【導讀】中國教育和科研計算機網CERNET在2005年5月27日舉行的2005中國無線校園網建設與發(fā)展論壇上宣布，將利用在下一代互聯(lián)網上的領先優(yōu)勢，聯(lián)合各大廠商，通過貸款方式打造300筆記本大學的宏偉計劃，2005年將優(yōu)先建設100所無線校園網及筆記本大學。無線局域網是90年代計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，它提供了使用無線多址通道的一種有效方法來支持計算機之間的通信，并為通信的移動化、個人化和多媒體應用提供了潛在的手段。作為與有線網絡的相互補充相得益彰的新型技術，無線網絡發(fā)展至今日，技術已日漸成熟。無線校園網絡的快速發(fā)展與應用，將對學校的教學模式、教學理念及教學管理產生深遠的影響，也將對學校教師、學生的學習、生活方式產生積極影響。在無線局域網中增加或減少移動主機都是相當容易的，增加無線接入點就可以增大用戶數量和覆蓋范圍，并且允許在較大范圍內進行漫游。

　　

【正文】 重復的低水平網絡建設，如何才能構建一個安全高效，同時又能充分利用帶寬的新老校區(qū)校園網，進行有效有序的科學管理，是高校校園網絡必須面對的新問題 無線校園網設計分析 設計原則無線局域網的主要指標決定了設計無線局域網的原則是：以數目盡可能少的AP來為所有網絡用戶提供服務。用戶相對疏散區(qū)域只需要布置少數AP即可，以AP覆蓋范圍最大為宜：用戶相對密集區(qū)域需要通過增加單位面積內AP數目來為用戶提供可靠服務。前者主要考慮覆蓋范圍這一因素，后者則主要考慮單位面積系統(tǒng)容量這一因素。與校園網骨干網相連的以太網交換機、AP和遠程無線網橋將不同容量、分布在不同的局域網連入校園網從而實現了各分組局域網通過校園網骨干網接入中國教育網(CERNET)。 設計方案根據無線校園網的設計原則，對各場所需采用不同的設計方案：(1)教室和圖書館是教師和學生的主要活動場所，最適宜采用無線局域網覆蓋方式．根據室內面積及容量，確定AP的數目及位置。(2)辦公室及實驗室都是相對獨立的，根據實際需要，可以在樓道中或每個房間內設置一定數目的AP。特別是在會議室、報告廳內，由于容量較大、用戶相對密集，可以采用蜂窩網絡結構和微蜂窩網絡結構來保證各區(qū)域完全得到網絡覆蓋。(3)機房內容量和布置相對固定，一般不會有太大變動，可以采用傳統(tǒng)的以太網方式來對其進行覆蓋。(4)由于學生公寓內房間數較多、面積相對較小，不適宜在室內布置AP，可以采用在公寓四周架設AP的方法，讓AP的信號透過玻璃窗覆蓋各房間，也可以將AP架設在走廊的頂部，讓AP的信號穿透墻壁來對公寓內各個宿舍進行覆蓋。(5)運動場等室外場所網絡用戶稀疏且地帶空曠，布置無線局域網時主要考慮覆蓋面積的因素。為擴大單個AP的覆蓋范圍，可以為每個AP安裝功率放大器以及大功率天線。天線可以架設在教學樓等建筑物的樓頂或者是建筑物的外墻壁，為更好地實現室內各個角落的信號覆蓋，可以采用室內天饋系統(tǒng)。（6）各個AP由各個區(qū)域的AC來管理，所有的AP都是瘦AP（FIT AP）。 網絡拓撲設計圖42 無線+有線網絡結構圖 無線校園網的實施 辦公樓WLAN覆蓋解決方案在對辦公樓的WLAN無線覆蓋過程中，工程施工方公司在設計方案中提出采用有線方式將網絡信號直接引入室內，再通過小型AP天線將信號發(fā)送出去。我們通過實地調查研究發(fā)現，我校辦公樓為5層，南北方向共有辦公室一百多間，有無線上網需求計算機差不多250臺左右，工作高峰期上網用戶計算機數約為150臺。具有上網用戶數密度較小，無線覆蓋保障范圍較大的特點。［8］標準。無線信號穿過室內墻壁時信號衰減較大,需布設大量AP接入節(jié)點才能達到樓宇整體覆蓋的理想效果。而且存在同時上網人數偏低,造成無線AP設備及無線信號帶寬浪費嚴重的現象，使設計及安裝的人力和物力成本較高。在調查中我們發(fā)現，辦公樓移動信號覆蓋較好，GPRS基站規(guī)劃合理、科學，無信號盲區(qū)存在。考慮到GPRS基站發(fā)射信號與WLAN信號工作頻段間隔較大，二者不會產生信號干擾，我們便利用辦公樓周邊多個GRPS基站，在已有GPRS基站的天線上安裝500mW無線AP()，選取寬角度定向板狀天線對辦公樓進行全面覆蓋。我們選取辦公大樓每層5個測試點（每層樓兩端選取2個測試點，沿樓層水平線中段選取3個測試點），通過對信號質量進行檢測，各樓層95%的區(qū)域WLAN信號強度在一75dBm以上，且每個信號帶寬達到100Mbps以上，取得了較好的覆蓋效果，節(jié)約了約30%建設費用。GPRS：通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service)的簡稱。 圖文信息樓WLAN覆蓋解決方案室內無線AP定位方案：圖43 DWL3200AP原定方案為AP多蜂窩覆蓋方法。將需要無線信號覆蓋的大范圍區(qū)域劃分為多個范圍較小的區(qū)域范圍，在這些較小的區(qū)域范圍內使用一個AP實現覆蓋的。通過使用多個AP對小的區(qū)域范圍覆蓋來達到整體大范圍無線射頻信號覆蓋的目的。通過對圖書館進行無線覆蓋測試，我們發(fā)現該方案存在以下缺點：（1）易受WLAN高頻和低功率的限制，房間建筑格局特點也會對AP信號覆蓋的效果產生很大影響。（2）～，如果在無線覆蓋中不將相鄰AP的頻點錯開就會出現同頻干擾而影響正常的數據通信。(3) 系統(tǒng)內部的直接干擾。即工作在相同頻點的兩個AP的距離小于載波偵聽距離時,其中一個AP發(fā)送資料,那么另一個AP將偵聽到載波繁忙,而暫停數據收發(fā),等待信道空閑。為了滿足室內房間面積過大，無線上網需求機器密度大的環(huán)境特點要求， b/g頻帶，我們利用完全沒有藕合干擾的6這3個AP通道進行通信。考慮到高峰期上網用戶較多，我們采用5個AP連接多極全向天線對用戶實現無線接入。在蜂窩覆蓋過程中，所有的AP與其相臨AP頻段完全不重疊，對于階梯教室前后死角位置，我們采用一個AP配合2個天線的方法，完成室內區(qū)域的完全覆蓋。同時應嚴格控制各AP發(fā)射功率，防止不相臨同頻段AP因發(fā)射功率過大產生干擾。 無線校園網室外WLAN覆蓋解決方案河南工院無線校園網室外覆蓋建設要求是，既要保證對學校辦公樓前的廣場、馬路、綠地、體育館以及學生宿舍樓前的廣場區(qū)域進行無線覆蓋，又要保障學?；跓o線校園網絡的校園無線安檢監(jiān)控等系統(tǒng)正常運行要求。無線校園網室外WLAN覆蓋具有無線網絡用戶密度低，低速移動性強，無線覆蓋地域廣大，對于一些校園網無線應用項目帶寬要求較高特點。為此，我們通過“AP＋定向天線”的辦法，選用室外專用無線AP，配合室外大夾角定向天線，無論在校園的哪個角落，師生都能享受到高速無線網絡帶來的暢快淋漓的上網體驗,可滿足大量的并發(fā)無線用戶流暢地訪問校園網需求。圖44 DWL7700AP 配置統(tǒng)一的VLAN管理為了加強無線網絡的安全性及可管理性，我們將無線網絡單獨組網。即在物理鏈路上AP盡量接入無線專用的交換機，在邏輯拓撲結構上無線網絡劃入一個單獨的無線VLAN進行管理，從而形成無線校園網與有線校園網并行管理的網絡。這種設計原則提高了管理無線設備的效率，便于依據實際需要對無線網絡實施特有的網絡管理策略，也便于實現基于校園無線網絡的特定開發(fā)。我們根據無線用戶所處的地理位置及所需要的無線應用要求不同，將無線網絡劃分成若干個無線VLAN進行管理，每個VLAN可以單獨啟用加密和認證，使得用戶可以按照身份不同得到不同的校園網絡訪問權限。一個不同于有線網絡的VLAN相當于在邏輯上建立了一個獨立于有線的網絡。在此基礎上采用統(tǒng)一的安全策略、認證方式、訪問控制都非常方便，對于無線VLAN做的任何修改只會影響到這個VLAN的無線用戶，而不會波及到有線網絡用戶。另一個特殊的優(yōu)勢是可以在用戶名和某個特定的IP地址之間建立起關聯(lián)關系，只需要在這個VLAN里配置一臺DHCP服務器，這樣用戶不管在學校的哪個熱點地區(qū)無線上網，都可以使用相同的IP地址登陸校園網，加強了對外來無線用戶的管理。另外，無線用戶還可以融合校園認證系統(tǒng)實施認證計費。 頻率規(guī)劃與負載均衡解決方案頻率規(guī)劃（支持雙頻三模，） ISM頻段，可工作的信道數為歐洲標準信道數13個。由于其支持直序擴頻技術造成相鄰頻點之間存在重疊。對于真正相互不重疊信道只有相隔5個信道的工作中心頻點。，理論上只能進行三信道的蜂窩規(guī)劃實現對需要規(guī)劃的熱點的無縫覆蓋。此外，由于功率模板是否能做到符合鄰道、隔道不干擾也非常影響頻率規(guī)劃的效果。圖45 頻率規(guī)劃原理圖頻率規(guī)劃需要配合使用的功能包括：(1)AP支持13個信道設置。(2)AP支持100mW最大射頻功率以及多級功率控制。(3)AP支持外置天線以及定向天線。 無線AP解決方案由于本次無線網中AP設備數量較多，AP布放位置根據實際覆蓋效果而調整，在已建設完成的建筑物上較難進行本地供電，對于校園室外覆蓋主要采用AP放在室外，對AP的本地供電問題難度更大。通過在匯集交換機處疊加一個供電電源或者內嵌交換機內，通過以太網線在傳輸數據同時給AP供電，供電距離達100米，滿足實際組網的要求。但部分區(qū)域AP需室外放置，即需要配合室外機箱使用，為保證寒冷天氣低溫工作室外機箱內置電加熱板，因此除給AP進行POE供電外還需對機箱進行本地交流供電。第五章 無線網絡的安全部署安全問題［9］一直是制約無線局域網技術的推廣的關鍵因素之一，越來越多的決策者認為安全問題是影響他們做出無線局域網部署決定的首要因素。實際上，IEEE以及WiFi聯(lián)盟、Microsoft、Cisco等無線局域網標準的制定機構和軟硬件廠商，一直致力于重新定義和改進無線局域網安全標準。本論文對無線局域網各種安全標準和協(xié)議進行分析與研究，提出了選擇無線局域網的安全策略，并給出了無線局域網安全技術在校園網工程建設中的應用。圖51安全部署結構圖 無線局域網的安全認證在無線客戶端和無線AP交換數據之前，它們之間必須先進行一次對話。，IEEE在其中加入了一項功能:當無線客戶端和無線AP對話后，就立即開始認證工作，在通過認證之前，設備無法進行其它關鍵通信。這種認證方式有兩種:開放認證和共享密鑰認證。 圖52 認證計費系統(tǒng)軟件圖 開放認證，在明文狀態(tài)下進行認證，認證過程如下圖所示：客戶端向AP發(fā)送認證請求，AP確認認證，注冊客戶端；客戶端發(fā)送連接請求給AP，AP確認請求，注冊客戶端。通常AP的開放認證有三種策略；第一種策略為默認方式，允許任何客戶端認證；第二種是只允許認證帶有合法服務器標識ID(實際為SSID)的客戶端，SSID相當于密碼的作用；第三種是AP只允許認證MAC地址在AP的訪問控制列表中的客戶端。本次設計中,我們采用第二種認證方法,只允許認證帶有合法服務器標識ID(SSID)的客戶端,SSID也就是相當于是密碼的作用。圖53 開放認證過程圖 共享密鑰認證共享密鑰認證是基于WEP共享密鑰的認證方法，我們在客戶端和AP中己經預先手動設置好了共享密鑰，共享密鑰認證與開放認證相似，只不過它使用WEP對認證過程進行加密，因而其安全性要高于開放認證。圖54 共享密鑰認證圖 無線局域網的加密技術加密技術是網絡安全的一項重要技術。IEEE為無線局域網提供了三種安全性保護協(xié)議:WEP、TKIP、CCMP。主要的方法有無線局域網EAP策略、。其中WAPI是我國自主研發(fā)的、擁有自主知識產權的無線網絡安全標準而TKIP主要進行無線網絡產品的互通性測試。然而，這些還聯(lián)夠，還需要一些增強方法和策略等。本設計中我們采用WEP加密的方法：WEP加密是一種靜態(tài)加密的機制，通信雙方具有一個共同的密鑰，終端發(fā)送的空口信息報文必須使用共同的密鑰進行加密；圖55 WEP加密認證圖 選擇無線局域網安全策略的原則確保無線局域網網安全可以說“三分靠技術，七分靠策略”，無線局域網部署中要適當應用安全技術，合理選擇安全策略。在部署無線局域網時，只要結合自身的網絡安全實際需求，合理選擇無線局域網的安全策略，提供足夠的網絡安全防護，就可以安心的享受無線接入的便捷，同時也能保證重要數據的安全。我們首先對無線局域網的各種安全措施以及EAP類型進行比較，最后提出了基本安全、增強安全和擴展安全的三種無線局域網部署方案。圖56 安全策略圖總結通過對河南工業(yè)職業(yè)技術學院無線校園網實際現場實地勘查和信號測試。大部分老師與學生反映良好，但是有部分AP測試信號不穩(wěn)定。通過現場勘查得出以下原因：（1）綜合布線時未考慮到的房間角落；（2）該房間內有金屬櫥柜或金屬隔斷墻，阻礙了信號的傳遞；（3）附近負責提供信號的AP損壞；（4）同頻信號交叉的空間；（5）有非法AP。改進后的解決方法：（1）通過在適當的位置增加AP的數量可以解決阻礙了信號的傳遞問題和死角問題；（2）更換損壞的AP可以解決問題AP損壞問題；（3）調節(jié)相關AP的功率可以使同一空間只有一個頻率段最強，降低同頻干擾；（4）使用信號探測儀查找非法AP的位置，禁止該AP的使用。致謝本設計的研究和撰寫工作是在指導老師李老師的細心指導下完成的，無論是在課程學習、論文選題、文獻閱讀、論文撰寫中，還是在本人的實際工作中，李老師都給予了我極大的幫助和支持。老師廣博的學識、嚴謹的治學態(tài)度、豐富的園網建設和管理經驗以及平易近人的性格，使我受益匪淺，并將激勵我更加努力地學習和工作。真誠感謝電子信息工程系的所有帶過我們的老師以及各位老師，是他們的辛勤工作和熱心幫助，使我順利完成大學三年的學業(yè)！參考文獻［1］。電子產品世界，2003，(14)。［2］韓佑臻。WLAN網絡的接入認證技術研究[D]。山東大學。2005年。［3］IEEE802。11B無線局域網的研究與應用［D］；西南交通大學；2004年。［4］黨三，唐雪飛。無線局域網安全技術和標準的發(fā)展與研究［J］；計算機應用；2002，年82期。［5］馮錫平，劉元安?，F代電信科技，2005，(03)。［6］OFDM基本原理及其在移動通信中的應用［J］；重慶郵電學院學報（自然科學版）；2003年02期。 ［7］董春慶。無線網絡局域網技術及應用[J]；網絡世界，2007，（06）。［8］（美）阿斯皮沃。無線網絡安裝調試與維護[M].北京，電子工業(yè)出版社,2007。［9］劉曉芳。無線傳感器網絡路由協(xié)議比較研究[D]。北京，北京郵電大學，2008。39