无线网络技术满分期末大作业.pdf

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1、课程名称：姓名：学院：系：专业：学号：指导教师：期末大作业期末大作业 设计报告设计报告无线网络应用张昱，史笑兴，李惠忠2014 年 11 月 24 日概况描述概况描述1、某教学区有四栋教学楼 A、B、C、D 楼，目前 A 楼有 6 个电脑用户，B楼有 4 个电脑用户，C 楼有 6 个电脑用户，D 楼有 7 个电脑用户。其中 A、B、C 楼三楼呈三角形分布，彼此间距大约为 30 米左右；D 楼和其他三楼的距离大约为 50 米左右，不超过100 米（注：D 楼的具体位置可自定，50 米为 D 楼距其他三楼中最近一楼的距离）。从现实条件来看，A、B、C 三楼有线、无线连接组网均可，D 楼和其他三楼间

2、视野通透但不适合有线组网，只适合无线连接。现需将四个楼连接成可互相访问的综合网络；并且各楼内的用户有增加的趋势，设计时要予以长远考虑，便于扩展设计。2、网络资源规划：（子网掩码均为 255.255.255.0）A 楼地址池分配为：192.168.1.1192.168.1.100B 楼地址池分配为：192.168.1.101192.168.1.200C 楼地址池分配为：192.168.2.1192.168.2.100D 楼地址池分配为：192.168.2.101192.168.2.2003、可供使用的网络设备有：（参考各次实验中所使用过的网络设备的具体型号）TP-LINK TL-WR847N 型

3、无线路由器若干台 TP-LINK TL-WA801N型无线 AP 若干台 TP-LINK 有线交换机和集线器若干台 TP-LINK 有线路由器若干台 网线若干 所有的电脑单机中均配置有线和无线网卡一、原理概述一、原理概述1.WLAN 原理：无线局域网（WLAN）是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网（LAN）的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。WLAN 支持较高传输速率（254Mbps，甚至更高），主要利用射频无线电，借助直接序列扩频（DSSS）或跳频扩频（FHSS）、GMSK、OFDM 等技术，甚至将来的超宽带传

4、输技术 UWBT，实现固定、半移动及移动的网络终端对 Internet网络进行较远距离的高速连接访问。WLAN 一开始是作为有线局域网络的延伸而存在的，各团体、企事业单位广泛地采用了 WLAN 技术来构建其办公网络。但随着应用的进一步发展，WLAN正逐渐从传统意义上的局域网技术发展成为“公共无线局域网”，成为国际互联网 Internet 宽带接入手段。WLAN 具有易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性、保密性较强、抗干扰等特点。2.无线 AP 的工作模式用无线方式连接连个相同网段的局域网的方式有很多，本工程采用了 APRepeater 的工作模式来连接连同一网段的局域网。AP 的工作模式有

5、很多，主要有 Access Point 模式，AP Client 模式，Bridge（Point to Point）模式，Bridge（Point to Multi-Point）模式和 Repeater 模式。APClient 模式下，既可以有线接入网络也可以无线接入网络，但此时接在无线 AP下的电脑只能通过有线的方式进行连接，不能以无线方式与 AP 进行连接。3.WAN口和 LAN 口的互访WAN口主要用于连接外部网络，如ADSL、DDN、以太网等各种接入线路；而 LAN 口用来连接家庭内部网络，主要与家庭网络中的交换机、集线器或 PC相连。可以说这两类网口一类对外，一类对内。因此，有 Ro

6、uter 的 LAN 口可以顺利访问 WAN 口所连接的网络 Server，但连接 WAN 口的机器访问 LAN口内网的机器将是不对等和收到限制的。通过引两个网线将两个 Router 之间的WAN 口与另一 Router 的 LAN 口连接，LAN 口与另一 Router 的 WAN 口连接就可以达到不同网段之间的互相连通，因而才可以实现不同大楼客户端之间的互相访问。二、设计思路说明二、设计思路说明现实中各楼内组网方式选择余地很多，无线、有线网均可使用。因为无线网络组网灵活、成本较低，实施比较便捷，而有线网络在使用中需要专门接线，发生故障时又多一道排查工序，所以本次设计在各楼内尽可能考虑使用无

7、线组网。作业背景限定，D 楼和其它几栋楼不适合用有线组建网络，并且由“网络资源规划”的网段分配可以看出需要将四栋楼分成两个网段，典型的做法是使用无线AP 的桥接模式将四个楼分成两个小的网络后再连接起来。进一步从网段分配可以看出，A、B 为一个网段(192.168.1.x)，C、D 为一个网段(192.168.2.x)，要实现楼内客户端的互相访问非常容易，而两个网段之间的访问则需要借助路由器的 LAN 口和 WAN口进行。以上思路已经容易实现四栋大楼之间的互相联通，但为了让所有客户端可以访问外网资源，并从长远考虑，还应实现 Ad-Hoc 和 DHCP 等网络功能。不妨假设在 A,B,C 成三角形

8、分布，各相距 30m 的情况下，D 楼与 C 楼相距50m，且在 AB 边的对侧。则 D 楼离 A,B 楼相对较远，此时 C 就成为了其他三栋楼的“枢纽”，D 和 A,B 的通信必须经过 C，而 A,B 的地位则是基本对等的。处于同一网段的 A、B 楼便于实现基于同一有线网络的 AP 漫游功能，但实际上为了减少网络设备的数量，这两栋楼的AP 可以用无线路由器代替，尽管会造成 A、B 楼通信地位上的不平等，但能节省开支，由于目前 A 楼已知用户数量多于 B 楼，所以更倾向于让 B 楼的无线路由器经过 A 楼与 C、D 楼联通。由于 C 楼的特殊地位，不妨在 C 楼设置一台高性能 PC 作为网络服

9、务器并利用其有线和无线网卡共享网络资源。另外为了防止 IP 冲突，还需要在四栋楼分别选择合适的设备作为 DHCP 服务器。三、设计拓扑结构设计拓扑结构根据上面的组网原理和讨论，我用 Microsoft Visio绘制了网络拓扑图，同时标注了各关键网络设备的静态 IP 配置情况如下图：图中左上为 A 楼，左下面为 B 楼，中间为 C 楼，右边为 D 楼。其中 C 楼特别选出了一台高性能机器作为 Server。四、具体实现步骤四、具体实现步骤1.首先需要购置需要用到的网络设备才能进行组网：表 1.网络设备采购清单名称数量单价/元总价/元TP-LINK TL-WR847N无线路由器4 个110440

10、TP-LINK TL-WA801N无线 AP1 个255255五类网线200 米1200合计895以上预算基于网络参考价格给出，实际采购时可能会有出入，而网线出于保险起见比 150 米多购买 50 米。以上设备总价应该可以控制在一千元左右。2.楼层内网络的组建：表 2.各网络设备 IP地址配置设备名称LAN 口WAN口Router A192.168.1.1192.168.2.201Router B192.168.1.101192.168.3.1（悬空不用）Router C192.168.2.1192.168.1.201Router D192.168.2.203192.168.4.1（悬空不用）

11、AP D192.168.2.202无如之前的网络拓扑图中所示，A 楼和 B 楼中各设置一台无线路由器，分别为Router A和 Router B，C 楼需要设置一台 Router C，D 楼除了需要 Router D,还需要一台 AP D，并设为 AP Client 模式，才能实现与 Router C 的无线连接，从而克服 D 楼与其他楼无法有线组网的限制。以上五台设备均应该按照表 2 所给参数设置 IP 地址。另外，还需要把 C 楼中 Server 的无线网卡 IP 设为 192.168.2.100，有线网卡 IP 设为 192.168.2.210，通过无线网卡开启 Ad-Hoc 模式，在

12、C 楼内便可以实现 Ad-Hoc 组建的 WLAN 网络相连。表 3.各大楼 DHCP 服务器的设置楼宇DHCP 服务器IP 地址池分配范围A 楼Router A192.168.1.1192.168.1.100B 楼Router B192.168.1.101192.168.1.200C 楼Server192.168.2.2192.168.2.99D 楼Router D192.168.2.101192.168.2.200如表 3 设置四栋楼的 DHCP 服务器，同时必须禁用掉其他不在表中的自带DHCP 功能的设备的 DHCP 功能，而各大楼网内普通客户端 PC 只要连接到各楼内的 DHCP 服务

13、器，选择自动获取 IP 地址，就可以动态地分配 IP 地址同时避免IP 地址冲突。3.楼宇之间的互联：A、B 楼之间的互联较为简单，只需要将 Router B 与 Router A的 LAN 口用直通线相连，则 A、B 就能直接互访。C、D 楼之间通过 AP D 的 Client 模式，将 Router C 的 MAC 地址添加在 AP D的连接地址中，再将 AP D 的接口与 Router D 的 LAN 口直接相连；Router C 的LAN 口则与 Server 的有线网卡相连。这样 C、D 之间也能互相访问了。表 4.各设备网关配置设备网段网关A 楼用户192.168.1.x192.1

14、68.1.1B 楼用户192.168.1.x192.168.1.1C 楼用户192.168.2.x192.168.2.1D 楼用户192.168.2.x192.168.2.103按照上表配置各楼内用户的网关，实际上为各自网段中对外连接路由器的LAN 口地址，其中 C 楼用户也包含了 Server 的有线和无线网卡。Router A和 Router C 处于不同网段，在完成了各自 IP 地址和网关配置的前提下，只需要用两根网线，一根将 Router A的 WAN口与 Router C 的 LAN 口相连，另一根将Router A的 LAN 口与 Router C 的 WAN口相连，则C 已经可以

15、访问到 A、B。但此时 D 仍然无法跨越到 A、B 所处网段，因为其 WAN口悬空，无法得知如何才能访问 1.x 网段，需要明确指出，于是可以在 Router D 上设置静态路由表，具体参数为：目的IP地址：192.168.1.0子网掩码：255.255.255.0默认网关：192.168.2.1其中默认网关即 Router C 的 LAN 口 IP，这样一来当 D 楼的 PC 要处理到 1.x 网段的请求时，就会先转到 Router C 的 LAN 口去，而通过 C 就可以成功转到 1.x网段。需要注意的是，尽管 Router D 的 WAN口悬空不用，也不能将其 IP 设置为 1.x 或

16、2.x 网段否则会影响静态路由的跳转。同理，B 楼目前同样无法访问 2.x网段，按照类似的方法设置 Router B 的静态路由表：目的IP地址：192.168.2.0子网掩码：255.255.255.0默认网关：192.168.1.1默认网关设为了 Router A的 LAN 口 IP，当访问 2.x 网段时也会经过 A 转入 2.x网段，也要注意Router B 的 WAN口 IP 不能设置成 1.x 或 2.x 网段。虽然也可以通过添加一根线将 Router B 的 WAN口和 Router C 的 LAN 口相连，就无需以上设置，但比起添加一根 50 米的线，修改静态路由显得更加经济简

17、便。至此 A、B、C 和 D 四栋大楼已经可以实现互访，但仍需为各无线设备选择合适的信道，才能各覆盖区域之间保证通信顺畅。表 5.无线设备 SSID 和信道选择无线设备SSID网段信道Router ArouterA192.168.1.x1Router BrouterB192.168.1.x11Router CrouterC192.168.2.x6Router DrouterD192.168.2.x6AP DAP_ClientD192.168.2.x6Server 无线网卡Ad_HocC192.168.2.x6信道选择主要考虑 1、6、11 三个信道几乎不会互相干扰，因此不同覆盖区域的设备可以在

18、这三个信道中选用不同的信道较为合理，同时也显示了容易辨识的 SSID。但实际上还应该根据周围其他网络的信道使用情况灵活选取信道，此时可能需要 wirelessmon 类型的软件对周边信道使用情况进行监控，本次设计假设周边不存在干扰。4.Server 的配置在 Server 上选择允许无线网卡通过有线网卡共享网络，即可以实现 WLAN网络与外部网络的相连。又由于 DNS 服务只能由 Server 提供，整个网络内需要使用 DNS 服务的 PC 都需要把 DNS 服务器设为 Server 有线网卡的 IP 地址，即192.168.2.210。至此，四栋大楼的网络组建基本完成。五、测试方案说明五、测

19、试方案说明对于四栋大楼网络连通性的检测，主要通过命令行中的 ping 命令来完成，而在各 PC 端互 ping 之前首先应通过 ipconfig 命令确认自己分配到的 IP 地址，若IP 地址分配失败，应该检查该设备所对应的 DHCP 服务器是否正常工作。1.检查各大楼内部 PC 连通性在 A,B,D 三栋楼内只需用同楼 PC 互相 ping 对方的 IP 地址，能 ping 通说明楼内的局域网组建成功。而 C 楼内除了 PC 间互相 ping 通外，还需要用各 PC 专门对 Server 的有线网卡 IP 执行 ping 命令，若不能 ping 通则说明有线网卡的共享网络设置异常；然后断开

20、Ad-Hoc 连接，让 C 楼除了 Server 的其他机器连接到Router C，再尝试 ping 通 Server，若无法 ping 通，说明 Server 和 Router C 的有线连接存在问题。直至以上 ping 操作都能顺利完成，才表明楼内局域网组建正确。2.检查同网段内的 PC 连通性用 A,B 楼内的 PC 互相 ping 对方楼内的 PC，若都能 ping 通，说明 Router A和 Router B 连接正确。同样用 C,D 楼内的 PC 互 ping，若能ping 通，说明 AP D和 Router C,D 均正常工作，否则应检查 Router D 和 AP D 的连接

21、是否有效以及AP Client 工作模式的设置是否正确。3.检查不同网段的 PC 连通性用 D 楼的 PC 对 A，B 楼的 PC 执行 ping 操作，用 B 楼的 PC 对 C,D 楼的 PC执行 ping 操作，若都能 ping 通，表明静态 IP 设置正确，且 Router A,Router C的 LAN 口和 WAN口互联正确。由于网络中节点间路径唯一，理论上此时 A,C必定也能 ping 通其他楼的 PC，保险起见仍应一一测试避免某些单机配置错误。4.检查所有大楼 PC 的外网连通性在 C 楼 Server 有线网卡接入外网的情况下，用任一大楼内的 PC 以域名形式访问外网（或对域

22、名执行 ping 操作），若能联通，表明DNS 服务器工作正常且有线网卡共享网络设置正确；若能上 QQ 但无法访问外网域名，表明 DNS 服务器配置存在问题，需要在单机上进行检查。在完成以上连通性检查后，整个网络组建最终完成，可以投入使用。六、设计总结六、设计总结本次设计基于 A,B,C,D 四栋大楼有固定少量用户而设计，但同时也具有一定的可扩展性，当某栋大楼接入新设备的时候，只需要完成DNS 的设置，而IP 自动从该楼 DHCP 服务器获得即可，还是非常方便的。考虑到组网的实用性，我的设计一开始就考虑要和外网联通，由于采用Ad-Hoc 模式组网，可以省去一个 AP，充分利用了 Server

23、的两个网卡。另一方面这次的设计属于二层网络结构，各楼层内的网络配置相对简单，使用了尽可能少的无线设备，也方便排查网络错误。然而这样的设计也存在一些缺点，比如C楼网络设备负担较重，若其他楼内某些 PC 上疯狂下载数据，可能导致 C 楼和整个网络拥堵甚至瘫痪，这是由于所有PC 共享了同一个宽带账号，而网络里没有进行流量控制，所以接入的设备上网会互相影响。解决这个缺陷的话需要改变网络结构，如采用目前比较主流的三层网络结构，使用三层交换设备来管理各楼的网络，每栋楼用不同的虚拟网关分开，形成几个 vlan，这样各楼 PC 既可以互相访问，上网又不会互相干扰。上图是基于交换机的组网模式，采用了三层网络结构

24、的理念，其中核心层位于 C 楼，A,B,D 楼也各有一个交换机作为接入层，注意 D 楼由于无法有线和 C楼相连，需要将 SW D 的上行端口接入 AP D，仍然由 AP D 间接连入 Router C中转。由于网络规模小，联网距离短，此网络没有专门设置汇聚层，接入层设备直接通过上行端口连接到核心层。而 C 楼的交换机 SW C 自身还需要接入一个路由器 Router 0，由该路由器专门提供 NAT 功能才能实现内网 IP到外网的转换。但由于我对交换机的配置并不熟悉，上图中并未列出详细的网络参数，因此仅作为一种改进方案的设想，当有大量新用户接入的时候，可以考虑采用此方法，尽管成本会显著增加。七、讨论、心得七、讨论、心得本次由于和考试周三门课的复习冲突，我只能在较短时间内完成作业，匆忙之中还是会存在考虑不够周全的地方。组网的方案对老师提供的参考方案有所借鉴，也根据自己的想法改进了一些地方，按照较高的要求实现了网络功能，期间还查阅了二层和三层网络结构的资料，了解到组建网络应该根据组网需求综合考虑成本和扩展性。这次大作业也促使我回顾了在秋学期这门课上学到的所有知识，我认为比一场在线考试更有意义。现在我发现自己也能够熟练解决在学校宿舍和办公室上网可能遇到的问题，感受到了这门课知识的实用性，所以今后也还会继续学习计算机网络的知识。