无线通信技术相关知识

学习汇报分为三个部分：一、无线局域网简介二、无线局域网设备三、无线局域网协议一、无线局域网简介无线局域网，英文名称：wirelessLAN;WLAN定义：工作于2.5GHz或5GHz频段，以无线方式构成的局域网。无线局域网络(WirelessLocalAreaNetworks；WLAN)是相当便利的数据传输系统，它利用射频(RadioFrequency；RF)的技术，取代旧式的双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到「信息随身化、便利走天下」的理想境界。特点：安装快捷，覆盖范围广，传输速率高，经济节约，易于扩展WAN广域网，覆盖范围数百公里甚至更远，可以覆盖一个地区；MAN城域网，覆盖范围几十公里，可以覆盖整座城市，LAN局域网，局部地区SOHO，学校，企事业单位等。PAN的实现技术主要有：Bluetooth、IrDA、HomeRF、ZigBee与UWB（Ultra-WidebandRadio）四种。Zigbee是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。在中国被译为紫蜂,它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术。UWB(UltraWideband)是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据。有人称它为无线电领域的一次革命性进展，认为它将成为未来短距离无线通信的主流技术。WLAN与WIFI的区别：全称WirelessFidelity。Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。802.11b有时也被错误地标为Wi-Fi，实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。但是后来人们逐渐习惯用WIFI来称呼802.11b协议。它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种802.11DSSS设备兼容。笔记本电脑技术——迅驰技术就是基于该标准的。二、无线局域网设备WLAN设备：无线AP（AccessPoint）即无线接入点，它是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米，目前主要技术为802.11系列。大多数无线AP还带有接入点客户端模式（APclient），可以和其它AP进行无线连接，延展网络的覆盖范围。无线网桥是为使用无线（微波）进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。这些独立的网络段通常位于不同的建筑内，相距几百米到几十公里。所以说它可以广泛应用在不同建筑物间的互联。同时，根据协议不同，无线网桥又可以分为2.4GHz频段的802.11b或802.11G以及采用5.8GHz频段的802.11a无线网桥。无线网桥有三种工作方式，点对点，点对多点，中继连接。特别适用于城市中的远距离通讯．它有2种接入方式，IP接口接入，IP+E1双接口接入。从作用上来理解无线网桥，它可以用于连接两个或多个独立的网络段，无线AP:AP为AccessPoint简称，一般翻译为“无线访问节点”，它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。通俗的讲，无线AP是无线网和有线网之间沟通的桥梁。由于无线AP的覆盖范围是一个向外扩散的圆形区域，因此，应当尽量把无线AP放置在无线网络的中心位置，而且各无线客户端与无线AP的直线距离最好不要超过30米，以避免因通讯信号衰减过多而导致通信失败。无线路由器（WirelessRouter）好比将单纯性无线AP和宽带路由器二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等等，而且还包括了网络地址转换（NAT）功能，可支持局域网用户的网络连接共享。可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入。无线路由器可以与所有以太网接的ADSLMODEM或CABLEMODEM直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器等局域网方式再接入。其内置有简单的虚拟拨号软件，可以存储用户名和密码拨号上网，可以实现为拨号接入Internet的ADSL、CM等提供自动拨号功能，而无需手动拨号或占用一台电脑做服务器使用。此外，无线路由器一般还具备相对更完善的安全防护功能。无线控制器AC是一种网络设备，能够自动优化基本无线网络，并支持该网络之上的高级移动服务。功能：管理AP，射频管理，安全管理，用户数量和流量的负载均衡。思科MobilityExpress解决方案将526控制器与521无线接入点(AP)结合成一个灵活、经济、高效的无线解决方案，以满足中小企业（SMB）的特殊需求。作为中小企业完整战略的一部分，MobilityExpress解决方案与为中小企业开发的统一通信解决方案——思科智能商业通信系统一脉相承，不但能提供语音、数据、视频、安全和无线功能，还能与日历、电子邮件和CRM等原有桌面应用集成在一起。随着客户需求的变化，思科MobilityExpress解决方案能够不断扩展，从提供企业级无线特性的坚实的移动基础扩展为能够支持领先移动服务和应用的经济高效的先进无线网络。组网方案：三、无线局域网协议目前无线路由器产品支持的主流协议标准为IEEE802.11g，并且向下兼容802.11b。这里首先就要认识这个标准所包含的意义。协议打头的“IEEE”是一个国际的无线标准组织，它负责电气与电子设备、试验方法、原器件、符号、定义以及测试方法等方面的标准制定。而在无线路由器领域，除了以上两种协议外，其实还有一个IEEE802.11a标准，只是由于其兼容性不太好而未被普及。而IEEE802.11b与802.11g标准是可以兼容的，它们最大的区别就是支持的传输速率不同，前者只能支持到11M，而后者可以支持54M。而新推出不久的802.11g+标准可以支持108M的无线传输速率，传输速度可以基本与有线网络持平。802.11全家族*IEEE802.11，1997年，原始标准（2Mbit/s，工作在2.4GHz）。*IEEE802.11a，1999年，物理层补充（54Mbit/s，工作在5GHz）。*IEEE802.11b，1999年，物理层补充（11Mbit/s工作在2.4GHz）。*IEEE802.11c，符合802.1D的媒体接入控制层桥接（MACLayerBridging）。*IEEE802.11d，根据各国无线电规定做的调整。*IEEE802.11e，对服务等级（QualityofService,QoS）的支持。*IEEE802.11f，基站的互连性（IAPP,Inter-AccessPointProtocol），2006年2月被IEEE批准撤销。*IEEE802.11g，2003年，物理层补充（54Mbit/s，工作在2.4GHz）。*IEEE802.11h，2004年，无线覆盖半径的调整，室内（indoor）和室外（outdoor）信道（5GHz频段）。*IEEE802.11i，2004年，无线网络的安全方面的补充。*IEEE802.11j，2004年，根据日本规定做的升级。*IEEE802.11l，预留及准备不使用。*IEEE802.11m，维护标准；互斥及极限。*IEEE802.11n，2008年上半年通过正式标准,WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps、108Mbps，提高到300Mbps甚至高达600Mbps。*IEEE802.11k，2008年，该协议规范规定了无线局域网络频谱测量规范。该规范的制订体现了无线局域网络对频谱资源智能化使用的需求。*IEEE802.11r，2008年，快速基础服务转移，主要是用来解决客户端在不同无线网络AP间切换时的延迟问题。*IEEE802.11s,2007年9月.拓扑发现、路径选择与转发、信道定位、安全、流量管理和网络管理。网状网络带来一些新的术语。*IEEE802.11w，2009年，针对802.11管理帧的保护。*IEEE802.11y，2008年，针对美国3650–3700MHz的规定。除了上面的IEEE标准，另外有一个被称为IEEE802.11b+的技术，通过PBCC技术（PacketBinaryConvolutionalCode）在IEEE802.11b(2.4GHz频段)基础上提供22Mbit/s的数据传输速率。但这事实上并不是一个IEEE的公开标准，而是一项产权私有的技术，产权属于美国德州仪器公司。WLAN使用WEP、WPA和WAPI三种通信协议保障通信安全。WEP(WiredEquivalentPrivacy)是802.11b采用的安全标准，用于提供一种加密机制，保护数据链路层的安全，使WLAN的数据传输安全达到与有线LAN相同的级别。WEP采用RC4算法实现对称加密。通过预置在AP和无线网卡间共享密钥。在通信时，WEP标准要求传输程序创建一个特定于数据包的初始化向量(IV)，将其与预置密钥相组合，生成用于数据包加密的加密密钥。接收程序接收此初始化向量，并将其与本地预置密钥相结合，恢复出加密密钥。WEP允许40bit长的密钥，这对于大部分应用而言都太短。同时，WEP不支持自动更换密钥，所有密钥必须手动重设，这导致了相同密钥的长期重复使用。第三，尽管使用了初始化向量，但初始化向量被明文传递，并且允许在5个小时内重复使用，对加强密钥强度并无作用。此外，WEP中采用的RC4算法被证明是存在漏洞的。综上，密钥设置的局限性和算法本身的不足使得WEP存在较明显的安全缺陷，WEP提供的安全保护效果，只能被定义为“聊胜于无”。WPA(Wi-FiProtectedAccess)是保护Wi-Fi登录安全的装置。它分为WPA和WPA2两个版本，是WEP的升级版本，针对WEP的几个缺点进行了弥补。是802.11i的组成部分，在802.11i没有完备之前，是802.11i的临时替代版本。不同于WEP，WPA同时提供加密和认证。它保证了数据链路层的安全，同时保证了只有授权用户才可以访问WLAN网络。WPA采用TKIP协议(TemporalKeyIntegrityProtocol)作为加密协议，该协议提供密钥重置机制，并且增强了密钥的有效长度，通过这些方法弥补了WEP协议的不足。认证可采取两种方法，一种采用802.11x协议方式，一种采用预置密钥PSK方式。WAPI(WLANAuthenticationandPrivacyInfrastructure)是我国自主研发并大力推行的WLAN安全标准，它通过了IEEE(注意，不是Wi-Fi)认证和授权，是一种认证和私密性保护协议，其作用类似于802.11b中的WEP，但是能提供更加完善的安全保护。WAPI采用非对称(椭圆曲线密码)和对称密码体制(分组密码)相结合的方法实现安全保护，实现了设备的身份鉴别、链路验证、访问控制和用户信息在无线传输状态下的加密保护。WAPI除实现移动终端和AP之间的相互认证之外，还可以实现移动网络对移动终端及AP的认证。同时，AP和移动终端证书的验证交给AS完成，一方面减少了MT和AP的电量消耗，另一方面为MT和AP使用不同颁发者颁发的公钥证书提供了可能。