校園無線局域網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

1、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)班 級：課程名稱： 接入網(wǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課題名稱: 校園無線局域網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)任課教師:學(xué) 號: 姓 名:2011年 月 日一摘要 . .3二需求分析 . 32.1 環(huán)境需求 . 32.2 設(shè)備需求 . 32.3 現(xiàn)代化教學(xué)需求 . 32.4 安全性需求 . 3三實(shí)現(xiàn)技術(shù) .43.1 WLAN 接入技術(shù) . 43.2 802.11系列標(biāo)準(zhǔn) . 43.3 802.1X 認(rèn)證 . 43.4 共享密鑰認(rèn)證 . 4四網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì) . 54.1 校園WLAN 實(shí)現(xiàn)的基本功能 . 54.2 校園WLAN 點(diǎn)規(guī)劃圖 . 64.3 校園WLAN 方案拓?fù)鋱D . 7五總結(jié). 8校園無線局域

2、網(wǎng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)一摘要隨著大學(xué)校園網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸需要的逐漸增加，特別是應(yīng)用數(shù)據(jù)、話音、視像多媒體的傳輸量的增加, 校園網(wǎng)建設(shè)正向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。而校園無線局域網(wǎng)作為校園網(wǎng)的重要組成部分，因此在校園網(wǎng)中建設(shè)無線局域網(wǎng)作為有線校園局域網(wǎng)的重要補(bǔ)充顯得尤為重要。無線局域網(wǎng)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻技術(shù)，取代舊式的雙絞銅線所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得用戶能夠利用其簡單的存取架構(gòu)，信息隨身化、隨時隨地連接網(wǎng)絡(luò)世界。無線局域網(wǎng)彌補(bǔ)有線局域網(wǎng)絡(luò)之不足，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)延伸之目的。本設(shè)計(jì)主要以校園無線局域網(wǎng)的建設(shè)來展開論證與設(shè)計(jì)的，從中可以為校園無線局域網(wǎng)的建設(shè)提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。二需求分析2.1 環(huán)境需

3、求學(xué)校共有6個區(qū)，行政樓、圖書館、實(shí)驗(yàn)樓、學(xué)生宿舍、教學(xué)辦公樓。學(xué)?？偯娣e1500畝，學(xué)校已接入光纖寬帶網(wǎng)絡(luò)。行政樓、學(xué)生宿舍已實(shí)現(xiàn) 10Mbps 寬帶上網(wǎng)。該學(xué)校教學(xué)辦公樓區(qū)域內(nèi)，每層可提供10Mbps 以太網(wǎng)接入端口。據(jù)學(xué)校未來要求，需在教學(xué)辦公樓域內(nèi)架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。以致每個辦公室和多媒體內(nèi)都可以用無線網(wǎng)絡(luò)接入聯(lián)網(wǎng)。2.2 設(shè)備需求無線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)環(huán)境所需設(shè)備寬帶路由器無線接收器交換式集線器UTP ，超5 線RJ45水晶頭電源線及插座無線接收網(wǎng)卡。無線AP:型號：Cisco AIR-AP1121G-E-K ；無線標(biāo)準(zhǔn): IEEE 802.11a,IEEE 802.11b,IEEE 802.1

4、1g ；覆蓋范圍：470M 或者室內(nèi):100米, 室外:400米；工作頻率：2.4-2.4835GHz2.3 現(xiàn)代化教學(xué)需求師生希望能有更便利的條件訪問校園網(wǎng)上提供的其他資源(如學(xué)校的vod 點(diǎn)播系統(tǒng) 。端口數(shù)量的限制。一般來說，有線局域網(wǎng)中在如教室、圖書館、會議室等地方不可能布設(shè)太多信息點(diǎn)，隨著以后學(xué)生中筆記本電腦的普及和現(xiàn)代化教學(xué)的普及，這些地方往往在同一時刻有大量的電腦，而目前的有線校園網(wǎng)沒有辦法使學(xué)生們在這些區(qū)域上網(wǎng)。而采用無線方式，在端口上連接無線接入點(diǎn)，不需布線就可以輕松從個端口擴(kuò)展到成百上千個端口的應(yīng)用。隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)和無線產(chǎn)品的成熟，無線網(wǎng)絡(luò)為校園網(wǎng)建設(shè)提出了新的可行的思路

5、。無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b/g/n能夠與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平滑無縫的連接，并能與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備互聯(lián)，與有線網(wǎng)絡(luò)資源具有良好的兼容性和整合性。2.4 安全性需求由無線局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)的特殊性，使得信息在傳輸過程中具有更多的不確定性，受到影響更大，主要表現(xiàn)在：由于無線局域網(wǎng)使用2.5G 范圍的無線電播進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，任何人都可以用一臺帶無線網(wǎng)卡的PC 機(jī)或者廉價的無線掃描器進(jìn)行竊聽，但是發(fā)送者和預(yù)期的接收者無法知道傳輸是否被竊聽，且無法檢測竊聽。因此，有必要加強(qiáng)無線設(shè)備的各種防護(hù)措施。三實(shí)現(xiàn)技術(shù)3.1 WLAN接入技術(shù)WLAN 是一種使用無線傳輸?shù)木钟蚓W(wǎng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)覆蓋半徑約

6、為100m ，工作在2.4GHz 和5GHz 頻段。作為接入網(wǎng)使用時，WLAN 的組網(wǎng)通常采用中心結(jié)構(gòu)，以AP 為中心將多個用戶工作站接入到上一層網(wǎng)絡(luò)。3.2 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11b 是無線局域網(wǎng)的一個標(biāo)準(zhǔn)。其載波的頻率為2.4GHz ，傳送速度為11Mbit/s。IEEE 802.11b 是所有無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中最著名，也是普及最廣的標(biāo)準(zhǔn)。IEEE 802.11b的后繼標(biāo)準(zhǔn)是IEEE 802.11g，其傳送速度為54Mbit/s。IEEE 802.11e是IEEE 為滿足服務(wù)質(zhì)量(Qos方面的要求而制訂的WLAN 標(biāo)準(zhǔn)。在一些語音、視頻等的傳輸中，Qos 是非常重要的指標(biāo)

7、。在802.11MAC 層，802.11e 加入了Qos 功能，它的分布式控制模式可提供穩(wěn)定合理的服務(wù)質(zhì)量，而集中控制模式可靈活支持多種服務(wù)質(zhì)量策略，讓影音傳輸能及時、定量、保證多媒體的順暢應(yīng)用，WIFI 聯(lián)盟將此稱為WMM(wi-fi multimedia 。IEEE 802.11i 是IEEE 為了彌補(bǔ)802.11脆弱的安全加密功能（WEP, Wired Equivalent Privacy ）而制定的修正案，于2004年7月完成。其中定義了基于AES 的全新加密協(xié)議CCMP （CTR with CBC-MAC Protocol ），以及向前兼容RC4的加密協(xié)議TKIP （Temporal

8、 Key Integrity Protocol）。3.3 802.1x 認(rèn)證802.1x 協(xié)議是一種基于端口的網(wǎng)絡(luò)接入控制協(xié)議，該技術(shù)也是用于WLAN 的一種增加網(wǎng)絡(luò)安全的解決方案。當(dāng)客戶端與AP 關(guān)聯(lián)后，是否可以使用AP 提供的無線服務(wù)要取決于802.1x 的認(rèn)證結(jié)果。如果客戶端能通過認(rèn)證，就可以訪問WLAN 中的資源；如果不能通過認(rèn)證，則無法訪問WLAN 中的資源。3.4 共享密鑰認(rèn)證共享密鑰認(rèn)證是除開放系統(tǒng)認(rèn)證以外的另外一種認(rèn)證機(jī)制。共享密鑰認(rèn)證需要客戶端和設(shè)備端配置相同的共享密鑰。共享密鑰認(rèn)證的認(rèn)證過程為：客戶端先向設(shè)備發(fā)送認(rèn)證請求，無線設(shè)備端會隨機(jī)產(chǎn)生一個Challenge 包（即一

9、個字符串）發(fā)送給客戶端；客戶端會將接收到字符串拷貝到新的消息中，用密鑰加密后再發(fā)送給無線設(shè)備端；無線設(shè)備端接收到該消息后，用密鑰將該消息解密，然后對解密后的字符串和最初給客戶端的字符串進(jìn)行比較。如果相同，則說明客戶端擁有無線設(shè)備端相同的共享密鑰，即通過了Shared Key認(rèn)證；否則Shared Key 認(rèn)證失敗。四網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是為咸寧學(xué)院的校園WLAN 的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)，為保證學(xué)院校園WLAN 的實(shí)用性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性以及可延展性，現(xiàn)按學(xué)院的整體布局及實(shí)際需求，提出校園WLAN 的建設(shè)目標(biāo)。通過無線局域網(wǎng)覆蓋工程的實(shí)施，可以有效地完善我校的數(shù)字化校園的建設(shè)，使全校的教職員工及學(xué)生可以無

10、論身處學(xué)校何時何地都可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)備的無縫無線接入，使WLAN 用戶無論何時何地實(shí)現(xiàn)個人與網(wǎng)絡(luò)世界的聯(lián)接，并實(shí)現(xiàn)快速的網(wǎng)絡(luò)流量，為全校師生及學(xué)生優(yōu)提供優(yōu)質(zhì)的現(xiàn)代化信息服務(wù)。極大地推動學(xué)校的教學(xué)與師生信息的獲取方式與交流方式。此外, 投資一個校區(qū)全覆蓋的WLAN 項(xiàng)目需要大量的資金投入，結(jié)合我校的具體情況，因此本設(shè)計(jì)方案以學(xué)校WLAN 與其它通信運(yùn)營商合作建設(shè)為基礎(chǔ)建設(shè)的方案，這樣不僅可以校園建設(shè)數(shù)字校園的目標(biāo)，更是節(jié)約了投資成本，與此同時，通信運(yùn)營商利用自身的技術(shù)與軟、硬件條件，可以將WLAN 技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)3G 相結(jié)合，使傳統(tǒng)的WLAN 設(shè)備不僅可提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，更可提供語音通信業(yè)務(wù)，在

11、增加投資回報(bào)率與回報(bào)周期的同時，也相對減低了雙方的投資成本。校園內(nèi)的師生更可從中獲得更多的數(shù)據(jù)接入方式的服務(wù)。4.1 校園WLAN 實(shí)現(xiàn)的基本功能a 移動教室只要教師擁有一部上網(wǎng)本，教師你就可以很方便地把它拿到教室或?qū)嶒?yàn)室或室外進(jìn)行教學(xué)和演示；或者可以讓學(xué)生們用它來就地查閱網(wǎng)上資料或遞交電子文檔的作業(yè)等。這樣的帶無線網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)上網(wǎng)本可以在整個校園內(nèi)移動，其網(wǎng)絡(luò)連接都不會中斷，這樣可以十分方便地創(chuàng)造“移動教室”。 b 靈活多變的教室布局如果想要你根據(jù)一個特定的教學(xué)節(jié)目來編排座位；如果你想要在一個多媒體網(wǎng)絡(luò)教室里增加學(xué)生，那么無線網(wǎng)絡(luò)解決方案就能夠很方便的解決這些問題。有了無線網(wǎng)絡(luò)，無須用網(wǎng)線把P

12、C 機(jī)連接到每一個以太網(wǎng)端口，所以你在移動一臺聯(lián)網(wǎng)的PC 機(jī)時跟移動一張課桌一樣方便。c 科學(xué)數(shù)據(jù)的及時收集有了無線校園網(wǎng)，學(xué)習(xí)將變得不受約束。學(xué)生可以帶著筆記本電腦去教室或者圖書館，這些場所的有線網(wǎng)絡(luò)端口一般是不能滿足所有學(xué)生的上網(wǎng)需求的。學(xué)生們還可以很方便地將剛剛聽到的信息或得來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果到網(wǎng)上去查找相關(guān)資料驗(yàn)證，而沒必要等到下次去機(jī)房時再查對。d 校園無線網(wǎng)絡(luò)的語音和視頻應(yīng)用基于無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，可以考慮其他的應(yīng)用。比如VoIP ，就是在無線局域網(wǎng)范圍內(nèi)，可以使用支持IEEE802.11協(xié)議的無線終端設(shè)備如手機(jī)、PDA 或PocketPC 等來進(jìn)行語音交流。這一全I(xiàn)P 的無線語音系統(tǒng)

13、將具有巨大的應(yīng)用前景。還可以利用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行室外視頻的實(shí)時轉(zhuǎn)播，完全擺脫有線的束縛。e 無線網(wǎng)絡(luò)在教室中的應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)的一大特點(diǎn)，是人們可以攜帶著個人的筆記本電腦，從一地點(diǎn)漫游到另一個區(qū)域，不再受到線纜的拘束與羈絆。在每個教室中，老師可以攜帶筆記本，從講臺上來到學(xué)生面前提供講解。來到教室聽公開課的外校老師們，也可以隨時接入網(wǎng)絡(luò)，下載相關(guān)的資料，而不需要特意跑到辦公區(qū)。f 會議室無線網(wǎng)絡(luò)校方在會議室召開教研討論會議的時候，往往需要互相傳輸數(shù)據(jù)，或者是接入Internet 。您是否遇到過人手一條RJ45網(wǎng)絡(luò)線，大家搶著去連接墻上或桌上的網(wǎng)絡(luò)線插孔的情況？無論在會議室布設(shè)多少的信息點(diǎn)，總感覺不夠用，

14、不方便。有了WLAN ，不僅使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方便了，而且擴(kuò)展了會議室同時接入網(wǎng)絡(luò)的人數(shù)。即使召開大型會議，和其他學(xué)校的講師、校長一起進(jìn)行學(xué)術(shù)研討的時候， 也能夠保證每個人對網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。 g學(xué)生網(wǎng)上查閱資料 現(xiàn)今，隨著筆記本電腦，PDA 的價格日趨合理，也由于它的便攜性和移動性，這些用戶終端漸 漸走進(jìn)了學(xué)校學(xué)生的手中。無線局域網(wǎng)的架設(shè)，真正體現(xiàn)出了這些移動終端的移動性，學(xué)?；@球場， 室外休息長椅，教室等任何無線覆蓋到的地方，都可以通過無線網(wǎng)絡(luò)隨時隨地的接入互聯(lián)網(wǎng)，以及 連入學(xué)校網(wǎng)上圖書館查閱資料，學(xué)校并且可以對每個終端用戶群發(fā)通知信息。真正實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化學(xué) 校帶給學(xué)生的方便靈活性。 4.2 校園 W

15、LAN 點(diǎn)規(guī)劃圖 本設(shè)計(jì)所使用的室外無線接入設(shè)備接收信號有效覆蓋范圍半徑為 100 米，為了減少建筑物的阻 擋，將用于室外信號覆蓋的平板天線和全向天線安裝在樓頂位置。而用于室內(nèi)的 AP 設(shè)備接收信號 有效覆蓋范圍半徑為 40 米，WLAN 定點(diǎn)如下圖所示 4.3 校園 WLAN 方案拓?fù)鋱D 為了滿足應(yīng)用需求以及 WLAN 設(shè)備定點(diǎn)位置，校園 WLAN 方案拓?fù)鋱D如下圖所示 （1）寢室 WLAN 拓?fù)洌?（2）校園 WLAN 拓?fù)?-6- 中國移動 中國移動 CMNET -7- 五總結(jié) 無線局域網(wǎng)利用了無線多址信道的一種有效方法來支持計(jì)算機(jī)之間的通信， 并為通信的移動化、 個性化和多媒體應(yīng)用提供了可能。 在當(dāng)前的教育行業(yè)建設(shè)數(shù)字校園的大潮中，校園 WLAN 是數(shù)字校園必不可少的軟硬件部分，因 此，建設(shè)校園的無線局域網(wǎng)是一個必定的發(fā)展趨勢。如何建設(shè)安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、可持續(xù)發(fā)展的 校園網(wǎng)絡(luò)，如何為未來數(shù)化教育發(fā)展培養(yǎng)信息化人才，已經(jīng)成為所有教育單位關(guān)注的焦點(diǎn)。而建設(shè) 具備多態(tài)的復(fù)合性網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，可以滿足校園級網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃對于應(yīng)對不同的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的需求問題。 參考文獻(xiàn) 1 雷維禮等.