【導(dǎo)讀】計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生于20世紀(jì)60年代，到90年代呈現(xiàn)爆炸式發(fā)展。紀(jì)，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)持續(xù)變革，所有前沿研究領(lǐng)域均取得長足進(jìn)展。的推出，極大的促進(jìn)了IP接入網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。的高速無線接入網(wǎng)特別引人注目。2021年，杭州完成無線城市一期工程，基本實。國內(nèi)的無線城市建設(shè)正處于熱潮期，加入無線接入“俱樂部”的城市已達(dá)?，F(xiàn)今的無線接入網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)發(fā)展到能適應(yīng)從個域到廣域不同覆蓋范圍的應(yīng)用，其中使用最多最為人們所熟知的是Wi-Fi技術(shù)。本文首先分析探討自治式、集中式和。AP實現(xiàn)的功能也有所差異，最終組建的無線接入網(wǎng)絡(luò)也只能適應(yīng)特定的實際環(huán)境。根據(jù)實際需求選擇最合適的方案自然也成為無線接入網(wǎng)絡(luò)成敗的關(guān)鍵。署一體化網(wǎng)管軟件系統(tǒng)，妥善解決傳統(tǒng)無線接入網(wǎng)難以解決的問題。最后針對所設(shè)計的校園無線網(wǎng)絡(luò)搭建實驗環(huán)境，模擬無線接入網(wǎng)的部分功能，對網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行測試，驗證網(wǎng)絡(luò)的吞吐能力。

　　

【正文】 交換機(jī)參考配置如下： WiFi[system] linkaggregation group 1 mode static WiFi[system] interface g0/1 WiFi[system] port link aggregation group 1 WiFi[system] interface g0/2 WiFi[system] port link aggregation group 1 4) AP 冗余 ： 每個 AP 的 有效 覆蓋范圍有限 ，為了保證無縫覆蓋，在部署 AP時會使相鄰 AP 的覆蓋范圍有 10%~15%的重合。如果每個區(qū)域都采用單 AP 覆蓋，很可能產(chǎn)生 AP 單點故障造成的覆蓋盲區(qū)。這些覆蓋盲區(qū)中，雖然也可以收到無線信號，但是傳輸速率會有明顯下降。 在 A 型 區(qū)域 的 多 AP 覆蓋 ， 不僅能提 供 更高的帶寬，而且單個 AP 故障也不會導(dǎo)致整個區(qū)域無法接入。 在 B 型區(qū)域， AP 之間有 30%的信號覆蓋重合。即使其中一個 AP 出現(xiàn)故障，用戶也可以接收到臨近 AP的有效信號而不會出現(xiàn)信號盲區(qū) [11]。 C 型區(qū)域使 用量較小，為了縮減成本沒有設(shè)計 AP 冗余。但是 C 型區(qū)域一般都被 A、 B 型區(qū)域包圍，即使 此類區(qū)域 AP 出現(xiàn)故障也可以接收到 來自 A 型和 B 型區(qū)域 AP 的無線信號。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 21 無線網(wǎng)絡(luò) 安全 規(guī)劃 校園環(huán)境不像企業(yè)環(huán)境對安全性有非常高的要求， 但也需要采取安全措施保證網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行 [9]。 由于無線接入的特殊性，需要將無線接入網(wǎng)絡(luò)作為不信任網(wǎng)絡(luò)處理。 主要通過以下幾種方式提升無線網(wǎng)絡(luò)安全性： 1) 用戶認(rèn)證 ： 任何用戶都可以連接到無校園網(wǎng)絡(luò)，但是在沒有通過認(rèn)證之前，只 能連接 HDUInter， 滿足 教師、 學(xué)生 以及 外來訪客對于無線 Inter 接入的需要。 而當(dāng)用戶需要訪問學(xué)校內(nèi)網(wǎng)資源時需要連接 HDULAN，只有通過密碼認(rèn)證才能獲取訪問內(nèi)網(wǎng)的權(quán)限 。 2) 用戶數(shù)據(jù)加密 ： 接入 HDUInter的用戶數(shù)據(jù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的明文傳輸?shù)?，?shù)據(jù) 并 不加密 。 而 HDULAN 采用 WPA 加密，可以保證用戶數(shù)據(jù)在無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的安全。 3) ACL： 在局域網(wǎng)核心設(shè)備上，針對無線接入用戶的 IP 地址段實施 ACL。允許 VLAN20 無線用戶 訪問 校園 內(nèi)網(wǎng) ，拒絕 VLAN10 訪問。 參考配置如下： Core(config)accesslist 10 deny ip Core(config)interface po1 Core(configif)ip accseegroup in 4) 惡意 AP 檢測 ： 惡意 AP 是指在未獲得許可的情況下，擅自安裝的 AP。惡意 AP 以及關(guān)聯(lián)到此 AP 上的用戶都會對網(wǎng)絡(luò)安全造成威脅。在無線交換機(jī)上啟用惡意 AP 檢測功能并對它們采取反制措施。 5) 控制無線覆蓋范圍 ： 雖然無線校園的目的是提供一個大范圍的無縫覆蓋的無線接入網(wǎng)絡(luò)，但是不加控制的無線信號 發(fā)射可能會成為網(wǎng)絡(luò)的一大隱患 [8]。校園外的環(huán)境是不需要也不應(yīng)該被無線信號覆蓋的，否則可能 會導(dǎo)致許多有意或無意的網(wǎng)絡(luò)攻擊。可以通過減小 AP 發(fā)射功率和調(diào)整天線方向的方法來控制無線覆蓋范圍 。 網(wǎng)絡(luò)管理 如此為數(shù)眾多的 AP 如果都當(dāng)作獨(dú)立實體進(jìn)行管理，無疑是一件非常困難的事情。不僅需要知道每個 AP 的管理地址，還需要知道它們的物理位置和覆蓋區(qū)域。當(dāng) AP 出現(xiàn)故障時也不容易被發(fā)現(xiàn)，造成網(wǎng)絡(luò)性能的下降，所以需要一個網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來實時監(jiān)控這些 AP[12]。 H3C iMC 智能管理中心 ，可以提供全網(wǎng)無線資源的統(tǒng)一管理 。 iMC 可以 實時監(jiān)控校園無線接入網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況，如圖 311 所示。 還可以及時發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)中 的告警， 提高運(yùn)行質(zhì)量，見圖 312。通過告警查詢系統(tǒng)，可以發(fā)現(xiàn)告警來源，如圖 313 和 314 所示 。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 22 圖 311 iMC 性能監(jiān)控 圖 312 瀏覽告警 圖 313 選擇告警查詢條件 圖 314 定位告警來源 對于 AP 的所有配置都可以在無線交換機(jī)上操作， 發(fā)現(xiàn) iMAC 上的 AP 下線告警之后可以登陸無線交換機(jī)查看 AP 狀態(tài) ， 參考命令如下： WiFi[system] display wlan ap auto_wa2220_351 WiFi[system] display wlan ap all 在輸 入上述命令之后，在無線交換機(jī)上可以查看 AP 的工作狀態(tài)。 狀態(tài)為 RUN的表示運(yùn)行正常，狀態(tài)為 IDLE 的表示 AP 可能因為鏈路故障或者本身原因沒有正常工作 ，需要 繼續(xù) 排查原因。杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 23 4 無線 接入 網(wǎng)絡(luò)性能 測試 無線接入網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)除了需要詳細(xì)的設(shè)計規(guī)劃之外 ，還需要大量的實驗和調(diào)試，以驗證設(shè)計效果提高網(wǎng)絡(luò)性能。 由于無法找到 H3C 無線局域網(wǎng)設(shè)備，測試使用神州數(shù)碼 DCWL3000室內(nèi) AP代替。 DCWL3000功能 過于 簡單， 不支持多 SSID，不支持 VLAN 標(biāo)記，與 設(shè)計所用 H3C WA2220XAG 在功能上差距較大 ，不能實現(xiàn)“ Fit + AC”的集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 。 最終的 測試環(huán)境只能 模擬實現(xiàn)校園無線接入網(wǎng)部分功能。 測試說明 本次測試目的是 考察 無線 接入 網(wǎng)絡(luò) 的 基本接入功能和網(wǎng)絡(luò) 性能，參考指標(biāo) 分別是 ping 測試和 無線接入 系統(tǒng)的吞吐量 。測試搭建的有線局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為 2 層結(jié)構(gòu)， Cisco 3750 作為核心層， Cisco 2950 作為接入層， AP 接到 2950A 提供無線接入，見圖 41。這里的 AP 使用的是神州數(shù)碼 DCWL3000 室內(nèi) AP，支持 IEEE 。 使用的帶寬測試軟件為 NetIQ Chariot，軟件版本 。 C i s c o 3 7 5 02 9 5 0 A 2 9 5 0 BD C W L 3 0 0 0 A PH o s t BH o s t AF 1 / 0 / 1F 1 / 0 / 2F 0 / 2 4F 0 / 2 4F 0 / 2 圖 41 測試網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 測試過程 AP無線 接入功能測試 配置管理神州數(shù)碼 DCWL3000AP 可以通過兩種途徑：網(wǎng)管軟件 AP Manger和 web 頁面，兩種方式的操作效果相同，測試使用 AP Manger 配置 AP。 1) 安裝 AP Manger： 安裝比較簡單，只需要將安裝光盤放入光驅(qū)，根據(jù)提示安裝。 2) 啟動 AP Manger： 點擊“開始 程序 神州數(shù)碼 AP MangerAP Manger”，打開 AP Manger，管理界面如圖 42 所 示。 圖 42 AP Manger 管理界面 3) 安裝 AP： 將 AP 取出，安裝天線，接通電源，通過雙絞線連接至交換機(jī)F0/2 端口。 DCWL3000AP 上連口為 10M 半雙工以太口，上連接入交換機(jī)端口需要設(shè)置為相同的速率和雙工模式或者選擇自動協(xié)商的方式，見圖 43。如果端口速率不匹配會造成端口無法啟用，見圖 44。 圖 43 上連端口狀態(tài) 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 25 圖 44 更改速率后端口 down 用于管理 AP 的主機(jī)接到 F0/1。在網(wǎng)管軟件中點擊“設(shè)備 查找設(shè)備”，可以發(fā)現(xiàn)在同一廣播域中的所有神州數(shù)碼 AP 產(chǎn)品，見圖 45。 圖 45 搜索 AP 設(shè)備 4) 配置 AP： 選中設(shè)備之后，工具欄幾個主要的選項就可以使用了。從左往右的功能分別是：查找設(shè)備、配置 AP、重命名 AP、管理密碼、重啟 AP、固件升級。雙擊設(shè)備列表里的設(shè)備可以進(jìn)入 web 管理界面。 點擊“配置 AP”按鈕，見圖 46。在此界面中配置 AP 的 SSID、信道、傳輸速率、管理地址、加密方式和簡單的 MAC 地址過濾。為了測試 AP 功能，配置一個 SSID TEST，信道號 6。因為 DCWL3000AP 只符合 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率最高只支持 11Mbps。 圖 46 AP 配置界面 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 26 5) 客戶端 關(guān)聯(lián)到 AP： 在帶有無線網(wǎng)卡的計算機(jī)上搜索無線網(wǎng)絡(luò)，可以發(fā)現(xiàn)一個名為“ TEST”的無線網(wǎng)絡(luò)。雙擊該無線網(wǎng)絡(luò)，顯示已經(jīng)連接，正在獲取地址。因為在網(wǎng)絡(luò)中并沒有配置 DHCP 服務(wù)器，網(wǎng)卡不可能獲取到地址。查閱相關(guān)資料之后發(fā)現(xiàn)此型號 AP 不支持 DHCP 功能，但可以轉(zhuǎn)發(fā) DHCP 請求和響應(yīng)。 6) 配置 DHCP 服務(wù)器 ： 需要為無線接入主機(jī)和有線接入主機(jī)配置兩個不同的DHCP 地支池，因為只是用于測試直接在 Cisco 3750 上配置 DHCP 服務(wù)。有線主機(jī)使用 ，網(wǎng)關(guān) ；無線主機(jī)使用 ，網(wǎng)關(guān) ，配置見圖 47。 圖 47 DHCP 配置 7) 客戶端互通測試 ： 分別按照拓?fù)鋱D接入 Host A 和 Host B，都可以正常獲取地址， Host A 地址為 ， Host B 地址為 。 Host A 與 Host B 可以互 ping，實現(xiàn)無線接入功能，見圖 48 和 49。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 27 圖 48 Host B 獲取到地址 圖 49 Host B 可以 ping通 Host A 無線網(wǎng)絡(luò)吞吐量測試 在實現(xiàn)局域網(wǎng)基本無線接入功能之后 ，需要對無線接入系統(tǒng)的性能進(jìn)行測試。使用的帶寬測試軟件為 NetIQ Chariot，軟件版本 。 1) 安裝測試軟件 ： 完成測試需要在 Host A 和 Host B 上安裝 NetIQ Chariot 客戶端。 運(yùn)行 后，任務(wù)管理器中多了一個名為 endpoint 的進(jìn)程。 在發(fā)起測試的 Host B 上安裝控制端 IxChariot。 2) 運(yùn)行控制端 Chariot： 在 Host B 上 雙擊快捷方式打開軟件，見圖 410。 在主界面中點擊 “ New” 按鈕，接著點擊 “ ADD PAIR” 。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 28 圖 410 Chariot 控制界面 在 “ Add an Endpoint Pair” 窗口中輸入 Pair 名稱，然后在 Endpoint1 處輸入Host B 的 IP 地址 ，在 Endpoint2 處輸入 Host A IP 地址 ，見圖 411。 圖 411 設(shè)置界面 按 “ select script” 按鈕并選擇軟件內(nèi)置的 腳本 ，如圖 412 所示 。點擊主菜單中的 “ RUN” 啟動測量工作。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 29 圖 412 選擇腳本 3) 小包測試 (100K)，平均吞吐量 ，測試結(jié)果見圖 413。 圖 413 小包測試 結(jié)果 4) 大包測試 (1M)，平均吞吐量 ，測試結(jié)果見圖 414。 圖 414 大包測試 結(jié)果 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 30 5) 開啟 AP 廣播緩沖功能 ： 在 AP“高級”設(shè)置中開啟廣播緩沖功能，小包測試平均吞吐量 ，結(jié)果見圖 415。 圖 415 開啟 廣播緩沖 后測試結(jié)果 6) 模擬 兩 個主機(jī)共用信道情況 ： 在 AP 上開啟二 層隔離功能，在 Chariot 中創(chuàng)建兩個相同的 pair 同時運(yùn)行。 Pair1 平均吞吐量 ， pair2 平均吞吐量，總吞吐量 ，結(jié)果見圖 416。 圖 416 兩個 pair 情況 測試結(jié)果 測試 結(jié)論 在 AP 無線接入功能測試中， DCWL3000AP 可以提供基本的無線接入功能，并且可以在上連交換機(jī)端口上看到接入客戶端的 MAC 地址， 這對無線網(wǎng)絡(luò)故障排查有一定幫助， 見圖 417。但是在 AP 的管理上，管理配置軟件 AP Manger 只能掃描到同一個二層下的 AP。當(dāng) AP 與管理主機(jī)跨越三層時無法直接使用管理軟件杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 31 搜索到 AP，只能根據(jù) AP 的管理地址通過 web 方式登陸 ，見圖 418。如果大量部署此類 AP，在網(wǎng)絡(luò)管理上會存在難度。 圖 417 查看 MAC 表 圖 418 web 管理界面 在無線網(wǎng)絡(luò)吞吐量測試中， AP 支持 IEEE 標(biāo)準(zhǔn) ， 速率為 11Mbps。 除去 50%左右的 系統(tǒng)開銷，實際吞吐量理論值在 左右。 小包測試與大包測試的 結(jié)果顯示系統(tǒng)帶寬平均在 左右，與理論值相差較大。在開啟 AP 廣播緩沖功能后，系統(tǒng)吞吐量略有提高，達(dá)到 ，但是與理論值依然有差距，見圖 45。推測 神州數(shù)碼 DCWL3000 AP 本身的包處理能力不足是導(dǎo)致系統(tǒng)性能低下的原因 之一 。 由于無法測試環(huán)境中是否存在其他干擾信號，也不排除因為環(huán)境干擾因素導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降的可能性。 在模擬 兩 個主機(jī)共用無線信道的情況時，出現(xiàn)了信道競爭的情況，見圖 46。這與所采用 的 CSMA/CA 媒體訪問方式相符。此時，系統(tǒng)整體吞吐量依然與前幾次實驗接近 略有上升 ， 兩個進(jìn)程平分帶寬，系統(tǒng) 整體吞吐量