第一篇:实现局域网中客户端程序的自动分发与更新
实现局域网中客户端程序的自动分发与更新 关于程序开发中C/S和B/S两种模式的讨论网上随处可见,B/S模式以其客户端的零维护等优点已逐渐成为主流的开发模式。随着绿色软件的盛行,很多客户端程序不需要进行安装,因此有些面向局域网应用的项目中,程序员完全可以根据具体应用开发出C/S程序,为了方便客户端程序升级维护,可以结合B/S模式的优点,实现客户端用浏览器自动下载升级客户端程序。笔者曾经用Delphi开发了一个面向局域网的C/S模式的系统,最近因客户业务变化客户端程序需要随时进行更新与维护。如果每一次升级维护都需要管理员到每个部门每台客户机进行重新复制文件,用户显然是难以接受的。因此笔者考虑做一个ActiveX控件嵌入到Html页面文件中,让用户借助浏览器实现客户端程序的自动分发、更新。以下以Delphi开发工具为例,将解决过程及基本代码写出来,所有代码在Delphi7+Window9X、Win2k、WinXP下测试过。
一、解决问题的思路及要点
Internet Explorer 3.0以上版本就支持在网页中嵌入ActiveX控件,用户通过浏览器访问网页时,将网页中的控件下载,并在用户机器上注册,以后就可在用户的浏览器上运行。控件下载一次后就驻留在用户本地机器上,下次再访问相同的网页时,如果ActiveX控件的版本不变,不再下载该控件,而是直接运行用户本地的控件。因此我们可以在Delphi中创建一个ActiveX控件,以实现自动下载客户端程序的功能。
在Delphi中实现文件下载的方法很多,比较简便的是直接用idHTTP组件。idHTTP提供了个Get方:Get(AURL:String;Const AresPonseContent:Tstream),该方法用Tstrem来封装了
返回的内容,通过对Tstream的SaveTo方法来保存下载的文件。Get方法必须指定下载文件正确的URL,而服务端的IP是可能改变的。在HTML中,利用脚本技术JavaScript可以获取当前 网页的URL,当访问者用浏览器打开一个网页时,JavaScript将产生一个指向该页面的Document对象,Document的Location属性用于指定当前网页的URL。因此在编写代码时必须将Get方法的AURL参数设定为一个变量,这样可以先获取服务端网页的URL后,再传递给Get方法以便正确下载文件。
正确下载客户端程序后,还应该自动执行该程序。在DELPHI使用函数WinExce(lpCmdLine :pAnsichar;uCmdShow:Cardinal)即可执行外部EXE文件。最后还应自动关闭打开的浏览器,可以利用动态数据交换技术DDE实现。Windows的DDE机基于Windows的消息机制,两个应用程序通过相互之间传递DDE消息进行DDE会话,从而完成数据的请求、应答、传输,这两个应用程序分别称为服务器和客户。打开的浏览器可作为服 务器,而ActiveX可作为客户,Delphi的组件TDDEClinetConv用于客户程序建立和维护一个 DDE会话。在浏览器未降低安全级别时,用户从客户机上访问嵌入了ActiveX的页面,不会弹出下载提示,用户仍然不能下载,因为该控件还没有证书,浏览器直接禁用。为此我们可以从网上下载数字签名工具建一个测试证书并对该控件进行数字签名。关于数字签名可以参见资料 http:// dir :用于指定生成的样本HTML文件的路径,该文件包括对ActiveForm的引用,做测试用。
使用【Project】→ 【Web Deploy】来编译该ActiveForm。Delphi在指定的目录下生成一个Web页和一个ActiveX控件DownClientProj1.ocx。
下面是产生的样本Web页:
Delphi 7 ActiveX Test Page
You should see your Delphi 7 forms or controls embedded in the form below.
5.修改Web页面的内容
在样本Web文件中,用标记了ActiveX的属性。在本文前面分析到,可以用HTML的DOCUMENT对象的LOCATON属性获取当前页面的URL以传递给ActiveX的GetDownUrl(const DownUrl: WideString)方法,以便正确下载客户端文件,因此,应当修改WEB文件内容如下:
6对ActiveX控件数字签名 证书由下面过程产生:
(1)产生名为zhangxt(自己命名)的证书与私钥文件,私钥为zhangxt
makecert-n CN=公司名称-sv zhangxt.pvk zhangxt.cer(2)由证书生成spc cert2spc zhangxt.cer zhangxt.spc
(3)对DownClientProj1.ocx控件进行签名:
SIGNCODE DownClientProj1.ocx-spc zhangxt.spc-v zhangxt.pvk
当用户在客户端用浏览器访问服务端的网页时,浏览器会弹出下载提示如下图,如果用户选择“是”,则网页中的ActiveX会下载到用户端客户机,ActiveX会自动下载客户端程序并在本地机执行,自动关闭打开的浏览器,不再需要〖LL〗管理人员到每个部门每台客户机上重新复 制文件,实现了客户端程序的自动分发。客户端程序升级后只要将升级后的程序放在服务端覆盖原来程序即可,这样就实现了程序的自动更新。
限于篇幅,本文旨在介绍解决问题的思路及要点,并列出简要代码,其实在实际应用时还需加上一些功能,如客户端程序不只一个EXE文件还有DLL文件,配置文件时可以遍历文件夹逐个进行下载,还可以根据用户权限实现下载不同的文件列表等,读者应根据自己的实际应用进行完善。当然,如果客户端程序不是绿色软件,需要用户人工进行安装操作时,本文所介绍的方法显然是达不到客户端零维护这个要求的。另外,用本文所介绍的方法进行程序自动下载时,建议在服务端进行IIS设置时,“执行许可(P)”项目设置为“无”,而不要设置成为“脚本和可执行程序”,因为ActiveX会把exe文件认为可执行程序立即进行执行,这样就不能正确下载了。
第二篇:XP局域网中如何实现文件共享
如何设置局域网内文件共享
1.我的电脑右键—属性—查看计算机名和工作组 并保证局域网内所有用户 计算机名不同 工作组相同(PS:如果工作组不同,点击 “更改”可以更改计算机名及工作组)2.我的电脑右键—管理—服务和应用程序—服务—server 保证其启动且为自动启动 3.我的电脑右键—管理—本地用户和组—用户—查看GUEST用户是否被启用 4.打开我的电脑—工具—文件夹选项—查看 勾选上“使用简单文件共享” 5.控制面板—windows防火墙—例外—勾选“文件和打印机共享” 6.开始共享文件夹:
(1)右键点击要共享的文件夹—共享和安全(属性—共享)
(2)点击 “如果您知道在安全方面的风险,但又不想运行向导就共享文件,请单击此处”(3)选中“只启用文件共享”—确定
(4)勾选“在网络上共享这个文件夹”和“允许网络用户更改我的文件”—应用 7.另一台电脑 即可在网络邻居里直接查看到主计算机分享的文件及文件夹
8.或者直接在我的电脑地址栏中输入“计算机名(第三步中显示的名称)”也可以查看 9.以上为第一次设置共享,成功后下次可直接点击文件夹右键—共享和安全(属性—共享),勾选“在网络上共享这个文件夹”和“允许网络用户更改我的文件”—应用 10.也可打开要共享的文件夹—点击左侧“共享此文件夹”,再勾选“在网络上共享这个文件夹”和“允许网络用户更改我的文件”—应用即可
第三篇:毕业论文设计:家庭无线局域网的设计与实现
论文题目:家庭无线局域网的设计与实现
目 录 绪论..................................................................................................................................................................1
1.1选题背景................................................................................................................................................1 1.2课题研究的目的和意义........................................................................................................................1 1.3 IEEE802.11系列标准...........................................................................................................................1 1.4国内相关研究现状...............................................................................................................................2 1.5家庭无线网络的发展前景...................................................................................................................2 2 无线局域网的特点..........................................................................................................................................3
2.1无线网络特点.......................................................................................................................................3
2.1.1 传输方式..................................................................................................................................3 2.1.2网络拓扑...................................................................................................................................3 2.2几种主要的WLAN技术.........................................................................................................................4 2.3无线局域网安全状况...........................................................................................................................5
2.3.1无线局域网安全技术...............................................................................................................5 2.3.2无线局域网安全隐患...............................................................................................................7 家庭无线局域网方案设计..............................................................................................................................7
3.1 需求设计...............................................................................................................................................7 3.2 IEEE802.11无线局域网设备介绍.....................................................................................................8 3.3无线AP的配置.....................................................................................................................................8 3.4无线网卡设置.......................................................................................................................................9 结论及存在的问题............................................................................................................................................10 参考文献.............................................................................................................................................................11 致
谢................................................................................................................................................................13
河北司法警官学院 绪论
1.1选题背景
近年来,信息技术的发展日新月异,正以不可抗拒的力量改变着人们的生产方式、生活方式,目前除少数家庭外,大部分家庭都实现了家庭网络的普及。随着家庭网络的进一步普及,硬件环境逐渐完善,家庭网络的应用也在逐步深化。
时至今日,无线越来越普及,主流配置的笔记本、电脑、手机、PDA等设备都具备了蓝牙和Wi-Fi无线功能,特别是针对无线网络来说,无线越来越贴近我们的生活,尽管现在很多家庭用户都选择了有线的方式来组建局域网,但同时也会受到种种限制,例如,布线会影响房间的整体设计,而且也不雅观等。通过家庭无线局域网不仅可以解决线路布局,在实现有线网络所有功能的同时,还可以实现无线共享上网。凭借着种种优点和优势,越来越多的用户开始把注意力转移到了无线局域网上,也越来越多的家庭用户开始组建无线局域网了。但是对于一些普通的家庭用户来说,如何很好的设计与实现家庭无线局域网,还是一个问题。
如何解决此类问题,已成为家庭无线局域网建设应该考虑的一个问题,传统有线家庭网的“网络盲点”问题,与人们“随时随地获取信息”的新需求之间的矛盾一直困扰着我们,如今随着无线技术的快速发展和日趋成熟,无线网络虽然还不能完全脱离有线网络,但无线网络已经成功的服务于家庭,以它的高速传输能力和灵活性发挥日趋重要的作用。1.2课题研究的目的和意义
随着社会对计算机的依赖性的迅速增加,用户要求的互联的计算机数量更多,类型也更复杂,尤其是这些年出现的手机,平板的一系列电子产品。但传统有线网络由于受设计或环境条件的制约,以不能满足人们的需要。自从上个世纪90年代以来,随着个人数据通信的发展,为了实现任何人在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标,要求传统计算机网络由有线向无线,由固定向移动发展,更进一步实现有线局域网向无线局域网的发展。与有线局域网相比,无线局域网具有移动性高、传输距离长、网络保密性好、开发运营成本低、易扩展、受自然环境影响小,组网方式灵活、管理方便等特点,弥补了传统有线局域网的不足。
1.3 IEEE802.11系列标准
IEEE802.11[1]标准由很多子集构成,它己经历了十多年的发展,目前仍在不断的改进和修订之中,以适应提升网络速度、安全认证、漫游和QoS等方面的要求,它们各有侧重,下面简要介绍这些标准的基本内容。IEEE802.llb-它是802.11协议1999版的修改与补充,也叫Wi-Fi(Wireless Fidelity)。802.llb工作在2.4GHz频段,建立在直接序列扩频(DSSS,Direct Sequence Spread Spectrum)的加强版本CCK(补充编码键控)基础上,河北司法警官学院
它是当前应用最为广泛的WLAN标准。该标准在物理层部分在原来802.11标准的 1Mbit/s,2Mbit/s传输速率之外,增加了5.SMbit/s和 11Mbit/s的高速数据传输速率。IEEE802.1la协议-它工作在5GHzU-NII频带,物理层速率数据速率从6Mbit/s直到54Mbit/s,传输层可达 25Mbit/s。采用正交频分复用(OFDM)的独特的扩频技术;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;支持语音、数据、图像业务。IEEE802.11g-该标准于2003年6月16日正式定案,它工作在2.4GHz频段,使用CCK技术以与802.11b标准后向兼容,同时为支持54Mbit/S的高速率,802.11g又采用了OFDM技术。802.11g的兼容性和高数据速率弥补了802.11a和802.11b各自的缺陷,一方面使得802.llb产品可以平稳向高数据速率升级,满足日益增加的带宽需求,另一方面使得802.11a实现与802.11的互通,克服了802.11a一直难以进入市场主流的难题。1.4国内相关研究现状
目前无线局域网仍处于众多标准共存时期,IEEE发布的最新标准为 802.11g。现在,支持11Mbps以上用户传输速率的系统相当成熟;速率在40MbpS甚至80MbpS及以上的系统实现己在加拿大、美国、欧洲、日本等国家的专门实验室展开。研究的范围从无线电设计、物理层实现、媒体接入控制(MAC)技术直至网络对无线多媒体的支持。根据技术发展趋势和研究情况,在未来10年左右的时间里,为用户提供高达1Gbps速率的系统是可能的。正是这样的发展速度刺激了今天无线网络快速的发展和应用 1.5家庭无线网络的发展前景
家庭无线网络是落实信息化家庭的重要一步,现在无线网络在技术上已日益成熟, 有着非常光明的前途, 在家庭中的应用将会有更引人入胜的前景。无线网络为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。目前全世界每天新增无线网用户约3 万人,全球总数量已超过4亿。随着3G技术的成熟与国家产业政策的扶持,我国也正在大规模建设3G无线互联接入网络, 中国电信、中国移动、中国联通相继推出3G 网络应用,今后无线网络将会有更广泛的发展空间。
无线局域网设计特点、安全状况及方案设计方式。
河北司法警官学院 无线局域网的特点
2.1无线网络特点 2.1.1 传输方式
传输方式涉及无线网采用的传输媒体、选择的频段及调制方式。目前无线网采用的传输媒体主要有两种,即无线电波与红外线。在采用无线电波作为传输媒体的无线网根据调制方式不同,又可分为扩展频谱方式与窄带调制方式。
(1)扩展频谱方式 在扩展频谱方式中,数据基带信号的频谱被扩展至几倍至几十倍后再被搬移至射频发射出去。这一作法虽然牺牲了频带带宽,却提高了通信系统的抗干扰能力和安全性。由于单位频带内的功率降低,对其它电子设备的干扰也减小了。采用扩展频谱方式的无线局域网一般选择所谓ISM频段,这里ISM分别取于Industrial,Scientific及Medical的第一个字母。许多工业、科研和医疗设备辐射的能量集中于该频段,例如美国ISM频段由902MHz-928MHz,2.4GHz-2.48GHZ,5.725GHz-5.850GHz三个频段组成。如果发射功率及带宽辐射满足美国联邦通信委员会(FCC)的要求,则无须向FCC提出专门的申请即可使用ISM频段。
(2)窄带调制方式 在窄带调制方式中,数据基带信号的频谱不做任何扩展即被直接搬移到射频发射出去。与扩展频谱方式相比,窄带调制方式占用频带少,频带利用率高。采用窄带调制方式的无线局域网一般选用专用频段,需要经过国家无线电管理部门的许可方可使用。当然,也可选用ISM频段,这样可免去向无线电管理委员会申请。但带来的问题是,当临近的仪器设备或通信设备也在使用这一频段时,会严重影响通信质量,通信的可靠性无法得到保障。
(3)红外线方式 基于红外线的传输技术最近几年有了很大发展。目前广泛使用的家电遥控器几乎都是采用红外线传输技术。作为无线局域网的传输方式,红外线的最大优点是这种传输方式不受无线电干扰,且红外线的使用不受国家无线电管理委员会的限制。然而,红外线对非透明物体的透过性极差,这导致传输距离 2.1.2网络拓扑
要组建一个无线局域网,设备是它的重要的硬件基础。然而无线局域网设备有很多,而且在实际的产品设计和发展过程中,产品提供商不断为这些设备提供新的功能。往往一种产品的形态,在不同的环境和配置下会体现不同的功能。在不同的应用中,也会需要不同的设备。就一个简单的无线局域网而言,一般包括无线局域网客户端和无线局域网基站。无线局域网客户端的作用是与无线基站进行管理关联,使设备具有无线接入功能并接入到无线局域网中进行通信。它包含了多种类型的设备,但最常见的是具有各种接口类型的无线网卡。无线局域网基站设备指的是处于网络拓扑中心位置的设备,通常按功能划分为无
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线局域网接入点、无线局域网桥、无线局域网路由器。这些功能上的划分,有时仅仅是一种工作模式上的划分,设备硬件本身并没有区别,也就是说,在同一设备上有可能实现多种功能。无线网卡包括PCMCIA,ISA,PCI和USB等,提供与有线网卡一样丰富的系统接口。在有线局域网中,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。在无线局域网中最一般的构成PCMCIA无线网卡,通常被简称为“PC”卡,通常被用在笔记本计算机上。
无线接入点提供一个无线客户端设备进入无线局域网的“接入点”,是协调无线与有线网络之间通信的关键部件。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。接入点的有效范围是20-500m。根据技术、配置和使用情况,一个接入点可以支持15~250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。目前无线局域网的组网方式主要有点对点模式、基础架构模式、多AP模式、无线网桥模式和无线中继器模式五种组网方式。点对点模式也称为 Ad hoC模式,该模式要求网中的任意两个无线客户端之间均可直接通信,网络中的所有无线客户端的地位平等,无需设置任何的中心控制节点。每个无线客户端均配有无线网卡,但不连接到接入点和有线网络,而是通过无线网卡相互间进行通信。点对点中的一个无线客户端必须能同时“看”到网络中的其他无线客户端,否则就认为网络中断。它主要用来在没有基础设施的地方快速而轻松地建无线局域网。点对点模式的组网模式。
基础架构模式是目前最常见的一种架构,这种架构包含一个接入点和多个无线终端,接入点一方面可以通过电缆连线与有线网络建立连接,一方面可以通过无线电波与无线终端连接,实现了无线终端之间的通信,以及无线终端与有线网络之间的通信。基础架构网络的组网模式。该图由无线访问点(AP),无线工作站(STA)以及分布式系统(DSS)构成,覆盖的区域称基本服务区(BSS)。无线访问点也称无线hub,用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据,所有的无线通讯都经过AP完成。无线访问点通常能够覆盖几十至几百用户,覆盖半径达上百米。AP可以连接到有线网络,实现无线网络和有线网络的互联。
多AP模式是指由多个AP以及连接他们的分布式系统组成的基础勾结模式网络,也称为扩展服务区。扩展服务区中的每个AP都是一个独立的无线网络基本服务区,所有AP共享同一个扩展服务区标示符(ESSID)。虽然在802.11标准中并没有定义分布式系统,但现在大都是指以太网。相同ESSID的无线网络间可以进行漫游,不同ESSID的无线网络形成逻辑子网。
2.2几种主要的WLAN技术
(1)IrDA IrDA(Infrared Data Association)是一种利用红外线进行点到点通信的技术。其优点是体积小,功率低,传输速率可达16Mbps,成本低。超过95%的手提电脑安装了IrDA接口。市场上推出了可以通过USB接口与PC相连的USB-IrDA设备。IrDA是一种视
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距传输技术,通信设备间不能有阻挡物。不适合多点到点通信。另外IrDA的核心部件——红外线LED还不是一种耐用器件。
(2)BlueTooth BlueTooth技术是用于数字设备间的低成本、近距离传输的无线通信连接技术。其程序写在微型芯片上,可以方便地嵌入到设备之中。BlueTooth技术工作在2.4GHz频率上。采用调频技术,理想连接范围为10cm~10m,带宽为1Mb/s。(3)802.11/802.11a/b/g 采用802.11协议族的WLAN设备以其覆盖距离广,传输速率高的特点,成为了市面上的主流产品,将是本文介绍的重点。2.3无线局域网安全状况
由于无线局域网通过无线电波在空中传输数据,所以在数据发射机覆盖区域内的几乎任何一个无线局域网用户都能接触到这些数据。无论接触数据者是在另外一个房间、另一层楼或是在本建筑之外,无线就意味着会让人接触到数据。与此同时,要将无线局域网发射的数据仅仅传送给一名目标接收者是不可能的。而防火墙对通过无线电波进行的网络通讯起不了作用,任何人都可以截获和插入数据。
因此,虽然无线网络和无线局域网的应用扩展了网络用户的自由,它安装时间短,增加用户或更改网络结构时灵活、经济,可提供无线覆盖范围内的全功能漫游服务。然而,这种自由也同时带来了新的挑战,这些挑战其中就包括安全性。无线局域网必须考虑的安全要素有三个:信息保密、身份验证和访问控制。如果这三个要素都没有问题了,就不仅能保护传输中的信息免受危害,还能保护网络和移动设备免受危害。难就难在如何使用一个简单易用的解决方案,同时获得这三个安全要素。影响无线局域网安全的问题主要在以下方面: 数据保密。无线LAN网络通信安全会受到几方面的危害,例如传输中数据被人查看或捕获,传输中数据被人改动、重新发送。
访问和验证。每个访问点形成了通向网络的一个新的入口。正因为如此就会受到下列漏洞的威胁:首先,未授权实体进入网络,浏览存放在网络上的信息,或者是让网络感染上病毒。其次,未授权实体进入网络,利用该网络作为攻击第三方网络的出发点(致使受危害的网络却被误认为攻击始发者)。第三,入侵者对移动终端发动攻击,或为了浏览移动终端上的信息,或为了通过受危害的移动设备访问网络。2.3.1无线局域网安全技术
在开始应用无线局域网时,应该充分考虑其安全性。常见的无线局域网安全技术有以下几种: 服务集标识符(SSID)通过对多个无线接入点AP设置不同的SSID,并要求无线工作站出示正确的SSID才能访问AP,这样就可以允许不同群组的用户接入,并对资源访问的权限进行区别限制。
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物理地址(MAC)过滤
由于每个无线工作站的网卡都有唯一的物理地址,因此可以在AP中手工维护一组允许访问的MAC地址列表,实现物理地址过滤。
有线等效加密(WEP)在链路层采用RC4对称加密技术,用户的密钥必须与AP的密钥相同时才能获准存取网络的资源,从而防止非授权用户的监听以及非法用户的访问。
计算校验和(Check Summing)(1)对输入数据进行完整性校验和计算。
(2)把输入数据和计算得到的校验和组合起来得到新的加密数据,也称之为明文,明文作为下一步加密过程的输入。
加密。在这个过程中,将第一步得到的数据明文采用算法加密。对明文的加密有两层含义:明文数据的加密,保护未经认证的数据。
(3)将24位的初始化向量和40位的密钥连接进行校验和计算,得到64位的数据。(4)将这个64位的数据输入到虚拟随机数产生器中,它对初始化向量和密钥的校验和计算值进行加密计算。
(5)经过校验和计算的明文与虚拟随机数产生器的输出密钥流进行按位异或运算得到加密后的信息,即密文。
将初始化向量和密文串接起来,得到要传输的加密数据帧,在无线链路上传输
无线设备接收到一个加密数据包ENCRYPTED后,首先会提取出IV,再把它与共享密码合并。其结果值用于重建KSA 中使用的RC4 状态,后者由PRGA 用于创建Keystream。然后这个流与密文进行XOR 运算,从而还原明文P1',明文中包含数据和数据的CRC-32 值,最后,数据被分离出来,并应用CRC 算法创建一个新的CRC-32 值,与原来的CRC-32值进行比较。若两者相符则数据有效;否则丢弃。
WEP的密钥是可以被解出来的。所以在安全性要求比较高的企业和部门,可以采用802.1X认证或者WPA 客户端向接入设备发送一个EAPOL-Start 报文,开始802.1x 认证接入
接入设备向客户端发送EAP-Request/Identity 报文,要求客户端将用户名送上来;(3)客户端回应一个EAP-Response/Identity 给接人设备的请求,其中包括用户名;(4)接入设备将EAP-Response/Identity 报文封装到RADIUSAccess.Request 报文中,发 送给认证服务器;
(5)认证服务器产生一个Challenge,通过接人设备将RA DIUSAccess—Challenge 报文发 送给客户端,其中包含有EAP-Request/MD5-Challenge;
(6)接入设备通过EAP-Request/MD5-Challenge 发送给客户端,要求客户端进行认证;(7)客户端收到EAP-Request/MD5-Challenge 报文后,将密码和Challenge 做MD5 算法后 的Challenged-Password,在EAP-Response/MD5-Challenge 回应给接入设备;(8)接入设备将Challenge,Challenged Password 和用户名一起送到RADIUS 服务器,由 RADIUS 服务器进行认证;
(9)RADIUS 服务器根据用户信息,做MD5 算法,判断用户是否合法,然后回应认证成 功/失败报文到接入设备。如果成功,携带协商参数,以及用户的相关业务属性给用户授
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权。如果认证失败,则流程到此结束;
(10)如果认证通过,用户通过标准的DHCP 协议(可以是DHCPRelay),通过接入设备获取规划的IP 地址;
(11)如果认证通过,接入设备发起计费开始请求给RADIUS 用户认证服务器;
(12)RADIUS 用户认证服务器回应计费开始请求报文。用户上线完毕 WPA 显著改善了WEP 的安全性能,并且可以与原有采用WEP 协议的Wi-Fi 产品兼容。Wi-Fi 联盟2003 年4 月在一份文件中为WPA定义了一个公式: WPA=802.1x+EAP+TKIP+MIC(2-5)这个公式大致说明了WPA 对原有WEP 协议的主要:引入临时密钥完整性协议TKIP[4](Temporal Key Integrity Protocol),加强了密钥破解的难度。TKIP 与WEP 一样基于RC4 流加密算法,但是将密钥位数从40 位增加到128 位,将IV的长度也由24 位加长到48 位,并采用动态生成以及通过认证服务器来分配的多组密钥取代了WEP 的单一静态密钥。TKIP使用一种密钥层以及一套密钥管理方法,去掉了入侵者通过可预测性来破解的部分。
2.3.2无线局域网安全隐患
服务集标识符(SSID)只是一个简单的口令,只能提供一定的安全;而且如果配置AP向外广播其SSID,那么安全程度还将下降。
物理地址(MAC)过滤要求AP中的MAC地址列表必需随时更新,可扩展性差;而且MAC地址在理论上可以伪造,因此这也是较低级别的授权认证。
有线对等加密(WEP)提供了40位(有时也称为64位)或128位长度的密钥机制,但是它仍然存在许多缺陷,例如一个服务区内的所有用户都共享一个密钥,一个用户丢失钥匙将使整个网络不安全。家庭无线局域网方案设计
3.1 需求设计
通过征询用户来了解所要建设的网络需要满足的需求。
(1)功能需求 应该能满足家庭多用户的需求,满足不同电子设备对无线局域网的要求。
(2)性能要求 性能直接决定了家庭无线网络的服务质量,因此必须明确家庭无线网络的性能要求,(3)网络运行环境的要求 根据具体情况而定,如果对网络安全性和服务性能要求较高,一般选择UNIX 类(含Linux、FreeBSD 等)操作系统,因为该系统比较灵活、安全性好、而且服务质量高;而如果要求不高,则可选择微软的Windows Server 2003或Windows Server 2008。在其他软件的选择上则可根据具体应用需求而定,例如Linux 下,若需提供电子邮件服务可使用Qmail、Sendmail 等,架设Web 服务器可使用Apache,提供DNS 服
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务一般选择Bind 等。另外还可以根据需要选用账户认证软件、计费软件等。
(4)网络的可扩展性和可维护性要求 家庭无线网络在扩展性和维护性上要求较高:在扩展性上,家庭内无线网络的用户不确定且访问的人数不确定,因此要求较高;在维护上,专业维护人员较少,3.2 IEEE802.11无线局域网设备介绍
无线局域网设备主要有两种,下面分别介绍:(1)无线接入点AP。无线接入点作为无线局域网连接其他有线网络的桥梁,就是一个二端口网桥,这种网桥能把数据从有线网络中继转发到无线网络,也能从无线网络中继转发到有线网络。这种作用使移动设备接收到有线网络里的通信流量,同时也使有线网络上的设备能接收到移动设备的数据。
(2)无线网卡。无线网卡与普通的以太网网卡的作用基本相同,差别是在于前者传送数据是通过无线电波,而后者则是通过一般的网线。无线网卡作为无线局域网的接口,能够实现无线局域网各客户机之间的连接与通讯。目前市场上出现的无线网络卡可根据接目的不同分为 PCMCIA,ISA,PCI,USB四种类型。
室内型无线接入点
AP设备为TL-641G/642G 108M无线宽带路由器,其采用了802.11g协议的增强模式,可以提供高达108MbpS的信道带宽,同时支持802.llb和802.11g协议的用户适配器,并支持先进的WDS(无线分布式网络)技术,可支持AP覆盖和网桥功能。室外型设备采用RG-P-780高性能双路双频三模基站型AP,该设备通过双路 802.11g可支持108MbpS信道带宽,并可提供 802.1la/b/g三频技术,提供基于 802.1Q VLAN划分,同时可适应-40℃一+65℃的高温度范围,可完全提供大量的并发用户流畅的上网访问 3.3无线AP的配置
(1)设备的连接: 使用一台笔记本,用一根网线将笔记本的网络接口和无线路由器的LAN接口进行连接。
打开“控制面板”→“网络连接”中,单击右键“本地连接”,在右键菜单中选择“属性”命令,打开“Internet 协议属性”对话框。在此我们对该电脑的“本地连接”进行IP设置,笔记本电脑的IP地址设置为和无线路由器在同一IP段,如,无线路由器默认的IP地址为192.168.1.1,那么该电脑的本地连接的IP地址为192.168.1.2等。在“默认网关”中输入无线路由器的IP地址。随后单击“确定”即可。
设置后,在IE地址栏中键入无线路由器默认IP地址,如http://192.168.1.1,回车后弹出一个用户登陆界面,如图所示。输入用户名和密码即可登录到配置界面。
选择上网方式:家庭中多用于“自动从网络服务商获取IP地址”。
(2)无线网络基本设置:SSID(无线标识符)是用于无线终端与接入点匹配以获得通信的明文密码,对于初级安全防范有一定作用,且配置快速简单,非常适合室外无线覆盖使用。启用了SSID广播禁止功能后,由于空中不再广播明文的SSID号码,使得那些拥有截
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获SSID密码的无线终端非法访问网络。安全方式我们采用目前最常用WEP128位加密方法,以13个ASCII码字符作为密钥使用。
(3)高级安全设置:DoS攻击防范是开启下面几个防范措施的总开关,只有选择此项后,以下的几种防范措施才能生效。下面的几种的防范措施我们全部开启,闭值一般采用了默认值,并且忽略来自WAN口的ping和禁止来自LAN口的ping包通过路由器,使得局域网内的计算机与广域网的计算机不能互相ping通。
(4)控制上网权限:有时候为了控制某些电脑的上网权限,我们可以通过无线路由器来过滤一些局域网内的IP地址和端口方式来达到限制用户的上网权限。单击“访问控制”命令,打开的设置界面,如图2-25所示。程序提供了IP访问设置、URL访问设置、MAC访问设置三个过滤方式。在“IP地址访问设置”中我们可填写不允许连接Internet的局域网IP地址范围。在该范围内的电脑,均不能够上网。如果我们只想限制一些用户的上网操作,如ftp下载等。也可以通过下面的“禁用的端口范围”填写受限端口,如: 20-80这些端口是常用的上网端口。在此我们根据需要进行设置。3.4无线网卡设置
无线网卡设置后,要想正常上网我们还要对无线网卡进行设置。
(1)在笔记本上如果你的无线网卡还没有启用,我们先进行启用。打开“控制面板”→“网络连接”中,单击右键“无线连接”,在右键菜单中选择“启用”,开启无线网卡。之后在任务栏中多出一个“无线网卡”的显示图标
(2)启用无线网卡后,下面我们还要为无线网卡指定IP地址,设置时按照上面的方法打开无线网卡的“Internet 协议属性”对话框,在此指定该无线网卡的的IP地址、子网掩码、默认网管、默认DNS等项即可。
(3)右键单击系统任务栏中的无线连接的图标,在弹出的右键菜单中选择“查找可用无线网络”),在打开的“选择无线连接”窗口中,选择搜索的无线网络,随后单击“连接”,这样该电脑的无线网卡和无线路由已经连接。随后按照上面的方法对其他笔记本进行设置。
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结论及存在的问题
无线网络应用于家庭,如同计算机网络应用于家庭一样,是一项系统工程,是实现家庭信息化的有效途径。在家庭无线网络建设中,我们可以借鉴已经实现无线网络家庭的应用经验,力争最大限度的发挥无线网络的功能,使之成为广大家庭得心应手的交流平台和应用平台。虽然无线网络应用广泛,并从根本上解除了网线对电脑的束缚,但是在无线网络的运用过程中,也出现了一些迫切需要解决的问题,其中诸如如何提高无线网络的速率和传输安全性等热点问题。正是由于这些关注,无线网络正朝着更快速、更安全、更廉价的方向发展。
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注释
[1]段水福:《无线局域网(WLAN)设计与实践》,杭州浙江大学出版社,2007年,第3页。[2]麻信洛:《无线局域网构建及应用》,北京国防工业出版社,2009年,第3页。[3]、[4]刘乃安:《无线局域网:WLAN原理技术与应用》,西安电子科技大学出版社,2004年,第8页。
[5]陈庆章:《局域网的新形势-无线局域网》,计算机世界,1995年,第3页。[6]Cisco Systems 公司:《无线局域网基础》,人民邮电出版社,2005年,第3页。[7]、[8]同上,第3页。[9]李志球:《计算机网络基础》,北京电子工业出出版社,2006年,第4页。[10]、[11]、[12]曹秀英:无线局域网安全技术.电信技术,2003 [13]、同上,第7页。[14]、[15]周靖等:无线网络安全.第1版.北京:电子工业出版社,2004
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参考文献
①邓永红:详述无线局域网安全协议.有线电视技术,2004 ②Kavel Pahlavan,Prashant Krishnamurthy著,刘剑、安晓波、李春生等译,无线网络通信原理与应用.Princeples of Wireless Networks,2002 ③曹秀英:无线局域网安全技术.电信技术,2003 ④刘乃安:无线局域网——原理,技术及应用[M].西安电子科技大学出版社,2004.⑤张振川:无线局域网络.沈阳:东北大学出版社,2003 ⑥周靖等:无线网络安全.第1版.北京:电子工业出版社,2004 ⑦金纯、郑武、陈林星:无线网络安全一一技术与策略.第1版.北京:电子工业出版社,2004 ⑧金纯、陈林星、杨吉云:IEEE802.11无线局域网.第1版.北京:电子工业出版社,2004 ⑨周贵堂:无线局域网密钥管理机制研究.福州大学硕士研究生学位论文,2005 ⑩李翠然、李承恕:浅析无线局域网的主要标准.中国数据通信,2003
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致
谢
时间过得很快,几个月来的毕业设计已经接近尾声了,在这个过程中我感受到了艰辛,也感受到了解决问题后的那种成就感与喜悦感。我充分运用到了大学中所积累的知识,同时我也发现自己在很多方面的不足,知识积累还不够全面。通过此次的毕业论文,我的知识量确实也增加了不少。感谢老师在我学习、工作研究上给予了无微不至的关心和帮助。对我的耐心指点和不倦教诲,使我加深了对问题的思考,拓宽了对问题的研究思路。同时在此也要感谢学校的各位授课老师对我们的关心教导。
第四篇:基于局域网的多媒体教学系统的设计与实现
基于局域网的多媒体教学系统的设计与实现
摘要:随着计算机网络技术和教育、教学理论的发展,网络教学越来越得到重视与研究。本文以建构主义学习理论为基础,对网络教学(NI)的定义和系统平台的设计作了分析与研究,提出了基于宽带IP网的分层网络教学系统模型以及系统的软、硬件平台模型。基于这一模型的网络教学系统目前的使用效果良好。
关键词:网络教学 建构主义 宽带IP网 计算机教育 教育技术
自二十世纪八十年代以来,为了迎接信息化社会对教育提出的种种挑战,国内外的学者作了许多探索,从CAI、ICAI、卫星电视、多媒体到教育网络,努力运用各种最新的信息技术手段来优化教育与教学过程,并且取得了显著的成效。到了九十年代,随着计算机网络技术和教育、教学理论的发展,计算机教育从传统的计算机辅助教学(CAI)向着网络教学(NI)发展。这主要表现为,多媒体化与网络化(指基于Internet 的教育应用迅速发展)的结合日益紧密;认知主义和建构主义在教学理论中日益得到重视。前者使教学条件、教学环境大为改观,后者使教师从传统的知识授予者转变为学习的促进者,学生不再是被动的知识接受者而是知识的主动建构者,媒体则由原来的简单的辅助工具向复杂的教学环境转变。因此,网络教学是现代教育技术理论研究的重点课题之一,也是现代教育技术的重要组成部分。
网络教学的概念和理论基础
网络教学(NI-Network Instruction)是以计算机网络作为传输教学信息的载体,将计算机网络技术与多媒体技术以及现代化教学设备相结合,使学习者从知识的被动接受者转为知识的主动建构者,使教学管理更为简便、科学的一种新型的教育技术。它改变了传统教师课堂授课的线性教学模式,而转变为学习者突破时间和空间限制的非线性自主学习模式。
网络教学是计算机网络技术在教育学中的应用,它是基于计算机科学、教育学、心理学、行为科学等多学科而发展起来的一门新兴技术。它日益受到重视的原因,除了技术和教学资源的支持之外,更重要的是现代教育、教学理论的发展为其提供了全面的指导。
1、建构主义学习理论
二十世纪计算机教育应用的理论基础曾有过三次大的演变。图1是计算机教育应用的三大发展阶段。
图1 计算机教育应用的三大阶段
行为主义学习理论强调教育就是要不断地对学生进行“刺激”,强化记忆,大部份CAI课件都是基于第一代行为主义学习理论而开发的。认知主义学习理论要求CAI课件作为一种辅助媒体,让学生自己选择学习的对象和内容,着重于引导学生内部心理结构、知识结构由“不平衡”向“平衡”的转变。由于加入了计算机多媒体技术,华丽的界面,加上播放课堂录像式的AVI文件,以及简单的跳转、链接是这类课件的共同特征。典型的有计算机学习软件“开天辟地”和“万事无忧”等。
建构主义学习理论强调以学生为中心。它不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者,而且要求教师由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。这就意味着教师应当在教学过程中采用全新的教学模式、全新的教学方法和全新的教学设计思想,因而必然要对传统的教学理论、教学观念提出挑战,从而在形成新一代学习理论——建构主义学习理论的同时,逐步形成与建构主义学习理论、学习环境相适应的新一代教学模式、教学方法和教学设计思想。
网络教学正是基于建构主义学习理论而产生的。计算机网络为学习者提供了良好的建构学习环境,主要包括丰富的学习资源、信息检索与查询工具、各种通信工具等,支持学习者独立或合作获取知识。在网络教学的环境中,教师根据教学目标,确定问题的种类,然后利用网络技术中的信息检索与查询等工具,确立达到目标的最佳学习环境,促进学生进行建构学习。学习者则可以根据自己的实际情况建构知识,完成学习任务。
2、合作学习理论
合作学习理论强调在师生真诚的合作中实现目的与手段、教学与教育、教学与发展的深刻的一致性。学生在网络教学环境中,可以通过计算机的信息网络系统快速、准确地查阅有关的知识,在Internet和Intranet中,学生还可以通过BBS、Chat Room、E-mail、ICQ等计算机网络功能进行交流,学习者可以选择性地对某一问题展开讨论、协商、会话,每个人根据自己对问题的看法与解决方案发表意见,实现学习者之间的信息交流,同时培养学习者的社交能力与创造能力。
3、个别化学习理论
个别化学习理论是以个体各自特点为出发点,以发展个性为目标,以服务社会为归宿,以适应个人需要为原则,以学生自我管理和自主学习为活动方式的教学。从教学活动本身看,个别化教学包括两方面:第一,在个别化教学中,教学活动让位与学习活动,教学从学习者本人出发,把教学的对象变成自我教育的主体,受教育的人成为自我教育的人;第二,学习者成为教育与教学活动的中心,随着个体的发展允许他有的自由越来越大,并且学习者决定其学习内容、学习方式以及学习时间与地点、教学内容与方法。网络教学中的电子阅览室就是个别化学习理论的最好体现,它为学习者提供了种类繁多、数量庞大的知识信息,既有面向教学需要的系统教学内容,又有扩大学习者知识面的各种学习资源。学习者可以根据自己的能力、水平、爱好,选择所需要的知识内容,明显适合于个别化自主学习。自学能力强的学习者可以从中获取个人所需的大量信息,自学能力差的学习者可以根据自己的实际情况适当的选择学习内容,循序渐进地学习知识。因此,在目标明确的条件下,学习者可以自己找到问题的答案,问题解决的过程就是自学能力锻炼成长的过程。
随着计算机网络技术和教育、教学理论的发展,教学不再是教师简单地课堂讲授,而是通过网络教学实现教师、学生之间的相互合作、相互促进的关系。网络教学系统平台是网络教学得以实现的关键所在,设计一个好的网络教学系统平台是网络教学成功与否的基础。
网络教学系统平台的设计
网络教学是一种新兴的教育技术,也是一种全新的教学模式,它可以完全按照个人的需要进行,不论是教学内容、教学时间、教学方式甚至指导教师都可以按照学习者自己的意愿或需要进行选择。由于在这种教学模式下,能为学习者提供图文音像并茂的、丰富多采的交互式人机界面,能为学习者提供符合人类联想思维与联想记忆特点的、按超文本结构组织的大规模知识库与信息库,因而很易于激发学习者的学习兴趣,并为学习者实现探索式、发现式学习创造有利条件。从而有可能在这种教学模式下,真正达到让学习者主动建构知识的意义、实现自己获取知识自我更新甚至创造新知识的理想目标。
1、网络教学系统的组成结构
根据建构主义学习理论、合作学习理论、个别化学习理论,网络教学系统的设计应考虑可以最大限度地发挥学习者的主动性、积极性,既保留传统的教师授课模式,又可以进行个别化学习,以及合作学习,还可以将“个别化”与“合作”二者结合起来。这就要求网络教学系统应具备Internet接入、网络化多媒体教室子系统、音视频子系统、信息数据库子系统、教学资源网站子系统、电子阅览室子系统、课件制作子系统、教学管理子系统、Internet远程教育子系统以及BBS、E-Mail、Chat-Room、ICQ等子系统。图2是网络教学系统结构示意图。
图2 网络教学系统结构
2、分层的网络教学系统
经过对网络教学系统的研究与实践,网络教学系统可以分为四层:即网络层、软件层、资源层、应用层。图3是分层网络教学系统示意图。
图3分层的网络教学系统
网络层(NetworkLayer)是网络教学系统的基础。由于音视频是网络教学不可缺少的教学手段,而MPEG1格式提供VCD质量的画质,带宽为200Kbps~1.5Mbps,MPEG2则提供广播级的DVD质量图像,带宽为1.5Mbps~15Mbps,同时,为满足网络信息资源的查询以及远程教育,与互联网相连也是必不可少的,因此,只有宽带IP网才能满足网络教学的需要,这也适应当代网络发展的方向。
软件层(Software Layer)是网络教学的手段和桥梁。通过聊天室、电子邮件和电子论坛等,可以实现教师与学生、学生与学生、教师与教师之间跨时间、跨空间的交流,使用音视频点播、音视频实时转播可以取代传统的广播式电视教学和非网络多媒体教学模式,同时它增加了学习者学习的随时性和现场感。基于BROWSER/SERVER模式是网络教学软件开发的基本模式。
资源层(Source Layer)是网络教学实现的关键。所有的教学内容都集中在资源层。各教学资源网站、信息资源数据库为学习者提供了广泛的学习资源,同时也为教师提供教学资源。教学资源网站包含各种教师和学生所需要的教学内容,教师的教案以及课程辅导内容均存放在网站内;信息资源数据库包含各种光盘数据库、图书资料信息以及试题库等;教学管理不仅包含所有教师和学生的个人信息、课程设置以及课表等,还是整个网络教学系统运行的中枢。
应用层(Application Layer)是网络教学实施的场所。教师可以通过网络化多媒体教室形象、生动地传授知识,学生也可以通过电子阅览室查询和访问分布在世界各地的各种信息,跨时间、跨空间地与学生或教师进行咨询、辅导、讨论和交流,和教师或其他学习者共享或共同操纵某个软件或文档资料的内容,也可以自己选择所需要的知识,完成自主对知识的建构,培养自己的社交能力。由于采用宽带IP网,真正意义上的远程教育也就变得不再遥远。
3、网络教学的实践
基于分层的网络教学系统模型,我校网络中心经过系统设计,系统建设,功能模块开发,功能组合,试验运行等发展阶段,初步在我校建立起了新型的网络教学系统,并在教学区和家属区全面建立了以光缆为骨干的宽带IP网络,保证教师、学生方便有效地在网上备课、制作网络化教学课件以及自主学习。我校研制和实施的网络教学系统与传统的广播式电视教学及非网络多媒体教学相比,具有以下特点: ·基于统一的浏览器(Web)使用模式,降低了使用难度,便于教师和学生普遍掌握使用。
·基于网络的教学系统信息传播模式多样、灵活。视频点播、音频点播、网络动画以及音、视频实时转播等技术代替了传统电视广播教学中的录像、录音等材料的使用。
·可以提供适合互联网的交互式超文本课件。使教材、教案结构立体化,非线性化。·可以提供交互式的电子公告板、电子留言板、电子邮件、课件下载等多种教学交互手段。并将这些材料的使用由单向改变为双向可交互式使用。
·突破了时间和空间的限制。改变了远程教学的模式,学生在网上的学习可以不受时间和和空间的限制,同时由于可以使用交互功能,为远程解答问题、辅导、交流、讨论等创造了条件,还可以简单方便地利用广域网中的教学资源,共享全球各地的各种知识和信息资源。
·对课堂教学模式产生了重大影响。网络化多媒体教室的使用效果特别明显,受到校内外的重视,目前出现供不应求的局面,同时,电子阅览室的使用率也相当高。
结束语
网络教学解决了原来教育技术存在的瓶颈和限制。教师可以在计算机网络环境下,不受时间和空间的限制,在广阔的网络空间中编辑、制作、存储和使用教学材料,利用新型教学设备展示网络上的教学材料,更有效地进行课堂教学和课后辅导,高效率的进行教学活动。学员可以在网络环境下,突破时间和空间的限制,充分利用多种手段自主地获取知识。教学管理部门也可以通过网络更加有效地检查和管理教学。由于网络教学是一种新兴的教育技术,目前存在的主要问题是软件平台设计中的动态性与复杂性,如何把各种网络软件集成在一起,并与理想的教学模式相结合,有待于教育工作者的进一步研究。
随着网络化教学系统的实施和发展,教育模式、教育结构和教学管理体系必将进入一个崭新的阶段。参考文献
1.黄济,王策三.现代教育论.人民教育出版社 1996,3 2.刘儒德.论有关计算机辅助教学效果的研究.心理学报 Vol.30 No.1 Jan.,1998 3.刘业彬.计算机支持的合作学习的理论与模型.全国计算机辅助教育学会论文集, 1999,11 4.毛新勇.建构主义学习环境的设计.《外国教育资料》,1999年第1期
第五篇:毕业设计论文(校园无线局域网的设计与实现)
XX大学
XX University
本科生毕业设计(论文)
校园无线局域网的设计与实现
学
院:
专
业:
学
号:
学生姓名:
指导教师:
(职称)
二 〇 一 〇
年
六
月
摘 要
无线局域网(Wireless Local Area Network,简称WLAN)是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,采用无线传送方式提供有线局域网的功能,是对有线局域网的一种补充和扩展。目前采用802.11g标准的无线局域网的数据传输速率可达 54Mbps,使得网上的计算机具有可移动性,能够快速方便地解决有线方式不易实现的网络连接问题,具有部署灵活、带宽高、延展性强、维护简单等优势。
本文对无线局域网的特点和技术做了介绍,研究了802.11无线局域网的安全状况,以校园无线网络为背景,提出了基于IEEE802.11g协议的系统网络设计方案,并在此基础上对如何进行网络优化工作进行了详细的探讨。
关键词: 无线局域网; 802.11; AP接入
I
Campus Design and Realization of The Wireless Local Area Network
Xu Rui-tao Abstract Wireless Local-Area Network,or WLAN,is a combination of computer network and wireless telecommunication technology.Since WLAN uses high-frequency radio waves rather than wires as the transmission media, it performs as a supplement and extension of
wire-connected LANs.WLAN is not only broad-band,but also easy to deploy,extend and maintain.,today an 802.11g WLAN can transmit data at a speed of up to 54Mbps while offers the possibility of mobile access,therefore provides a fact and convenient solution for situations where wire-connected LANs are found difficult to handle.In this paper,the characteristics and technology of wireless local area network have been described and researches the 802.11 wireless LAN security situation.Wireless LAN features and techniques are briefly introduced.Campus wireless network as the background, IEEE802.11g protocol proposed system based on network design.On this basis,conducts a detailed study of network optimization.Key words:wireless local area network;
wlan 802.11; ap access
II
目 录
1.绪论....................................................................1 1.1选题背景...............................................................1 1.2课题研究的目的和意义...................................................1 1.3 IEEE802.11系列标准....................................................2 1.4国内相关研究现状.......................................................2 1.5 校园无线网络的发展前景.................................................2 2.无线局域网设计特点、安全状况及方案设计....................................2 2.1 无线局域网的特点.......................................................2 2.1.1 传输方式...........................................................2 2.1.2网络拓扑...........................................................3 2.2几种主要的WLAN技术....................................................6 2.3无线局域网安全状况.....................................................6 2.3.1无线局域网安全技术.................................................7 2.3.2无线局域网安全隐患................................................10 2.4方案设计..............................................................11 2.4.1需求分析..........................................................11 2.4.2对现有校园网络的体系结构进行分析..................................11 2.4.3校园无线网络逻辑结构设计..........................................11 2.4.4校园无线网络物理结构设计..........................................12 2.4.5校本部网络拓扑图设计..............................................14 2.4.6校区间连接........................................................16 2.4.7IEEE802.11无线局域网设备介绍......................................18 2.4.8无线AP的配置.....................................................18 2.4.9无线网卡设置......................................................24 3.无线环境的网络优化.......................................................26 3.1无线设备布局的主要思路................................................26 3.2网络优化中需要测试的一些主要指标......................................27 3.3降低干扰..............................................................28 3.4制定优化方案..........................................................29 4.结论及存在的问题.........................................................29 参考文献....................................................................30 致 谢.....................................................................31
III
校园无线局域网的设计与实现
姓名: 学号: 班级:
1.绪论
1.1选题背景
近些年来,信息技术的发展日新月异,正以不可抗拒的力量改变着人们的生产方式、生活方式, 同时也正在影响并改变着学校的管理模式、教学模式、学习方式乃至师生的生活方式。目前除少数高职院校、民办高校外,国内高校几乎都已建立校园网,随着校园网规模不断扩大,硬件环境逐渐完善,校园网络在高校教学、科研、管理中的应用也在逐步深化。
在校园网(有线网络)建设、运行和维护的实践过程中, 由于众多高校的校园网基本上是通过光纤、网线连接起来的“有线网”,在技术实施、实际应用中不可避免地存在一定弊端,而且随着这种弊端的日益凸现, 在一定程度上困扰甚至阻碍着校园网建设和教育信息化的进程。诸如很多学校只在部分区域接入网络,而无法顾及所有区域;部分学校由于经费紧张导致布置网线的室、图书馆数量有限;学校中有些具有历史意义的或年久失修的建筑物不适合钻孔布线。此外, 在现阶段,高校还有一个显著的特点就是建立分校区,校本部与分校区之间的网络联结就成了一个非常大的工程, 通常组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆, 构成有线局域网。但有线网络在某些场合要受到布线的限制,比如布线、改线工程量大;线路容易损坏;网中的各节点不可移动等等。特别是当要把相离较远的节点联接起来时, 架设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长,因此对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞。
如何合理的解决此类问题, 已成为高校校园网建设初期必须慎重考虑的问题。传统有线校园网的“网络盲点”问题, 与师生员工“随时随地获取信息”的新需求之间的矛盾一度困扰着高校教育信息化决策和建设人员。如今随着无线技术的快速发展和日趋成熟,无线网络虽然还不能完全脱离有线网络,虽然教育行业的无线网络还未呈普及态势,但无线网络已经成功服务于某些高校, 以它的高速传输能力和灵活性发挥日益重要的作用。1.2课题研究的目的和意义
随着社会对计算机依赖性的迅速增加,用户要求互连的计算机数量更多,类型也更为复杂。但传统有线网络由于受设计或环境条件的制约,在物理、逻辑和资金方面普遍存在着一系列问题,特别是当涉及到网络移动和重新布局时,所以发展一种可行的无线通信网络技术作为现有数据连接的扩充己成为一种需要。自从上个世纪90年代以来,随着个人数据通信的发展,为了实现任何人在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标,要求传统的计算机网络由有线向无线,由固定向移动,由单一业务向多媒体发展,更进一步推动了无线局域网(WirelessLAN,WLAN)的发展。
与有线局域网相比较,无线局域网具有移动性高、传输距离长、网络保密性好、开发运营成本低、易扩展、受自然环境影响小,组网方式灵活、管理方便等特点,弥补了传统有线局域网的不足。1.3 IEEE802.11系列标准
IEEE802.11标准由很多子集构成,它己经历了十多年的发展,目前仍在不断的改进和修订之中,以适应提升网络速度、安全认证、漫游和QoS等方面的要求,它们各有侧重,下面简要介绍这些标准的基本内容。
IEEE802.llb-它是802.11协议1999版的修改与补充,也叫Wi-Fi(Wireless Fidelity)。802.llb工作在2.4GHz频段,建立在直接序列扩频(DSSS,Direct Sequence Spread Spectrum)的加强版本CCK(补充编码键控)基础上,它是当前应用最为广泛的WLAN标准。该标准在物理层部分在原来802.11标准的 1Mbit/s,2Mbit/s传输速率之外,增加了5.SMbit/s和 11Mbit/s的高速数据传输速率。
IEEE802.1la协议-它工作在5GHzU-NII频带,物理层速率数据速率从6Mbit/s直到54Mbit/s,传输层可达 25Mbit/s。采用正交频分复用(OFDM)的独特的扩频技术;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;支持语音、数据、图像业务。
IEEE802.11g-该标准于2003年6月16日正式定案,它工作在2.4GHz频段,使用CCK技术以与802.11b标准后向兼容,同时为支持54Mbit/S的高速率,802.11g又采用了OFDM技术。802.11g的兼容性和高数据速率弥补了802.11a和802.11b各自的缺陷,一方面使得802.llb产品可以平稳向高数据速率升级,满足日益增加的带宽需求,另一方面使得802.11a实现与802.11b的互通,克服了802.11a一直难以进入市场主流的难题。1.4国内相关研究现状
目前无线局域网仍处于众多标准共存时期,IEEE发布的最新标准为 802.11g。现在,支持11Mbps以上用户传输速率的系统相当成熟;速率在40MbpS甚至80MbpS及以上的系统实现己在加拿大、美国、欧洲、日本等国家的专门实验室展开。研究的范围从无线电设计、物理层实现、媒体接入控制(MAC)技术直至网络对无线多媒体的支持。根据技术发展趋势和研究情况,在未来10年左右的时间里,为用户提供高达1Gbps速率的系统是可能的。正是这样的发展速度刺激了今天无线网络快速的发展和应用。1.5 校园无线网络的发展前景。
校园无线网络是落实信息化校园的重要一步, 作为对有线网络的补充和扩充,无线网络能够与学校现有的骨干网络实现最大化的兼容。现在无线网络在技术上已日益成熟, 有着非常光明的前途, 在教育中的应用将会有更引人入胜的前景。无线网络为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。目前全世界每天新增无线网用户约3 万人,全球总数量已超过4亿。随着3G技术的成熟与国家产业政策的扶持,我国也正在大规模建设3G无线互联接入网络, 中国电信、中国移动、中国联通相继推出3G 网络应用,今后无线网络将会有更广泛的发展空间并逐步进入家庭。[1]2.无线局域网设计特点、安全状况及方案设计
2.1 无线局域网的特点 2.1.1 传输方式
传输方式涉及无线网采用的传输媒体、选择的频段及调制方式。目前无线网采用的传输媒体主要有两种,即无线电波与红外线。在采用无线电波作为传输媒体的无线网根据调制方式不同,又可分为扩展频谱方式与窄带调制方式。
(1)扩展频谱方式
在扩展频谱方式中,数据基带信号的频谱被扩展至几倍至几十倍后再被搬移至射频发射出去。这一作法虽然牺牲了频带带宽,却提高了通信系统的抗干扰能力和安全性。由于单位频带内的功率降低,对其它电子设备的干扰也减小了。采用扩展频谱方式的无线局域网一般选择所谓ISM频段,这里ISM分别取于Industrial,Scientific及Medical的第一个字母。许多工业、科研和医疗设备辐射的能量集中于该频段,例如美国ISM频段由902MHz-928MHz,2.4GHz-2.48GHZ,5.725GHz-5.850GHz三个频段组成。如果发射功率及带宽辐射满足美国联邦通信委员会(FCC)的要求,则无须向FCC提出专门的申请即可使用ISM频段。
(2)窄带调制方式
在窄带调制方式中,数据基带信号的频谱不做任何扩展即被直接搬移到射频发射出去。与扩展频谱方式相比,窄带调制方式占用频带少,频带利用率高。采用窄带调制方式的无线局域网一般选用专用频段,需要经过国家无线电管理部门的许可方可使用。当然,也可选用ISM频段,这样可免去向无线电管理委员会申请。但带来的问题是,当临近的仪器设备或通信设备也在使用这一频段时,会严重影响通信质量,通信的可靠性无法得到保障。
(3)红外线方式
基于红外线的传输技术最近几年有了很大发展。目前广泛使用的家电遥控器几乎都是采用红外线传输技术。作为无线局域网的传输方式,红外线的最大优点是这种传输方式不受无线电干扰,且红外线的使用不受国家无线电管理委员会的限制。然而,红外线对非透明物体的透过性极差,这导致传输距离受限。
2.1.2网络拓扑
要组建一个无线局域网,设备是它的重要的硬件基础。然而无线局域网设备有很多,而且在实际的产品设计和发展过程中,产品提供商不断为这些设备提供新的功能。往往一种产品的形态,在不同的环境和配置下会体现不同的功能。在不同的应用中,也会需要不同的设备。就一个简单的无线局域网而言,一般包括无线局域网客户端和无线局域网基站。无线局域网客户端的作用是与无线基站进行管理关联,使设备具有无线接入功能并接入到无线局域网中进行通信。它包含了多种类型的设备,但最常见的是具有各种接口类型的无线网卡。无线局域网基站设备指的是处于网络拓扑中心位置的设备,通常按功能划分为无线局域网接入点、无线局域网桥、无线局域网路由器。这些功能上的划分,有时仅仅是一种工作模式上的划分,设备硬件本身并没有区别,也就是说,在同一设备上有可能实现多种功能。无线网卡包括PCMCIA,ISA,PCI和USB等,提供与有线网卡一样丰富的系统接口。在有线局域网中,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。在无线局域网中最一般的构成PCMCIA无线网卡,通常被简称为“PC卡”,通常被用在笔一记本计算机上。[2]无线接入点提供一个无线客户端设备进入无线局域网的“接入点”,是协调无线与有线网络之间通信的关键部件。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。接入点的有效范围是20-500m。根据技术、配置和使用情况,一个接入点可以支持15~250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。
目前无线局域网的组网方式主要有点对点模式、基础架构模式、多AP模式、无线网桥模式和无线中继器模式五种组网方式。
点对点模式也称为 Ad hoC模式,该模式要求网中的任意两个无线客户端之间均可直接通信,网络中的所有无线客户端的地位平等,无需设置任何的中心控制节点。每个无线客户端均配有无线网卡,但不连接到接入点和有线网络,而是通过无线网卡相互间进行通信。点对点中的一个无线客户端必须能同时“看”到网络中的其他无线客户端,否则就认为网络中断。它主要用来在没有基础设施的地方快速而轻松地建无线局域网。点对点模式的组网模式如图2.1所示。
图2-1 点对点模式
基础架构模式是目前最常见的一种架构,这种架构包含一个接入点和多个无线终端,接入点一方面可以通过电缆连线与有线网络建立连接,一方面可以通过无线电波与无线终端连接,实现了无线终端之间的通信,以及无线终端与有线网络之间的通信。基础架构网络的组网模式如图2-2所示。该图由无线访问点(AP),无线工作站(STA)以及分布式系统(DSS)构成,覆盖的区域称基本服务区(BSS)[3]。无线访问点也称无线hub,用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据,所有的无线通讯都经过AP完成。无线访问点通常能够覆盖几十至几百用户,覆盖半径达上百米。AP可以连接到有线网络,实现无线网络和有线网络的互联。
图2-2 基础架构模式
多AP模式是指由多个AP以及连接他们的分布式系统组成的基础勾结模式网络,也称为扩展服务区。扩展服务区中的每个AP都是一个独立的无线网络基本服务区,所有AP共享同一个扩展服务区标示符(ESSID)。虽然在802.11标准中并没有定义分布式系统,但现在大都是指以太网。相同ESSID的无线网络间可以进行漫游,不同ESSID的无线网络形成逻辑子网。该模式的组网模式如图2-3所示。
图2-3 多AP模式
无线网桥模式是利用一对AP连接两个有线或者无线局域网网段。无线网桥模式的组网如图2-4所示。
图2-4 无线网桥模式
无线中继器模式是利用无线中继器在通信路径的中间转发数据,从而延伸系统的覆盖范围。’无线中继器模式组网如图2-5所示。
图2-5 无线中继器模式 2.2几种主要的WLAN技术(1)IrDA IrDA(Infrared Data Association)是一种利用红外线进行点到点通信的技术。
其优点是体积小,功率低,传输速率可达16Mbps,成本低。超过95%的手提电脑安装了IrDA接口。市场上推出了可以通过USB接口与PC相连的USB-IrDA设备。
IrDA是一种视距传输技术,通信设备间不能有阻挡物。不适合多点到点通信。另外IrDA的核心部件——红外线LED还不是一种耐用器件。(2)BlueTooth BlueTooth技术是用于数字设备间的低成本、近距离传输的无线通信连接技术。其程序写在微型芯片上,可以方便地嵌入到设备之中。
BlueTooth技术工作在2.4GHz频率上。采用调频技术,理想连接范围为10cm~10m,带宽为1Mb/s。(3)802.11/802.11a/b/g 采用802.11协议族的WLAN设备以其覆盖距离广,传输速率高的特点,成为了市面上的主流产品,将是本文介绍的重点。2.3无线局域网安全状况
由于无线局域网通过无线电波在空中传输数据,所以在数据发射机覆盖区域内的几乎任何一个无线局域网用户都能接触到这些数据。无论接触数据者是在另外一个房间、另一层楼或是在本建筑之外,无线就意味着会让人接触到数据。与此同时,要将无线局域网发射的数据仅仅传送给一名目标接收者是不可能的。而防火墙对通过无线电波进行的网络通讯起不了作用,任何人都可以截获和插入数据。
因此,虽然无线网络和无线局域网的应用扩展了网络用户的自由,它安装时间短,增加用户或更改网络结构时灵活、经济,可提供无线覆盖范围内的全功能漫游服务。然而,这种自由也同时带来了新的挑战,这些挑战其中就包括安全性。无线局域网必须考虑的安全要素有三个:信息保密、身份验证和访问控制。如果这三个要素都没有问题了,就不仅能保护传输中的信息免受危害,还能保护网络和移动设备免受危害。难就难在如何使用一个简单易用的解决方案,同时获得这三个安全要素。影响无线局域网安全的问题主要在以下方面: 数据保密。无线LAN网络通信安全会受到几方面的危害,例如传输中数据被人查看或捕获,传输中数据被人改动、重新发送。
访问和验证。每个访问点形成了通向网络的一个新的入口。正因为如此就会受到下列漏洞的威胁:首先,未授权实体进入网络,浏览存放在网络上的信息,或者是让网络感染上病毒。其次,未授权实体进入网络,利用该网络作为攻击第三方网络的出发点(致使受危害的网络却被误认为攻击始发者)。第三,入侵者对移动终端发动攻击,或为了浏览移动终端上的信息,或为了通过受危害的移动设备访问网络。
2.3.1无线局域网安全技术
在开始应用无线局域网时,应该充分考虑其安全性。常见的无线局域网安全技术有以下几种: 服务集标识符(SSID)通过对多个无线接入点AP设置不同的SSID,并要求无线工作站出示正确的SSID才能访问AP,这样就可以允许不同群组的用户接入,并对资源访问的权限进行区别限制。
物理地址(MAC)过滤
由于每个无线工作站的网卡都有唯一的物理地址,因此可以在AP中手工维护一组允许访问的MAC地址列表,实现物理地址过滤。
有线等效加密(WEP)在链路层采用RC4对称加密技术,用户的密钥必须与AP的密钥相同时才能获准存取网络的资源,从而防止非授权用户的监听以及非法用户的访问。
计算校验和(Check Summing)
(1)对输入数据进行完整性校验和计算。
(2)把输入数据和计算得到的校验和组合起来得到新的加密数据,也称之为明文,明文作为下一步加密过程的输入。
加密。在这个过程中,将第一步得到的数据明文采用算法加密。对明文的加密有两层含义:明文数据的加密,保护未经认证的数据。
(3)将24位的初始化向量和40位的密钥连接进行校验和计算,得到64位的数据。
(4)将这个64位的数据输入到虚拟随机数产生器中,它对初始化向量和密钥的校验和计算值进行加密计算。
(5)经过校验和计算的明文与虚拟随机数产生器的输出密钥流进行按位异或运算得到加密后的信息,即密文。
将初始化向量和密文串接起来,得到要传输的加密数据帧,在无线链路上传输。(如图2-6所示)
P1=(M1,CS)
(2-1)
PRGA=RC4(IV,PASSWORD)
(2-2)ENCRYPTED=P1⊕PRGA
(2-3)
发送时,IV 将以明文形式和密文一起传输,否则接收器无法建立RC4 引擎用于解密。
图2-6 WEP加密过程
解密过程如图2-7 所示。无线设备接收到一个加密数据包ENCRYPTED后,首先会提取出IV,再把它与共享密码合并。其结果值用于重建KSA 中使用的RC4 状态,后者由PRGA 用于创建Keystream。然后这个流与密文进行XOR 运算,从而还原明文P1',明文中包含数据和数据的CRC-32 值,最后,数据被分离出来,并应用CRC 算法创建一个新的CRC-32 值,与原来的CRC-32值进行比较。若两者相符则数据有效;否则丢弃。
P' =ENCRYPTED⊕ RC4(IV,PASSWORD)=P1(2-4)
图2-7 WEP解密过程
WEP的密钥是可以被解出来的。所以在安全性要求比较高的企业和部门,可以采用802.1X认证或者WPA。
图2-8 基于EAP-MD5的802.1x认证流程
(1)客户端向接入设备发送一个EAPOL-Start 报文,开始802.1x 认证接入;(2)接入设备向客户端发送EAP-Request/Identity 报文,要求客户端将用户名送上来;(3)客户端回应一个EAP-Response/Identity 给接人设备的请求,其中包括用户名;(4)接入设备将EAP-Response/Identity 报文封装到RADIUSAccess.Request 报文中,发 送给认证服务器;
(5)认证服务器产生一个Challenge,通过接人设备将RA DIUSAccess—Challenge 报文发 送给客户端,其中包含有EAP-Request/MD5-Challenge;
(6)接入设备通过EAP-Request/MD5-Challenge 发送给客户端,要求客户端进行认证;(7)客户端收到EAP-Request/MD5-Challenge 报文后,将密码和Challenge 做MD5 算法后 的Challenged-Password,在EAP-Response/MD5-Challenge 回应给接入设备;
(8)接入设备将Challenge,Challenged Password 和用户名一起送到RADIUS 服务器,由 RADIUS 服务器进行认证;
(9)RADIUS 服务器根据用户信息,做MD5 算法,判断用户是否合法,然后回应认证成 功/失败报文到接入设备。如果成功,携带协商参数,以及用户的相关业务属性给用户授权。如果认证失败,则流程到此结束;
(10)如果认证通过,用户通过标准的DHCP 协议(可以是DHCPRelay),通过接入设备获 取规划的IP 地址;
(11)如果认证通过,接入设备发起计费开始请求给RADIUS 用户认证服务器;(12)RADIUS 用户认证服务器回应计费开始请求报文。用户上线完毕
WPA 显著改善了WEP 的安全性能,并且可以与原有采用WEP 协议的Wi-Fi 产品兼容。Wi-Fi 联盟2003 年4 月在一份文件中为WPA定义了一个公式:
WPA=802.1x+EAP+TKIP+MIC(2-5)
这个公式大致说明了WPA 对原有WEP 协议的主要:引入临时密钥完整性协议TKIP
[4](Temporal Key Integrity Protocol),加强了密钥破解的难度。TKIP 与WEP 一样基于RC4 流加密算法,但是将密钥位数从40 位增加到128 位,将IV的长度也由24 位加长到48 位,并采用动态生成以及通过认证服务器来分配的多组密钥取代了WEP 的单一静态密钥。TKIP使用一种密钥层以及一套密钥管理方法,去掉了入侵者通过可预测性来破解的部分。
2.3.2无线局域网安全隐患
服务集标识符(SSID)只是一个简单的口令,只能提供一定的安全;而且如果配置AP向外广播其SSID,那么安全程度还将下降。
物理地址(MAC)过滤要求AP中的MAC地址列表必需随时更新,可扩展性差;而且MAC地址在理论上可以伪造,因此这也是较低级别的授权认证。
有线对等加密(WEP)提供了40位(有时也称为64位)或128位长度的密钥机制,但是它仍然存在许多缺陷,例如一个服务区内的所有用户都共享一个密钥,一个用户丢失钥匙将使整个网络不安全。2.4方案设计 2.4.1需求分析
通过征询用户来了解所要建设的网络需要满足的需求,根据校园的特点,一般有如下需求:(1)功能需求
应该能满足校区之间、楼宇之间的通信,师生在移动的情况下可以对校园网、图书馆、Internet 资源进行访问,支持多媒体教室等地的多媒体信息高质传输,这些需求可归纳为:支持教学、提供资源与综合服务。(2)性能要求
性能直接决定了校园无线网络的服务质量,因此必须明确校园无线网络的性能要求,以下即为不同地点局部无线网络的性能要求:
1)校园内部的室外场所(草坪、操场等):速率要求高,安全要求一般,主要是满足在网络使用人数激增时仍然能够保证服务质量。
2)办公室或会议室:速率要求一般、安全要求高,因为这类场所的网络应用主要是收发邮件、浏览网页、聊天等,对速率要求不高,但涉及个人隐私、账户等信息,因此对安全性要求较高。
3)图书馆、多媒体教室或计算机机房:速率要求高,安全要求低,因为教学信息多以多媒体的形式呈现,只有很高的传输速率才能保证传输的带宽和时延,有效地支持教学活动。(3)网络运行环境的要求
根据具体情况而定,如果对网络安全性和服务性能要求较高,一般选择UNIX 类(含Linux、FreeBSD 等)操作系统,因为该系统比较灵活、安全性好、而且服务质量高;而如果要求不高,则可选择微软的Windows Server 2003或Windows Server 2008。在其他软件的选择上则可根据具体应用需求而定,例如Linux 下,若需提供电子邮件服务可使用Qmail、Sendmail 等,架设Web 服务器可使用Apache,提供DNS 服务一般选择Bind 等。另外还可以根据需要选用账户认证软件、计费软件等。
(4)网络的可扩展性和可维护性要求
校园无线网络在扩展性和维护性上要求较高:在扩展性上,校园内无线网络的用户比较多且访问的人数不确定,因此要求较高;在维护上,校园是从事教学为主的地方,专业维护人员较少,因此网络要便于维护管理。
2.4.2对现有校园网络的体系结构进行分析
如果学校从未建设过任何网络,则可跳过这个过程。目前,大多数院校一般已经建设了以有线传输介质为主的网络,因此在学校经费有限的情况下可以考虑将有线网络与无线网络混合,这样可以最大程度地保护原有投资,降低建设成本。在将无线网络和有线网络混合时,主要是通过双绞线等有线介质将无线网络的AP(无线接入点)、无线交换机、无线路由器等无线设备与有线网络的Hub或者交换机、路由器等连接。
2.4.3校园无线网络逻辑结构设计 对于局部无线网络,主要采用的是以AP 或者无线交换机等为中心结点的星型结构,其目的是为了满足多用户的需求。而如果建设全局无线校园网,可将网络划分为核心层、汇聚层、接入层进行设计,在整体上一般采用以树型和星型混合的拓扑结构。在主要通信接点上采用树型拓扑是为了组网便捷、管理方便,出现故障时可迅速排查,同时在主干通信链路上还要考虑冗余链路设计,不仅可以达到负载均衡的目的,还可以保证网络的可用性。
2.4.4校园无线网络物理结构设计(1)全局无线网络
如果建设全校范围的无线网络,总体上可采用如图2-9所示的物理结构,校园骨干网通过光纤接入高速Internet,并通过有线介质连接到配有各种网络服务器的计算机中心,然后通过无线介质将图书馆子网、教学/办公楼子网、实验楼子网、宿舍子网等连接起来,并为室外的移动用户提供连接。
图2-9 校园全局无线网平面图
(2)局部无线网络
局部无线网络根据校园地点的不同设计不同的网络结构,主要分以下三种类型:
1)室外场所(草坪、操场等)如图2-10所示,通过全向天线,用户在校园内室外用自己的笔记本电脑或PDA等移动设备可接入网络。
图2-10 室外场所
2)办公室或会议室如图2-11所示,寝室内选用的AP通过有线介质与校园骨干网提供的接入层连接,而寝室内的各种设备与AP连接即可。
图2-11 接入校园网骨干网的拓扑图
3)图书馆、多媒体教室或计算机机房如图2-12所示,由于这些场所空间比较大,而AP覆盖的有效范围较小,为了满足更多学生的接入需求必须提供更多的AP,而AP之间的通信则可通过无线交换机进行(在经费不足的情况下可以采用传统的交换机),若需要提供服务,直接将服务器与交换机连接即可
图2-12 图书馆、多媒体教室或计算机机房的拓扑图
4)有别于教室和办公室,宿舍的网络特点是:性能稳定、可靠性高、延迟小、速度快, 符合学生用户对速度的需求。所以若从室外对宿舍楼宿舍覆盖将不能满足学生的要求。所以选择在宿舍楼内进行无线覆盖。参考东三宿舍:每层有3个室,每间宿舍有8人。如果要在没个宿舍中都部署AP的话,成本将会很高,而且很不实际。最合适的方案是在宿舍楼梯安装AP,用功分器通过电缆将天线安装在各宿舍内,如图2-13所示
图2-13 宿舍无线覆盖
2.4.5校本部网络拓扑图设计
图2-14 学校原有线网络拓扑图
信息中心接入Internet服务器群A楼B楼教职工宿舍区教学楼群C楼D楼河北区宿舍E楼F楼西区宿舍图书馆AP行政楼东区宿舍光纤2G Internet 出口三层光纤交换机带光纤模块的三层交换机
图2-15 学校无线网络拓扑图
2.4.6校区间连接
我校分为4个校区:本部、北院、河滨路、同济西路四个校区,鉴于各校区的有线网络已经完善,我们可以以校本部为中心,要在有线网络上扩展无线网络,校区与校区之间通过VPN通信。信息中心教学楼群A楼接入Internet校区与校区间采用VPN通信分支出口路由北院PoE交换机AP有线客户端服务器群无线客户端AC有线客户端教职工宿舍区PoE交换机AP河滨无线客户端河北区宿舍B楼C楼D楼E楼F楼西区宿舍AP行政楼东区宿舍光纤分支出口路由PoE交换机AP有线客户端图书馆同济无线客户端2G Internet 出口三层光纤交换机带光纤模块的三层交换机
图2-16 校区间无线网络拓扑图
图2-17 单一楼宇无线局域网拓扑图 2.4.7IEEE802.11无线局域网设备介绍 无线局域网设备主要有两种,下面分别介绍:(1)无线接入点AP。无线接入点作为无线局域网连接其他有线网络的桥梁,就是一个二端口网桥,这种网桥能把数据从有线网络中继转发到无线网络,也能从无线网络中继转发到有线网络。这种作用使移动设备接收到有线网络里的通信流量,同时也使有线网络上的设备能接收到移动设备的数据。
(2)无线网卡。无线网卡与普通的以太网网卡的作用基本相同,差别是在于前者传送数据是通过无线电波,而后者则是通过一般的网线。无线网卡作为无线局域网的接口,能够实现无线局域网各客户机之间的连接与通讯。目前市场上出现的无线网络卡可根据接目的不同分为 PCMCIA,ISA,PCI,USB四种类型。
在本次规划中,我们建议采用基于802.11g协议为标准的增强型设备,即108Mbps无线设备。该类型设备采用802.11g协议,同时支持802.llb协议,并提供了增压模式,可以在投资不变的前提下,获得信道带宽增大一倍、区域网内并发用户数量增大一倍的能力,将每个区域的并发用户数提高到了80人左右,可以完全满足现有和将来的无线网络的高带宽需求,并为未来的校园无线语音、无线视频等高带宽网络应用提供了基础。
室内型无线接入点AP设备为TL-641G/642G 108M无线宽带路由器,其采用了802.11g协议的增强模式,可以提供高达108MbpS的信道带宽,同时支持802.llb和802.11g协议的用户适配器,并支持先进的WDS(无线分布式网络)技术,可支持AP覆盖和网桥功能。室外型设备采用RG-P-780高性能双路双频三模基站型AP,该设备通过双路 802.11g可支持108MbpS信道带宽,并可提供 802.1la/b/g三频技术,提供基于 802.1Q VLAN划分,同时可适应-40℃一+65℃的高温度范围,可完全提供大量的并发用户流畅的上网访问
2.4.8无线AP的配置
(1)设备的连接: 使用一台笔记本,用一根网线将笔记本的网络接口和无线路由器的LAN接口进行连接。
打开“控制面板”→“网络连接”中,单击右键“本地连接”,在右键菜单中选择“属性”命令,打开“Internet 协议属性”对话框。在此我们对该电脑的“本地连接”进行IP设置,笔记本电脑的IP地址设置为和无线路由器在同一IP段,如,无线路由器默认的IP地址为192.168.1.1,那么该电脑的本地连接的IP地址为192.168.1.2等。在“默认网关”中输入无线路由器的IP地址。随后单击“确定”即可。
设置后,在IE地址栏中键入无线路由器默认IP地址,如http://192.168.1.1,回车后弹出一个用户登陆界面,如图所示。输入用户名和密码即可登录到配置界面。
图2-18 登录无线AP(2)选择上网方式:学校现有网络属于以太网结构,局域网已经存在DHCP(动态IP)服务器,所以这里我们采用“自动从网络服务商获取IP地址”。如图2-19所示:
图2-19 上网方式选择
(3)进一步设置无线局域网:如图2-20所示将无线状态置于开启状态,使得接入该无线网络的主机能够访问到有线网络。SSID我们默认为教室名称的中文拼音,这样的可以让无线用户能够快速的进行上网设置。频段我们选择互不重叠的1,6,11。由于目前部分无线用户的网卡没有支持“速展”功能,所以在这里我们选择使用54Mbps的模式
图2-20 无线设置
(4)LAN口设置:根据学校IP地址的划分,此处无线AP对无线局域网的IP地址为192.168.1.1,(如图2-21)。此处设置完成后,该局域网内所有计算机默认网关必须设置为该IP地址。子网掩码则使用C类地址子网掩码(255.255.255.0)。局域网内所有计算机子网掩码必须与之相同。
图2-21 LAN口设置
(5)WAN口设置:由于学校局域网内采用了动态获取IP地址的方式来获取IP,此处我们同样设置WAN口连接类型为为“动态IP”。此时可以自动从网络服务商获取IP地址,这样我们将看到图2-22所示页面。该页面显示从ISP的DHCP服务器动态的来的IP地址、子网掩码、网关、DNS服务器等设置。
图2-22 WAN口设置
(6)无线网络基本设置:SSID(无线标识符)是用于无线终端与接入点匹配以获得通信的明文密码,对于初级安全防范有一定作用,且配置快速简单,非常适合室外无线覆盖使用。启用了SSID广播禁止功能后,由于空中不再广播明文的SSID号码,使得那些拥有截获SSID密码的无线终端非法访问网络。安全方式我们采用目前最常用WEP128位加密方法,以13个ASCII码字符作为密钥使用。
图2-23 无线网络基本设置
(7)高级安全设置:DoS攻击防范是开启下面几个防范措施的总开关,只有选择此项后,以下的几种防范措施才能生效。下面的几种的防范措施我们全部开启,闭值一般采用了默认值,并且忽略来自WAN口的ping和禁止来自LAN口的ping包通过路由器,使得局域网内的计算机与广域网的计算机不能互相ping通。
图2-24 高级安全设置
(8)控制上网权限:有时候为了控制某些电脑的上网权限,我们可以通过无线路由器来过滤一些局域网内的IP地址和端口方式来达到限制用户的上网权限。
单击“访问控制”命令,打开的设置界面,如图2-25所示。程序提供了IP访问设置、URL访问设置、MAC访问设置三个过滤方式。在“IP地址访问设置”中我们可填写不允许连接Internet的局域网IP地址范围。在该范围内的电脑,均不能够上网。如果我们只想限制一些用户的上网操作,如ftp下载等。也可以通过下面的“禁用的端口范围”填写受限端口,如: 20-80这些端口是常用的上网端口。在此我们根据需要进行设置。
图2-25 访问控制
以下是常见的端口号:
21(FTP)下载文件
23(Telnet)BBS公告版
25(SMTP)发送邮件
53(DNS)域名解析
80(HTTP)浏览网页
110(POP3)接收邮件
2.4.9无线网卡设置
无线网卡设置后,要想正常上网我们还要对无线网卡进行设置。
(1)在笔记本上如果你的无线网卡还没有启用,我们先进行启用。打开“控制面板”→“网络连接”中,单击右键“无线连接”,在右键菜单中选择“启用”,开启无线网卡,如图2-26所示。之后在任务栏中多出一个“无线网卡”的显示图标。
图2-26 无线网卡设置
(2)启用无线网卡后,下面我们还要为无线网卡指定IP地址,设置时按照上面的方法打开无线网卡的“Internet 协议属性”对话框,在此指定该无线网卡的的IP地址、子网掩码、默认网管、默认DNS等项即可。
(3)右键单击系统任务栏中的无线连接的图标,在弹出的右键菜单中选择“查找可用无线网络”(如图2-27所示),在打开的“选择无线连接”窗口中,选择搜索的无线网络,随后单击“连接”,这样该电脑的无线网卡和无线路由已经连接,如图2-28所示。随后按照上面的方法对其他笔记本进行设置。
图2-27 无线网卡设置
图2-28 无线网卡设置
3.无线环境的网络优化
与有线网络相比,WLAN具有安装便捷、移动性好、使用灵活、易于扩展等优点,可以为不易布线的地方和远距离的数据处理节点提供强大的网络支持。由于WLAN具有上述不可替代的优点。但与此同时也给WLAN的优化设计与管理带来了很多新的问题。
WLAN不同于传统的有线网络,噪声和干扰、建筑物结构、无线设备的摆放及其参数的设置都对WLAN的信号质量和传输速率等性能有很大的影响。因此,WLAN的设计也与有线网络不同。WLAN优化设计的目的是:使无线接入设备覆盖所有期望覆盖的区域,并且具有足够承担预期负载的能力。由于环境的复杂性,WLAN的设计必须通过实际的测量才能达到理想效果。其中,AP的定位和频率分配是WLAN优化设计的两个重要方面。3.1无线设备布局的主要思路
WLAN的应用场合主要是在大楼内或大楼间,因此,建筑物的面积、布局、建材以及办公环境内各式各样的干扰源都是影响信号传输质量的因素。实际工程中,同样的一套WLAN设备在一个地方信号有效传输距离可能是100多米,换个地方连50米都不到。所以,在确定接入点位置时,设备的标称值只能作为一个大致的参考,精确的位置必须要通过场地信号强度测试仪和比较试验来定。
802.1lgWLAN上作频带的宽度被划分为11个频道。为了最大限度地利用频带资源,最常见的办法就是选取3个互不重合的频道作为整个系统的上作频段。3个互不重合的频道在实际应用中一般有二种用法。第一种,也是最普遍的一种,就是频道1,频道6,频道11两两相邻,并部分重叠,从而在获得最大的覆盖面积的情况下消除死角,杜绝同一频道的互相干扰,还可以兼顾用户切换。第二种,是在同一地点安装3个接入点,每个接入点分别上作在三个互不重叠的频道,三个频道聚合使用,以获得最大的传输带宽。我们目前采用第一种做法1,6,11相间使用。
信号的完整覆盖与同一频道信号间的干扰是一对矛盾,弄不好,就会顾此失彼。实际的网络环境是立体的,而不是平面的,同一楼层的接入点相安无事,但很可能对另一楼层的接入点造成干扰。一般来说,工作频道越多,这对矛盾就越容易解决。工作在2.4G频段的802.11gWLAN只有3个互不重叠的频道,而工作在5G频段的802.1laWLAN最多有3个互不重叠的频道,接入点的定点工作能因此变得轻松一些,不过,每个接入点的覆盖半径比较小。接入点的实际配置数目估算起来很简单,一般来说,100米左右一个,但精确的数量和摆放位置则要通过实测来定。大楼的结构、布局、办公室是开敞式的还是封闭式的等因素,都会使理论估算与实际情况有些出入。
在热点地区建立完好的覆盖是非常重要的问题,它关系到系统的可用性、用户漫游、客户满意度等多个问题,是我们必须处理好的关键问题。在实际工程中,特别是没有仪表作为测试手段的情况下,模拟用户测试成为工程建设必不可少的环节,只有进行大量的现场测试,才能对热点地区的覆盖情况有比较详细的了解。归纳起来有以下几个步骤:(1)从建筑物内一角或边界处开始勘察;(2)结合室内结构和预计覆盖要求,选择合适地点安放AP;(3)距离AP30米处左右对场强进行测量,可以使用无线网卡软件自带的信号测量软件;(4)调整AP位置,使得建筑物内角落处信号强度在20%(约-75dBm)以上;(5)同时检查这些点信号质量在80%以上,确认不存在干扰。如果不满足条件,可适当调整AP覆盖范围;(6)记录AP点位置;(7)在AP覆盖边界处(可结合信号强度和信号质量来判断)选取多个测试点(要求分布均匀且绕AP旋转一周)进行测量并记录结果。这一步完成后便可在地图上大致得到AP实际覆盖范围,为安放其它AP提供依据;(8)将AP移至下一位置,重复以上步骤(1-7)。重要地点如会议室、图书馆、报告厅、多功能厅、餐厅等覆盖率超过90%,有的可以实现100%覆盖,最大程度满足用户的使用要求。3.2网络优化中需要测试的一些主要指标
网络优化是一个系统的工程,它包含着一系列的优化方式,各种优化方式的综合,形成了网络的整体优化。网络优化更是要贯穿整个网络发展的全过程,因此,从建设网络起直至网络的运行维护、优化始终都是非常重要的,其中最为重要一些参数是不得不注意的:(l)信号场强(Field strength)信号场强标示测试点接收到的某个AP的信号强度。一般电平在-75dBm以上便可保证数据的可靠传输。(2)信号质量
测试软件可以通过连续发送小的脉冲数据包给AP测算出信号的质量。100%表示测试软件发出的所有脉冲数据均无差错地到达了AP。在实际应用中,只要信号足够强(-75dBm),信号质量均近似于100%。如果信号电平高于-75dBm,但笔记本接收到的信号质量显示却小于90%,则表示该处可能存在干扰。
(3)载波干扰比(C/I)C/I是指接收到的希望信号电平与非希望信号电平的比值,此值与移动用户站(MS)的瞬时位置有关,此指标可衡量工作于其它信道上的相邻AP对服务AP数据流量的干扰程度。目前建网用的是12dB值而不是9dB值。显然,采用空间分集接收将会改善系统的C/I性能,因为陡的衰落得到减少并且衰落得到减少并且衰落发生的次数也变得更少。此外需指出的是:同频道干扰的产生不仅仅是当相同信道被分配给不同的MS,而且要求它们实际上是在同时使用。当然,这就意味着在忙时比其它时间干扰问题将更大,但在业务等级1%到5%时,信道利用仍然仅仅是在70%左右。
(4)接收/发送数据速率
(Rx/Tx Data Rate)测试软件控制AP和无线网卡之间互相发送数据包,测算出上、下行数据传输速率。这是评估一个无线局域网建设质量的重要参数,也是获得最终用户对无线网络真实感受的有效手段。
(5)RxFER 接收误帧率,影响数据传输速率的重要指标之一。(6)TxRetry(Transmit Retries)发送重发次数,单位为每秒重发数据包数。3.3降低干扰
干扰是Wlan设计规划和运行维护过程中始终应予以特殊关注的问题,由于无线网络的信号是用无线方式传输的,极易受到各种其它无线电波的干扰,为了保证网络的通信质量,网络优化的过程中,需要经常的对网络的各种干扰信号详细分析,要分析干扰信号的种类、强度、性质以及来源,一旦发现有其它未知来源的干扰信号,应查找干扰源,保证网内信号的纯洁。同时,也要注意调整好频率规划,避免网内的邻频干扰和越站干扰等。根据成因可分为两大类:(l)物理环境对于WLAN无线信号的干扰
开阔地带有利于无线信号的传输,而热点地区建筑内的不同物质会对WLAN无线信号产生不同的干扰和影响。干燥的墙壁对信号的吸收少;而潮湿和水性物质、金属、有色玻璃、植物、人体等将会大大吸收信号,降低无线信号强度,从而降低WLAN信号覆盖范围,减少无线传输速率。所以,在部署AP时,需要在无线信号容易受到干扰的环境增强AP覆盖的密度。同时,为了减少信号传输的多路径问题,应该消除或者减少信号传输路径上的障碍物。
(2)其他ISM无线设备的信号干扰
由于基于802.11g技术的WLAN工作在开放的2.4GHz ISM频段上,这是工业、科研、医疗公用的频段,因此有可能被工作在同样频段的其他设备如无绳电话,微波基站,蓝牙网络设备等的干扰,影响WLAN网络设备之间的信号传输。所以,AP的部署应该远离这些干扰源,或者增强AP覆盖的密度。干扰将随着测试点距离AP变远而越来越严重,使得 CRC Error增多,数据速率降低,从而减少AP的覆盖范围。
可以为AP设备选择配置不同的天线来克服无线信号干扰带来的不良影响,如多极全向天线能够减少信号传输的多路径问题;当需要增加信号强度时,可以使用高增益天线;也可以使用定向天线来满足适合特定形状的覆盖要求.802.11g作在2.4000GHz到2.4835GHz大约80MHz的频带宽度上,将这个频宽分成11个中央信道,只有其中的3个信道完全没有藕合干扰,因此建议相邻的AP分别分配这3个信道中的信道值。如信道1、6、11。同时,由于无线信号的传播是三维球形的,所以相邻的AP不仅会在同一个楼层,而且会在相邻的楼层。
干扰主要是来自于同频干扰,而这种干扰常常很大地影响着服务的质量,因此对这个问题应该引起相当的重视。3.4制定优化方案
在得到基本测试数据以及分析了原因之后就可以提出一些针对性的方案了。
如果是因为信号太弱,那么我们应该考虑通过加AP,增加AP发射功率,调整AP位置来改善。无线信号对天花板,地板穿透力都较强,而对植物,铝箔,有色玻璃等的穿透力相对弱得多。同时无线信号也有一定的反射和折射能力,在实施过程中应该充分考虑到这些因素。
如果是因为外部干扰,那么我们就让干扰源尽可能地远离AP,同时考虑增强AP的覆盖和密度。
如果是因为内部干扰,那么我们就考虑合理的信道划分和AP信号强度的合理分配。在实际实施过程中这是个比较棘手的问题,因为信道的划分很多时候与信号的覆盖范围以及信号强度大小产生矛盾,这就需要我们根据实际情况,通过不断地尝试找到一种最合理的方案。在规划的时候严格按照相隔5个信道的原则(即使用1、6、11信道)来部署AP,以尽量避免同频和邻频干扰。根据实际情况,参照建筑平面图以及AP的位置和信道在满足覆盖地区的信号质量的前提下做出一个大体的方案,然后根据方案来逐步调整,同时也对方案做才出相应地调整,直至找出一个相对最理想的方案。原则上在满足需覆盖区域信号质量的前提下尽可能减少AP的数量和功率,同时要考虑来自于相邻房间和楼层其他的AP影响。
4.结论及存在的问题
无线网络应用于校园,如同计算机网络应用于校园一样,是一项大的系统工程,是实现校园信息化的有效途径。在校园无线网络建设中,我们可以借鉴已经实现无线网络教学的高校的应用经验力争最大限度的发挥无线网络的功能,使之成为广大师生得心应手的交流平台和应用平台,大力促进现代远程教育信息化水平的发展。虽然无线网络应用广泛,并从根本上解除了网线对电脑的束缚,但是在无线网络的运用过程中,也出现了一些迫切需要解决的问题,其中诸如如何提高无线网络的速率和传输安全性等热点问题。正是由于这些关注,无线网络正朝着更快速、更安全、更廉价的方向发展,参考文献
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致 谢
时间过得很快,几个月来的毕业设计已经接近尾声了,在这个过程中我感受到了艰辛,也感受到了解决问题后的那种成就感与喜悦感。在做毕业设计当中,我充分运用到了大学四年来所积累的知识,同时我也发现自己在很多方面的不足,知识积累还不够全面。
通过此次的毕业设计,我的知识量确实也增加了不少。感谢朱玉玺老师。朱老师学识渊博、治学严谨而又平易近人。老师在我学习、工作研究上给予了无微不至的关心和帮助。对我的耐心指点和不倦教诲,使我加深了对问题的思考,拓宽了对问题的研究思路。同时在此也要感谢机电学院的各位授课老师四年来对我们的关心教导。