(9.14)--《路由器技术》第12章计算机网络.ppt

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1、第12章 无线局域网基础【单元背景】无线局域网络WLAN利用射频（Radio Frequency；RF）技术，使用电磁波在空中通信连接构成的局域网。无线局域网络是对有线网络补充，在有线网络终端接入上，WLAN扔掉有线网络依赖的网线组网。这样一来，可以在家里任何角落，抱着笔记本电脑，享受网络乐趣，而不像从前那样必须要迁就于网络接口的布线位置，无线局域网能达到“信息随身化、便利走天下”理想境界。【学习目标】u了解无线局域网基础知识u熟悉无线局域网组网设备u掌握无线局域网传输协议u组建以AP为核心无线局域网u了解FIT AP+AC组网技术12.1 无线局域网技术概述1.什么是无线局域网什么是无线局域

2、网无线局域网（Wireless Local-Area Network,WLAN）是计算机网络与无线通信技术结合产物。无线局域网利用射频（Radio Frequency；RF）技术，使用无线通信信号，组建无线局域网，如图12-1所示。12.1 无线局域网技术概述2.了解了解Wi-Fi联盟联盟无线保真WiFi(Wireless Fidelity)组织是一个商业联盟，成立于1999年，在全球范围推行WiFi产品兼容认证。WiFi是WiFi联盟商标品牌认证，实质是一种商业认证。通过WiFi认证设备，可以实现个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端，以无线方式连接，如图12-2所示，12.2 认识无线

3、局域网设备1.无线客户端无线客户端(STA)无线客户端是可以实现无线连接的终端，如PDA、笔记本、台式 PC、打印机、投影仪和智能手机等，如图12-3所示。12.2 认识无线局域网设备2.无线网卡无线网卡无线网卡实现无线终端设备与无线网络的连接。根据接口类型不同分为三种，即PCMCIA、PCI和USB无线网卡，如图12-4所示。12.2 认识无线局域网设备3.无线天线无线天线天线用于发送和接收无线信号，提高无线设备信号强度。当无线工作站与无线AP相距较远时，随着信号减弱，传输速率会下降。此时借助天线对接收信号进行增益（天线获得信号强度提升称为增益），增益越高，传输距离越远，如图12-6所示。1

4、2.2 认识无线局域网设备3.无线天线无线天线天线用于发送和接收无线信号，提高无线设备信号强度。当无线工作站与无线AP相距较远时，随着信号减弱，传输速率会下降。此时借助天线对接收信号进行增益（天线获得信号强度提升称为增益），增益越高，传输距离越远，如图12-6所示。12.2 认识无线局域网设备4.无线接入点无线接入点AP(Access Point)无线接入点AP连接无线网络中客户端设备，并把这些设备连接到有线网中，实现无线和有线连接，如图12-9所示。12.2 认识无线局域网设备无线接入点AP接入功能，等同有线网中集线器。当网络中增加一台无线AP，即可成倍扩展无线网络覆盖直径，容纳更多无线设备

5、接入，如图12-10所示。12.2 认识无线局域网设备5.无线控制器无线控制器 AC无线控制器（Wireless Access Point Controller，AC)是一种重要无线局域网组网设备，是一个无线局域网络核心，用来集中化控制无线AP，如图12-11所示。12.2 认识无线局域网设备无线控制器AC适用于大中型无线网络中，如图12-12所示无线控制器管理无线AP（瘦AP），包括：下发配置、修改相关配置参数、射频智能管理、接入安全控制等。12.2 认识无线局域网设备6.POE交换机交换机POE(Power Over Ethernet)技术是以太网供电技术，为IP终端（如AP、网络摄像机）

6、设备传输信号同时，还提供直流电供电。POE交换机支持端口输出功率达15.4W，通过网线为POE终端设备供电，免去额外电源布线，如图12-13所示。12.3无线传输信道1.无线信道无线信道信道是无线通信中发送端和接收端之间的通路。无线电波从发送端传送到接收端，并没有一条有形的连接，它的传播路径也可能不只一条。但为了形描述发送端与接收端之间传输，想象两者之间有一条看不见通道，称为信道。无线信道也称为“频段（Channel）”，因其具有一定频率带宽。WLAN传输频段：ISM免费频段微波范围：蓝牙、无绳电话以及微波炉会对WLAN造成干扰。ISM(Industrial Scientific Medica

7、l)频段频段什么是ISM频段 ISM(Industrial Scientific Medical)BandISM(Industrial Scientific Medical)Band，此频段，此频段，此频段，此频段(2.4(2.42.4835GHz)2.4835GHz)主要是开放给工业、科学、医疗等三个主要机构使用，主要是开放给工业、科学、医疗等三个主要机构使用，主要是开放给工业、科学、医疗等三个主要机构使用，主要是开放给工业、科学、医疗等三个主要机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会该频段是依据美国联邦通讯委员会该频段是依据美国联邦通讯委员会该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)(FCC

8、)所定义出来，属于免费频段，所定义出来，属于免费频段，所定义出来，属于免费频段，所定义出来，属于免费频段，没有使用授权限制没有使用授权限制没有使用授权限制没有使用授权限制,只需遵守一定发射功率只需遵守一定发射功率只需遵守一定发射功率只需遵守一定发射功率(一般低于一般低于一般低于一般低于1 1W)W)，并且不要并且不要并且不要并且不要对其它频段造成干扰即可。对其它频段造成干扰即可。对其它频段造成干扰即可。对其它频段造成干扰即可。在美国:工业（902-928MHz）,科学研究（2.42-2.4835GHz）和医疗（5.725-5.850GHz）三个频段。2.4GHz为各国共同的ISM频段。因此无线

9、网络，均可工作在2.4GHz频段上。中国的ISM频段有433.05-434.79、2400-2483.5、5725-5850。各国授权使用的频段ChannelFreq(GHz)US/CanEuropeJapan12.41222.41732.42242.42752.43262.43772.44282.44792.452102.457112.462122.467132.472142.484802.11b/g工作频段划分图2.4122.4172.4222.4322.4422.4522.4622.4722.4842.4272.4372.4472.4572.4672345178910611121314频

10、率频率/GHzq 每个信道宽度为每个信道宽度为22MHzq 相邻信道的中心频点间隔相邻信道的中心频点间隔5MHzq 相邻的多个信道，存在频率重叠相邻的多个信道，存在频率重叠(如如1信道与信道与2、3、4、5信道有频率重叠信道有频率重叠)q 整个频段内只有整个频段内只有3个（个（1、6、11）互不干扰信道）互不干扰信道2.4122.4172.4222.4272.4322.4372.4422.4472.4522.4572.4622.4672.4722.4842.4G频段的信道划分21WLAN组网：蜂窝式无线覆盖蜂窝式无线覆盖12.4 无线传输干扰WLAN网络使用的免费的2.4GHz公共频段传输信息

11、，但其它非WLAN设备，如微波炉、无绳电话、蓝牙设备及其它无线设备，都使用该频道，均会对WLAN产生干扰。其中，蓝牙等小功率设备对WLAN影响很小，可以忽略；但微波炉等大功率设备对WLAN影响较大，在WLAN网络设计时，应远离此类设备。无线传输干扰因素（无线传输干扰因素（无线传输干扰因素（无线传输干扰因素（1 1）：多径传播干扰）：多径传播干扰）：多径传播干扰）：多径传播干扰q障碍物反射信号，使接收端收到多个不同延迟的信号拷贝。障碍物反射信号，使接收端收到多个不同延迟的信号拷贝。q如果收到的多个信号相位破坏性叠加，则相对噪声来说信号强度下降（信噪比如果收到的多个信号相位破坏性叠加，则相对噪声来

12、说信号强度下降（信噪比减小），导致接收端检测困难。减小），导致接收端检测困难。直接信号直接信号反射信号反射信号反射信号反射信号多径PC Card（RX）AP（TX）柜子柜子天天 花花 板板三路信号到达接收端三路信号到达接收端三路信号叠加后的效果三路信号叠加后的效果路径损耗信号在传播路径中不断衰减墙，门，等等墙，门，等等空气空气无线传输干扰因素（无线传输干扰因素（无线传输干扰因素（无线传输干扰因素（2 2）：）：）：）：衰耗干扰衰耗干扰衰耗干扰衰耗干扰q 电磁波穿透性与频率有关，频率越低穿透性越强电磁波穿透性与频率有关，频率越低穿透性越强q 频率越高，衰减越严重，发射机需要更大的功率，传输范围更

13、短频率越高，衰减越严重，发射机需要更大的功率，传输范围更短原始信号原始信号被衰减信号被衰减信号材质类型在建筑物中的使用对电波的影响程度木材办公区低石膏内墙低玻璃窗口低砖外墙中混凝土楼板和外墙高金属电梯非常高不同材质对无线电波影响不同材质对无线电波影响WLAN覆盖范围：速率与距离关系覆盖范围：速率与距离关系q距离越远，速率越低；距离越远，速率越低；q不同使用环境（信号干扰、衰耗）下，最大覆盖范围也不一样；不同使用环境（信号干扰、衰耗）下，最大覆盖范围也不一样；q覆盖范围还与天线类型及发射功率有密切关系。覆盖范围还与天线类型及发射功率有密切关系。WLAN射频技术：信号衰减28地板衰减：30db承重

14、墙衰减：20-40db砖墙：10db学生宿舍窗户（10mm）：3db人体：3db空旷走廊：30dB/50m信号穿透损耗估测障碍物障碍物衰减程度衰减程度举例举例开阔地极少自助餐厅、庭院木制品少内墙、办公室隔断、门、地板石膏少内墙（新的石膏比老的石膏对无线信号的影响大）合成材料少办公室隔断煤渣砖块少内墙、外墙石棉少天花板玻璃少没有色彩的窗户人体中等大群的人水中等潮湿的木头、玻璃缸、有机体砖块中等内墙、外墙、地面大理石中等内墙、外墙、地面陶瓷制品高陶瓷瓦片、天花板、地面纸高一卷或者一堆纸混凝土高地面、外墙、承重梁防弹玻璃高安全棚镀银非常高镜子金属非常高办公桌、办公隔断、混凝土、电梯、文件柜、通风设备

15、12.5 无线传输协议1.什么是什么是CSMA/CA无线传输机制无线传输机制(1)CSMA/CD在以太网中使用的CSMA/CD协议，解决以太网中信号在线缆上传输时“冲突”和“退让”问题。每台设备都通过“侦听”共享介质，空闲才传输信号；如果同时传输，就发生“冲突”；设备之间通过“退让”算法，避免冲突发生。实现有线网络中两台以上设备，进行数据传送时，避免冲突发生。(2)CSMA/CA在无线局域网通信过程中，因为带宽的问题，大量的冲突造成网络传输效率低下，因此对以太网CSMA/CD协议进行调整，采用CSMA/CA协议完成无线局域网中冲突检测。首先，无线终端设备在信号传输前，检测无线信道是否有使用；如

16、果检测出信道空闲，则等待一段随机时间后，才送出数据。其次，无线接收端如果正确收到帧，则需要等待一段时间间隔后，才向发送端发送确认帧ACK。发送端收到ACK帧，确定数据正确传输，在经历一段时间间隔后，会出现一段空闲时间再进行确认。12.5 无线传输协议2.无线传输协议标准内容无线传输协议标准内容IEEE802.11是第一代无线局域网标准，定义了无线信号传输过程中，物理层和媒体访问控制(MAC)协议规范。(1)IEEE802.111990年，IEEE802标准化委员会成立IEEE802.11WLAN标准工作组，规范并制定的一个实现无线局域网通信的标准，速率最高只能达到2Mbps。由于速率和传输距离

17、都不能满足需要，所以IEEE802.11标准很快被IEEE802.11b所取代。(2)IEEE802.11b1999年9月IEEE802.11b正式批准，工作频段在2.4GHz，传输速率11Mbps。该标准是对IEEE802.11修订，采用补偿编码键控调制方式，传输速率根据实际情况在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps速率间切换，其速度提升扩大了无线局域网应用。(3)IEEE802.11a1999年，IEEE802.11a标准正式批准，工作频段在5.15-5.825GHz，传输速率达54Mbps。该标准是对IEEE802.11b修订标准，初衷是取代802.11b标准。然而工作于

18、5.15-8.825GHz频带需申请，很多设备产商考虑风险，也没有表示对802.11a标准支持。(4)IEEE802.11g2001年11月，IEEE802.11g标准正式批准，工作频段在2.4GHz，传输速率达54Mbps。802.11g标准采用2种调制方式，能同时兼容802.11a和802.11b标准，实现了双频双模工作模式。(5)802.11nIEEE 802.11n工作频段在2.4-2.4835GHz，提供高达300Mbps 600Mbps传输速率，极大地推动了无线局域网的应用。12.6 无线局域网组网模式1.AD-HOC组网模式组网模式Ad Hoc结构无线局域网组网是一种省去AP搭建

19、对等网络。安装无线网卡的计算机之间通过无线网卡，设置相同的SSID无线标识符，即可实现点对点的无线连接。Ad-Hoc网络架设过程十分简单，但一般无线网卡在室内环境下传输距离为40米左右，超过此传输距离就不能通信，该种模式适合临时性无线组网需求。12.6 无线局域网组网模式2.Infrastructure组网模式组网模式Infrastructure模式无线局域网通过AP实现无线设备互连，网络中的所有通信都通过无线AP接受转发，类似有线网中星型拓扑。可以把AP看做传统局域网中集线器，AP作为无线局域网和有线网之间的桥梁。如图12-22所示。12.7 WLAN组网设备AP设备1.AP组网功能组网功能

20、无线接入点AP是组建小型无线局域网最常用的设备，将无线客户端连接到无线网络。并实现无线网络和有线网络的互连；此外，无线AP还支持多用户接入、数据加密、无线网络管理功能，如图12-23所示。12.7 WLAN组网设备AP设备无线接入点AP是组建WLAN网络核心，相当于在移动通信网络中发射基站角色。在AP信号覆盖范围内的无线设备，都可以通过它实现通信。由于AP的信号覆盖范围是一个向外扩散的圆形区域，因此，应尽量把AP放置在无线网络的中心位置，如图12-24所示。12.7 WLAN组网设备AP设备2.无线无线AP与无线路由器与无线路由器随着无线网络的快速发展，组建小型无线局域网已成为SOHO办公和家

21、庭用户首选，其中，无线路由器是家庭无线的重要接入设备无线路由器，顾名思义就是带有无线覆盖功能的路由器，是扩展型AP设备，它主要应用于用户上网和无线覆盖。通过路由功能，实现家庭ADSL、无线路由器和Internet连接，如图12-25所示。12.7 WLAN组网设备AP设备在外形上，无线路由器一般有四个LAN口，一个WAN接口。WAN口连接ADSL实现互联网接入；LAN口连接有线网中计算机；射频口接入无线终端设备。如果使用ADSL或小区宽带接入，应该选择无线路由器而不是无线AP接入网络。在SOHO办公环境中，一台无线路由器也可以满足需求，轻松实现无线办公网络组建，如图12-27所示。12.8 以

22、AP为核心的无线组网技术根据传输过程，无线AP设备通常分为FAT AP（胖AP）和Fit AP(瘦AP)。APAP设备分类设备分类 胖胖APAP设备设备 瘦瘦APAP设备设备 胖胖APAP设备设备 “胖胖”APAP，其学名应称之为无线路由器。无线路由器与纯，其学名应称之为无线路由器。无线路由器与纯APAP不同，不同，除无线接入功能外，具备除无线接入功能外，具备WANWAN、LANLAN两个接口，支持两个接口，支持DHCPDHCP服务器、服务器、DNSDNS，以及，以及VPNVPN接入、防火墙等安全功能。需要对每台接入、防火墙等安全功能。需要对每台APAP单独进行单独进行配置，无法进行集中配置，

23、管理和维护比较复杂；配置，无法进行集中配置，管理和维护比较复杂；集安全、认证等集安全、认证等功能于一体，支持能力较弱，扩展能力不强。功能于一体，支持能力较弱，扩展能力不强。胖胖APAP的应用场合仅限于的应用场合仅限于SOHOSOHO或小型无线网络，或小型无线网络，无线路由器无线路由器 家用级设备。很多人都会把胖家用级设备。很多人都会把胖APAP跟无线路由器混为一谈，但还是有跟无线路由器混为一谈，但还是有本质的区别，无线路由器支持拨号，地址转换等功能。本质的区别，无线路由器支持拨号，地址转换等功能。FAT APFAT AP天线天线802.11 a/b/g802.11 a/b/g加密加密802.1

24、X802.1X认证认证漫游漫游网管网管FATAP将WLAN的物理层，用户数据加密、认证、漫游、网络管理等功能集于一身。RG-AP520-I，胖瘦一体AP安装场景|*胖AP组网模式传统中小企业无线网也采用胖AP组网模式；每个AP需单独配置、排错。APnAP1STAPoE交换机企业网网管服务器 瘦瘦APAP设备设备 无线接入点（无线接入点（APAP，Access PointAccess Point）也称无线网桥、无线网）也称无线网桥、无线网关，也就是所谓关，也就是所谓“瘦瘦”APAP。相当于有线网络集线器，每台无线。相当于有线网络集线器，每台无线APAP都拥有一个以太网接口，实现无线与有线连接。都

25、拥有一个以太网接口，实现无线与有线连接。瘦瘦APAP本身不能配置，需要一台专门设备（无线控制器）集本身不能配置，需要一台专门设备（无线控制器）集中控制、管理、配置。中控制、管理、配置。控制器控制器+瘦瘦APAP架构一般用于企业网无线覆盖，因为在架构一般用于企业网无线覆盖，因为在APAP数量众数量众多的时候，只通过控制器来管理配置，简化工作量。多的时候，只通过控制器来管理配置，简化工作量。一般很多企业的瘦一般很多企业的瘦APAP可以进行胖瘦转换。可以进行胖瘦转换。FIT APFat APThin APFAT AP 和和 FIT AP 集中化管理、简化配置、易于部署、提高安全性集中化管理、简化配置

26、、易于部署、提高安全性AC802.11a/b/g天线安全移动状态防火墙无线 IDP加密认证策略控制FAT APFAT AP和和和和FIT APFIT AP组网方案比较组网方案比较组网方案比较组网方案比较FAT APFAT AP方案方案方案方案FIT APFIT AP方案方案方案方案技术模式技术模式传统主流新生方式，增强管理安全性安全性传统加密、认证方式，普通安全性增加射频环境监控，基于用户位置安全策略，高安全性网络管理网络管理对每AP下发配置文件WirelessSwitch上配置好文件，AP本身零配置用户管理用户管理类似有线，根据AP接入的有线端口区分权限无线专门虚拟专用组方式，根据用户名区分

27、权限WLAN组网规模组网规模L2漫游，适合小规模组网，成本较低L2、L3漫游，拓扑无关性，适合大规模组网，成本较高增值业务能力增值业务能力实现简单数据接入可扩展更多丰富业务FAT AP的基础配置查看AP:Show ap-modeShow runnShow versionShow interfaceShow vlansShow int usage 接口带宽利用率Show dot11 mbE130outinPOE电源FAT AP的基础配置1、连接拓扑。、连接拓扑。按照拓扑图连接好设备，注意POE电源、胖AP设备直接的连接方式。2、console登陆到登陆到AP注：如果有提示输入密码，默认密码为ru

28、ijiePassword:ruijie（或 admin）3、将、将AP切换为胖切换为胖APAP出厂设置默认为瘦AP，需要进行胖瘦切换Ruijieap-mode fatE130outinPOE电源FAT AP的基础配置4、创建用户、创建用户VLANvlan 105、配置、配置DHCP服务服务Ruijie(config)#service dhcpRuijie(config)#ip dhcp pool testRuijie(dhcp-config)#network 172.16.1.0 255.255.255.0Ruijie(dhcp-config)#default-router 172.16.1.

29、2546、创建、创建WLAN（名字和关联用户（名字和关联用户vlan)dot11 wlan 1 !创建802.11模式WLAN的编号ssid ruijie !配置SSID名称broadcast-ssid !广播SSIDvlan 10 !wlan1关联用户Vlan10E130outradio 1/0POE电源Vlan 10inradio 2/0FAT AP的基础配置7、射频口上封装用户、射频口上封装用户vlan并关联并关联WLANRuijie(config)#interface dot11radio 1/0 ！802.11的射频口1Ruijie(config-if-Dot11radio 1/0)

30、#encapsulation dot1Q 10 ！封装vlan 且此vlan和以太物理接口一致，和VLAN10关联Ruijie(config-if-Dot11radio 1/0)#mac-mode fat（默认）Ruijie(config-if-Dot11radio 1/0)#wlan-id 1 ！射频卡关联wlan1Ruijie(config)#interface dot11radio 2/0 ！802.11的射频口1Ruijie(config-if-Dot11radio 1/0)#encapsulation dot1Q 10 ！封装vlan 且此vlan和以太物理接口一致，和VLAN10关

31、联Ruijie(config-if-Dot11radio 1/0)#wlan-id 1 ！射频卡关联wlan1E130outradio 1/0POE电源Vlan 10inradio 2/0FAT AP的基础配置8、配置出接口的地址、配置出接口的地址interface GigabitEthernet 0/1 encapsulation dot1Q 109、配置、配置AP的管理的管理I地址及网关地址及网关interface BVI 10(VLAN10的SVI交换虚拟口；必须和VLAN 10 映射，如果设置为BVI，就会出错）ip address 172.16.1.254 255.255.255.0

32、 ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.1.254（网关）（可选）E130outradio 1/0POE电源Vlan 10inradio 2/0Gi 0/1FAT AP+SW组网组网(配置单配置单SSID)FAT AP+SW 的基础配置1、连接拓扑。、连接拓扑。按照拓扑图连接好设备，注意POE电源、胖AP设备直接的连接方式。2、console登陆到登陆到AP注：如果有提示输入密码，默认密码为ruijiePassword:ruijie（或 admin）3、将、将AP切换为胖切换为胖APAP出厂设置默认为瘦AP，需要进行胖瘦切换Ruijieap-mode fatE130o

33、utinPOE电源FAT AP+SW 的基础配置E130outinPOE电源4、三层交换机上配置、三层交换机上配置vlan 10Ruijie(config)#int vlan 10Ruijie(config-if-VLAN 10)#ip add 192.168.10.1 255.255.255.0Ruijie(config)#ip dhcp pool vlan10-IPRuijie(dhcp-config)#network 192.168.10.0 255.255.255.0Ruijie(dhcp-config)#default-router 192.168.10.1 Ruijie(confi

34、g)#int fa0/12Ruijie(config-if-FastEthernet 0/12)#switchport access vlan 10!必须划分到vlan 10中？或者：设该接口为干道口，分配vlan 10 为本帧Switch trunk native 10 ！或者改本帧为 VLAN 10FAT AP+SW 的基础配置E130outinPOE电源5、AP的配置如下的配置如下Ruijie(config)#vlan 10 /创建vlan10Ruijie(config)#data-plane wireless-broadcast enable注意：如果DHCP服务器在上联设备做，请在全

35、局配置无线广播转发功能，否则会出现DHCP获取不稳定现象，一定要写。Ruijie(config)#interface gigabitEthernet 0/1Ruijie(config-if-GigabitEthernet 0/1)#encapsulation dot1Q 10 /接口上封装主干协议Ruijie(config)#dot11 wlan 1 /创建wlan1Ruijie(dot11-wlan-config)#ssid ruijie10/创建ssidRuijie(dot11-wlan-config)#vlan 10 /关联到vlanFAT AP+SW 的基础配置E130outinPOE

36、电源5、AP的配置如下的配置如下 Ruijie(config)#interface dot11radio 1/0Ruijie(config-if-Dot11radio 1/0)#encapsulation dot1Q 10Ruijie(config-if-Dot11radio 1/0)#wlan-id 1Ruijie(config)#interface bvi 10Ruijie(config-if-BVI 10)#ip address 192.168.10.254 255.255.255.0Ruijie(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.10.1锐捷网络，锐捷网络，让您的网络尽在掌握让您的网络尽在掌握 !