无线局域网技术分析.docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上无线局域网技术分析姓名:施 明 坫 学号:2 专业:计算机网络技术摘要: 在这个网络飞速发展的时代,伴随着有线网络的广泛应用,以快捷高效,组网灵活为优势的无线网络技术也在飞速发展。无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。无线局域网的覆盖范围为几百米,在这样一个范围内,无线设备可以自由移动,其适合于低移动性的应用环境。而且无线局域网的载频为公用频段,无需另外付费,因而试用无线局域网的成本很低。无线局域网更会发展到上百兆的带宽,能够满足绝大多数用户的要求。基于以上几个原因,无线局域网赢得市场的巨大反响,并迅速发展成为一种重要的无线接入互联网的技术。关键词:有线局
2、域网 无线局域网 无线协议 安全 应用一、 无线局域网介绍1.1、无线局域网背景无线网络的初步应用可追溯到第二次世界大战期间,美国陆军采用无线电信号做资料的传输。他们研发出了一套无线电传输,且采用相当高强度的加密技术。二战时期,美军和盟军都广泛使用这项技术。这项技术让许多学者得到了灵感,1971年,夏威夷大学的员创造了第一个基于封包式技术的无线电通讯网络,这被称作ALOHNET的网络,称得上是当时早期的无线局域网络(WLAN)。跟这个WLAN只有七台计算机,它们采用双向星型拓扑,横跨四座夏威夷的岛屿,中心计算机放置在瓦胡岛上。 此时,无线局域网诞生了。1.2、无线局域技术特点无线局域网利用电磁
3、波在空气中发送和接受数据,而无需线缆介质,无线局域网的数据传输速率现在已经能够达到54Mbps,传输距离可远至30km以上。它是对有线联网方式的一种补充和扩展,使网上的计算机具有可移动性,能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络联通问题。实现无线局域网的关键技术有三种:红外线、跳频扩频(FHSS)和直接序列扩频(DSSS)。 红外线局域网采用波长小于1的红外线作为传输媒体,有较强的方向性,受阳光干扰大。它支持12Mbit/s数据速率,适于近距离通信。DSSS局域网可在很宽的频率范围内进行通信,支持12Mbit/s数据速率,在发送和接收端都以窄带方式进行,而以宽带方式传输。 FHSS局域网支持
4、1Mbit/s数据速率,共22组跳频图案,包括79个信道,输出的同步载波经解调后,可获得发送端送来的信息。DSSS和FHSS无线局域网都使用无线电波作为媒体,覆盖范围大,发射功率较自然背景的噪声低,基本避免了信号的偷听和窃取,通信安全性高。同时,无线局域网中的电波不会对人体健康造成损害,具有抗干扰、抗噪声、抗衰减和保密性好等优点。 二、 无线局域网的组成2.1、无线局域网的拓扑结构WLAN有2种主要的拓扑结构,即自组织网络(对等网络,即人们常称的AdHoc网络)和基础结构网络(infrastructure network)。 自组织型WLAN是一种对等模型的网络,它的建立是为了满足暂时需求的服
5、务。自组织网络由一组有无线接口卡的无线终端,特别是移动电脑组成。这些无线终端以相同的工作组名、扩展服务集标识号(ESSID)和密码以对等的方式相互直连,在WLAN的覆盖范围之内,进行点对点或点对多点之间的通信。基础结构型WLAN利用了高速的有线或无线骨干传输网络。在这种拓扑结构中,移动节点在基站(BS)的协调下接入到无线信道。 图1 局域网的拓扑结构2.2、无线局域网的主要组件无线局域网由无线网卡、无线接入点(AP)、计算机和有关设备组成;常见的组成方式有3种:点对点型、点对多点型、和混合型。u 无线网卡, 无线网卡提供了与有线网卡一样丰富的系统接口,包括PCMCIA口、Cardbus、PCI
6、和USB等。有线网卡是网络操作系统与网线之间的接口。在无线局域网中,它们是操作系统与天线之间的接口,用来创建透明的网络连接。u 无线接入点(AP), 接入点的作用相当于局域网集线器。它在无线局域网和有线网络之间接收、缓冲存储和传输数据,以支持一组无线用户设备。接入点通常是通过标准以太网线连接到有线网络上,并通过天线与无线设备进行通信。在有多个接入点时,用户可以在接入点之间漫游切换。无线接入点的有效范围是20500m。根据技术、配置和使用网络情况,一个接入点可以支持15250个用户,通过添加更多的接入点,可以比较轻松地扩充无线局域网,从而减少网络拥塞并扩大网络的覆盖范围。2.3、无线局域网的组成
7、方式u 点对点型,常用于固定的要联网的两个位置之间,是无线联网的常用方式,使用这种联网方式建成的网络,优点是传输距离远,传输速率高,受外界环境影响较小。u 点对多点型,常用于有一个中心点,多个远端点的情况下。其最大优点是组建网络成本低、维护简单;其次,由于中心使用了全向天线,设备调试相对容易。该种网络的缺点也是因为使用了全向天线,波束的全向扩散使得功率大大衰减,网络传输速率低,对于较远距离的远端点,网络的可靠性不能得到保证。u 混合型,用于所建网络中有远距离的点、近距离的点,还有建筑物或山脉阻挡的点。在组建这种网络时,综合使用上述几种类型的网络方式,对于远距离的点使用点对点方式,近距离的多个点
8、采用点对多点方式,有阻挡的点采用中继方式。 三、 无线局域网的类型3.1、独立的WLAN 独立的WLAN是指整个网络都使用无线通信。在这种方式下可以使用一些进行数据发送和接收的设备,这些设备被称为接入点(AP,AccessPoint),也可以不使用AP。在不使用AP时,各个用户之间通过无线直接互连。其缺点是各用户之间的通信距离必须较近,当用户数量较多时性能较差。如图2和图3中各台计算机构成一种特殊的无线网络应用模式,一群计算机接上无线网络卡,即可相互连接,资源共享,无需透过AccessPoint,即Ad hoc Mode WLAN。 图2 不使用AP的独立WLAN 图3 使用AP的独立WLAN
9、 3.2、非独立的WLAN在大多数情况下,无线通信是作为有线通信的一种补充和扩展。我们把这种情况称非独立的WLAN,如图4所示。在这种配置下,多个AP通过线缆连接在有线网络上,以使无线用户随即能够访问网络各个部分。图4 非独立的WLAN四、 无线局域技术优劣分析4.1、无线局域技术优点无线局域网开始作为有线网络的延伸而存在的。各个团体、企业都采用了无线局域网技术来构建办公室网络。随着无线局域网的进一步发展,WLAN从单纯的传统的局域网技术正在向“公共无线局域网发展”,成为国际互联网宽带接入的重要手段。WLAN具有易安装、易扩展、易管理、高移动性、高保密性、抗干扰等优点。 安装便捷:一般在网络建
10、设中施工周期最长、对周边环境影响最大,就是网络布线施工工程。在施工过程中,常常需要破墙崛壁、穿线架管。而WLAN的最大优势就是减少网络布线的工作量,一般只要安装一个或多个接入点设备,就可以覆盖整个建筑或地区的局域网络。 经济节约:由于有线网络缺少灵活性,这就要网络的规划者尽可能的考虑网络未来的发展,这就会导致往往会预留利用率比较低的信息点。一旦网络的发展超出原来的规划,又要花费很大的费用进行网络改造。而WLAN则可以避免以上情况的发生。 使用灵活:在有线网络中,网络设备安装的位置受到网络信息点位置的限制。一旦WLAN建好后,在无线网络的覆盖范围内,任意位置的网络设备都可以接入。 易于扩展:WL
11、AN有多中配置方式,可根据需要灵活选择。WLAN就可以胜任从几个用户的小型局域网到有上千个用户的大型局域网。由于WLAN 具有多方面的优点,它的发展十分迅速。在近几年中WLAN已经在商店、工厂、学校、医院等不适合网络布线的场合得到广泛的应用。4.2、无线局域技术缺点一般工作在自由频段、容易受到干扰、功率受限。IEEE802.11协议属于第二层技术规范,上层业务体系不够完善。 无线局域网虽然解决了有线局域网无法克服的困难,拥有很多优势,但与有线局域网相比,仍然有不足之处。无线局域网速率较慢,一般容易受到干扰,功率受限。现在用户最好只能是11mbps的速度发送和接受信息,移动能力较强的完全分布型无
12、线局域网更是结构复杂、成本高并存在多路径干扰。而且,由于无线网络的传输介质脆弱和WEP存在不足,导致了它除了具有有线网络的不安全因素外,还容易遭受窃听和干扰、冒充、欺骗等形式的攻击,安全性问题一直是无线局域网迫切需要解决的问题。目前无线网络还不能完全脱离有线网络,无线网络与有线网络只是互补的关系。尽管如此,我们也应该看到,无线局域网发展十分迅速,已经能够通过与广域网相结合的形式提供移动互联网的多媒体业务,在医院、商店、工厂和学校等场合都得到广泛应用。 五、 无线局域网协议分析5.1、IEEE802.11系列协议作为全球公认的局域网权威,IEEE 802工作组建立的标准在局域网领域内得到了广泛应
13、用。这些协议包括802.3以太网协议、802.5令牌环协议和802.3z100BASE-T快速以太网协议等。802.11协议是IEEE在1997年发布的,是无线局域网领域第一个在国际上被认可的协议。为了补充802.11协议的不足,1999年9月,IEEE提出802.11b协议,之后又推出了802.11a、802.11g等一系列协议,从而进一步完善了无线局域网规范,其中802.11g协议在无线局域网协议中的起到越来重要的作用,下图为近几年IEEE802.11系列协议比重变化情况。图5 IEEE802.11系列协议比重变化IEEE802.11工作组制订的具体协议如下:n 802.11a协议,此协议
14、采用正交频分调制(OFDM)技术调制数据,使用5GHz的频带。OFDM技术将无线网络信道以低数据速率并行传输的分频率,然后再将这些频率一起放回接收端,可提供25Mbit/s的无线ATM接口和10Mbit/s的以太网无线帧结构接口,以及TDD/TDMA的空中接口。在很大程度上可提高传输速度,改进信号质量,克服干扰。物理层速率可达54Mbit/s,传输层达25Mbit/s,能满足室内及室外的应用。n 802.11b协议也被称为Wi-Fi技术,此协议采用补码键控(CCK)调制方式,使用2.4GHz频带,支持两种速率-5.5Mbit/s和11Mbit/s。多速率机制的介质访问控制可确保当工作站之间距离
15、过长或干扰太大、信噪比低于某个门限值时,传输速率能够从11Mbit/s自动降到5.5Mbit/s,根据直序扩频技术调整到2Mbit/s和1Mbit/s。在不违反FCC规定的前提下,采用跳频技术无法支持更高的速率,因此需要选择DSSS作为该标准的惟一物理层技术。n 802.11g,2001年11月,在802.11 IEEE会议上形成了802.11g标准草案,目的是在2.4GHz频段实现802.11a的速率要求。该标准将于2003年初获得批准。802.11g采用PBCC或CCK/OFDM调制方式,使用2.4GHz频段,对现有的802.11b系统向下兼容。它既能适应传统的802.11b标准(在2.4
16、GHz频率下提供的数据传输率为11Mbit/s),也符合802.11a标准,从而解决了对已有的802.11b设备的兼容。用户还可以配置与802.11a、802.11b以及802.11g均相互兼容的多方式无线局域网,有利于促进无线网络市场的发展。5.2、蓝牙规范(Bluetooth)为了实现短距离无线语音和数据通信,SIG(特别兴趣小组)制定的一个公共的、无需许可证的蓝牙规范。蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段,基带部分的数据速率为1Mbit/s,有效无线通信距离为10100m,采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术采用自动寻道技术和快速跳频技术保证传输的可靠性,具有全向传输能力,但不
17、需对连接设备进行定向。它是一种改进的无线局域网技术,但其设备尺寸更小,成本更低。在任意时间,只要蓝牙技术产品进入彼此有效范围之内,它们就会立即传输地址信息并组建成网,这一切工作都是设备自动完成的,无需用户参与。5.3、HomeRF标准在美国联邦通信委员会(FCC)正式批准HomeRF标准之前,HomeRF工作组于1998年为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出一个规范,即共享无线访问协议(SWAP)。该协议主要针对家庭无线局域网,在校园无线局域网中有极限,其数据通信采用简化的IEEE802.11协议标准。之后,HomeRF工作组又制定了HomeRF标准,用于实现PC机和用户电子设备之间的
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