试验平台，对WLAN系统设备的各项性能指标、兼容性和安全可靠性等方面进行全方位的测评。2019/10/3交通信息数据传输技术211．千兆WLAN技术趋于成熟，即将进入规模商用2．2.4GHz频段使用饱和，5GHz将成为新的主要频段3．运营商发展WLAN需求强烈，推动全球WLAN公共热点快速增长4．推进WLAN与蜂窝网融合发展，实现运营商网络价值最大化5．Hotspot2.0和NGH打造新一代运营级WLAN技术平台2019/10/3交通信息数据传输技术22（三）WLAN的发展与问题6．运营级WLAN发展仍需解决多种关键问题1)盈利模式2)覆盖问题3)干扰问题4)维护问题2019/10/3交通信息数据传输技术231．WLAN安全基础通常网络的安全性主要体现在两个方面：一个是访问控制，它用于保证敏感数据只能由授权用户进行访问；另一个是数据加密，它用于保证传送的数据只被所期望的用户所接收和理解。无线局域网相对于有线局域网所增加的安全问题主要是由于其采用了电磁波作为载体来传输数据信号，其他方面的安全问题两者是相同的。2019/10/3交通信息数据传输技术24（四）WLAN安全2．WLAN的访问控制技术1)服务集标识（ServiceSetIdentifier，SSID）匹配2)物理地址（MediaAccessControl，MAC）过滤3)端口访问控制技术（IEEE802.1x）和可扩展认证协议（EAP）2019/10/3交通信息数据传输技术252019/10/3交通信息数据传输技术263．WLAN的数据加密技术1)WEPWEP（WiredEquivalentPrivacy，有线等效加密）用来保护无线局域网中的授权用户所交换数据的机密性，防止这些数据被随机窃听。WEP使用RC4加密算法来保证数据的保密性，通过共享密钥来实现认证，理论上增加了网络侦听、会话截获等的攻击难度，虽然WEPRC4在一定程度上提高了WEP加密的安全性，但是受到RC4加密算法、过短的初始向量和静态配置密钥的限制，WEP加密还是存在比较大的安全隐患。2019/10/3交通信息数据传输技术27WEP方式可以分别和开放系统（OpenSystem）、共享密钥（SharedKey）链路认证方式使用。①采用开放系统认证（OpenSystemAuthentication）方式：此时WEP密钥只做加密，即使密钥不一致，用户也可以上线，但上线后传输的数据会因为密钥不一致被接收端丢弃。②采用共享密钥认证（SharedKeyAuthentication）方式：此时如果双方密钥不一致，客户端就不能通过SharedKey认证，无法上线。也就是说，当WEP和SharedKey认证方式配合使用时，WEP也可以作为一种认证方法。2019/10/3交通信息数据传输技术282)WPA保护访问（Wi-FiProtectedAccess）技术WEP存在的缺陷不能满足市场的需要WPA之所以比WEP更可靠，就是因为它改进了WEP的加密算法。由于WEP密钥分配是静态的，黑客可以通过拦截和分析加密的数据，在很短的时间内就能破解密钥。而在使用WPA时，系统频繁地更新主密钥，确保每一个用户的数据分组使用不同的密钥加密，即使截获很多数据，破解起来也非常困难。2019/10/3交通信息数据传输技术293)TKIP加密TKIP是一种加密方法，用于增强硬件上的WEP协议的加密的安全性，其加密的安全性远远高于WEP。WEP主要的缺点在于，尽管IV（InitialVector，初始向量）改变但在所有的帧中使用相同的密钥，而且缺少密钥管理系统，不可靠。TKIP和WEP加密机制都是使用RC4算法，但是相比于WEP加密机制，TKIP