【正文】 ..................................................... 28 1 1 緒論 無線局域 網(wǎng)的背景 說到無線網(wǎng)絡(luò)的歷史起源，可能比各位想像的還要早。他們研發(fā)出了一套無線電傳輸科技，并且采用相 當(dāng)高強(qiáng)度的加密技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)讓許多學(xué)者得到了靈感，在 1971 年時(shí)，夏威夷大學(xué)（ University of Hawaii）的研究員創(chuàng)造了第一個(gè)基于封包式技術(shù)的無線電通訊網(wǎng)絡(luò)，這被稱作 Aloh 的網(wǎng)絡(luò)，可以算是相當(dāng)早期的無線局域網(wǎng)絡(luò)（ WLAN）。從這時(shí)開始，無線網(wǎng)絡(luò)可說是正式誕生了。無線局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。通俗地說，無線局域網(wǎng)（ Wireless Localarea Network， WLAN）就是在不采用傳統(tǒng)纜線的同時(shí)，提供以太網(wǎng)或者令牌網(wǎng)絡(luò)的功能。但有線網(wǎng)絡(luò)在某些場合要受到布線的限制：布線、改線工程量大；線路容易損壞；網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)不可移動(dòng)。無線局域網(wǎng) 就 是 為了 解決有線網(wǎng)絡(luò)以上問題而出現(xiàn) 的。無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達(dá)到 11Mbps，傳輸距離可遠(yuǎn)至 20km 以上。 建設(shè) 無線局域 網(wǎng)的意義 一般在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，施工周期最長、對(duì)周邊環(huán)境影響最大的，就是網(wǎng)絡(luò)布線施工工程。而無線局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢(shì)就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量，一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn) AP(Access Point)設(shè)備，就可建立覆蓋整個(gè)建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。而一旦無線局域網(wǎng)建成后，在無線網(wǎng)的信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個(gè)位置都可以接入網(wǎng)絡(luò) 由于有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性，這就要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡可能地考慮未來發(fā)展的需要，這就往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)大量利用率較低的信息點(diǎn)。 無線局域網(wǎng)有多種配置方式，能夠根據(jù)需要靈活選擇。由于無線局域網(wǎng)具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā) 展十分迅速。 設(shè)計(jì)無線局域網(wǎng)的內(nèi)容 本案要設(shè)計(jì)的圖書館無線局域網(wǎng)，是建立在校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上的，校園網(wǎng)是由一大堆各種各樣的硬件設(shè)備和五花八門的軟件系統(tǒng)、綜合布線系統(tǒng)所組成的。但是，校園網(wǎng)絕不僅僅 是一大堆硬件與軟件的簡單堆砌。 圖書館無線局域網(wǎng)，館內(nèi) WLAN 基本構(gòu)成：無線路由器。 接入點(diǎn)所執(zhí)行的功能與有線網(wǎng)絡(luò)中的集線器類似。無線路由連接，所有無線節(jié)點(diǎn)都與“訪問節(jié)點(diǎn)”連接，由訪問節(jié)點(diǎn)承擔(dān)無線通信的管理及與有線 3 網(wǎng)絡(luò)橋接的工作。這種方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單易維護(hù)。單臺(tái)計(jì)算機(jī)可通過無線接入點(diǎn)接入局域網(wǎng)，也可以通過無線接入點(diǎn)互聯(lián)兩個(gè)局域網(wǎng)。桌面PC 可以根據(jù)需要在設(shè)施內(nèi)的任何地方進(jìn)行重新部署，可以被放置在不可能進(jìn)行或不適于進(jìn)行布線的地方。 設(shè)計(jì)無線局域網(wǎng)主要任務(wù) 作為一個(gè)大學(xué) ，圖書館作為學(xué)校重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，需要提供多種類型的網(wǎng)絡(luò)資源服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)的出口帶寬和內(nèi)部帶寬要求都很高，同時(shí)也需要良好的擴(kuò)充性能。 新圖書館分為 5 樓層，布有多個(gè)綜合圖書室，電子閱覽室，電子閱覽室可以用有線實(shí)現(xiàn)，圖書各層中央大廳和學(xué)生活動(dòng)中心采用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)覆蓋。要求比較 好的滿足了館內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行需求。 2 無線局域網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí) 無線局域網(wǎng)的組成 無線局域網(wǎng)由無線網(wǎng)卡、無線接入點(diǎn) (AP)、計(jì)算機(jī)和有關(guān)設(shè)備組成，采用單元結(jié)構(gòu)，每個(gè)單元稱為一個(gè)基本服務(wù)組 (BSS)， BSS 的組成有三種方式： （ 1） 集中控制方式。 （ 2） 分布對(duì)等式。 4 （ 3） 集中控制方式與分布對(duì)等式相結(jié)合的方式。骨干網(wǎng)可以是有線網(wǎng)，也可以是無線網(wǎng)。常用于固定的、 要聯(lián)網(wǎng)的兩個(gè)位置之間。 （ 2）點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)型。由于中心使用全向天線，設(shè)備調(diào)試相對(duì)容易。 （ 3）混合型。組建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可綜合使用多種方式。其中光波包括紅外線和激光，紅外線和激光易受天氣影響，也不具備穿透能力，故難以實(shí)際應(yīng)用。特別是 20 世紀(jì) 90 年代以來，美國幾家公司發(fā)展了一種新型民用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是以微波頻段為媒介，采用直序擴(kuò)展頻譜（ DSSS）或跳頻方式（ FH）發(fā)射的傳輸技術(shù)，并以此技術(shù)作為發(fā)射、接收機(jī)，遵照 IEEE 以太網(wǎng)協(xié)議，開發(fā)了整套的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。所以它具有傳輸速率高、發(fā)射功率小、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。其通信距離和覆蓋范圍視所選用的天線不同而有所差異：定向傳送可達(dá) 5～ 40 公里；室外的全向天線可覆蓋 10～ 15 公里的半徑范圍；室內(nèi)全向天線可覆蓋最大半徑 250 米的 5000 平方米范圍。 5 微波擴(kuò)頻通信 擴(kuò)展頻譜通信（ Spread Spectrum Communication）簡稱擴(kuò)頻通信。增加帶寬可以在較低的信噪比情況下以相同的信息傳輸率來可靠地傳輸信息，甚至在信號(hào)被噪聲淹沒的情況下，只要相應(yīng)地增加信號(hào)帶寬，仍然能夠保持可靠的通信，也就是可以用擴(kuò)頻方法以寬帶傳輸信息來換取信噪比上的好處。 擴(kuò)頻通信技術(shù)在發(fā)射端以擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在接收端以相關(guān)解調(diào)技術(shù)收取信息，這一過程使其具有許多優(yōu)良特性，如抗干擾能力強(qiáng)；隱蔽性強(qiáng)，保密性好；多址通信能力強(qiáng)；抗多徑干擾能力強(qiáng)；且有較好的安全機(jī)制。目前使用最多、最典型的擴(kuò)頻工作方式是直擴(kuò)式（ DSSS 方式），在無線網(wǎng)絡(luò)的通信中，就是采用這種方式工作的。無線局域網(wǎng)可采取不同的方式來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。 （ 1）網(wǎng)橋連接型：不同的局域網(wǎng)之間互聯(lián)時(shí)，由于物理上的原因，若采取有線方式不方便．則可利用無線網(wǎng)橋的方式實(shí)現(xiàn)二者的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，無線網(wǎng)橋不僅提供二者之間的物理與數(shù)據(jù)鏈路層的連接，還可為兩個(gè)網(wǎng)的用戶提供較高層的路由與協(xié)議轉(zhuǎn)換。各移動(dòng)站不僅可以通過交換中心自行組網(wǎng)，還可以通過廣域網(wǎng)與遠(yuǎn)地站點(diǎn)組建自己的工作網(wǎng)絡(luò)。在該結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的 WUN，可采用類似于交換型以太網(wǎng)的工作方式，要求 Hub 具有簡單的網(wǎng)內(nèi)交換功能。此結(jié)構(gòu)的無線局域網(wǎng)一般使用公用廣播信道， MAC 層采用 C5MA 類型的多址接入?yún)f(xié)議。大多數(shù)情況下 ，無線局域網(wǎng)是有線局域網(wǎng)的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展，在這種結(jié)構(gòu)中，多個(gè) AP 通過線纜連接到有線局域網(wǎng)，以使無線用戶能訪問網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分。 標(biāo)準(zhǔn) IEEE 無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制訂是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)里程碑。另外，該標(biāo)準(zhǔn)促使核心設(shè)備執(zhí)行單芯片解決方案，降低了無線局域網(wǎng)的造價(jià)。它是無線局域網(wǎng)目前最常用的傳輸協(xié)議，各個(gè)公司都有基于該標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)卡產(chǎn)品。 標(biāo)準(zhǔn)采用一種新的調(diào)制技術(shù)，使得傳輸速率能根據(jù)環(huán)境變化，速度最高可達(dá)到 11Mbit/s，滿足了日常的傳輸要求。 藍(lán)牙 藍(lán)牙（ IEEE ）是一項(xiàng)最新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于 來說，它的出現(xiàn)不是為了競爭而是相互補(bǔ)充。 家庭網(wǎng)絡(luò) HomeRF HomeRF 主要為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，是 IEEE 與 DECT（數(shù)字無繩電話標(biāo)準(zhǔn)）的結(jié)合，旨在降低語音數(shù)據(jù)成本。但目前 HomeRF 傳輸速率只有 1 Mbit/s～ 2 Mbit/s， FCC建議增加到 10 Mbit/s。它的主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、功率低，適合設(shè)備移動(dòng)的需要；傳輸速率高，可達(dá)16Mbit/s；成本低，應(yīng)用普遍。但是， IrDA 也有其不盡如人意的地方。這在兩個(gè)設(shè)備之間是容易實(shí)現(xiàn)的，但在多個(gè)設(shè)備間就必須彼此調(diào)整位置和角度，這是 IrDA 的致命弱點(diǎn)。 總地來講， IEEE 系列標(biāo)準(zhǔn)比較適于辦公室中的企業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)， HomeRF 較適用于家庭中移動(dòng)數(shù)據(jù) /語音設(shè)備之間的通信，而藍(lán)牙技術(shù)和 IrDA 則可以應(yīng)用于任何可以用無線方式替代線纜的場合。 無線局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn) 無線局域網(wǎng)利用電磁波在空氣中發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，而無需線纜介質(zhì)。它是對(duì)有線聯(lián)網(wǎng)方式的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展，使網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)具有可移動(dòng)性，能快速方便地解決使用有線方式不易實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通問題。一般在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，施工周期最長、對(duì)周邊環(huán)境影響最大的，就是網(wǎng)絡(luò)布線施工工程。而無線局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢(shì)就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量，一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)AP(Access Point)設(shè)備，就可建立覆蓋整個(gè)建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。 在有線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制。 （ 3）經(jīng)濟(jì)節(jié)約。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出了設(shè)計(jì)規(guī)劃，又要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造 ,而無線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生。無線局域網(wǎng)有多種配置方式，能夠根據(jù)需要靈活選擇。由于無線局域網(wǎng)具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，所以發(fā)展十分迅速。 3 無線局域網(wǎng)的安全問題 當(dāng)有關(guān) 的連線對(duì)等保密 (WEP)協(xié)議安全系統(tǒng)易于受到攻擊的報(bào)告發(fā)表時(shí)，無線局域網(wǎng)市場因?yàn)榘踩珕栴}而開始降溫。無線局域網(wǎng)的安全性問題表現(xiàn)為如下幾個(gè)方面。許多有線局域網(wǎng)為每個(gè)用戶配備專門交換端口，即使是經(jīng)認(rèn)證的內(nèi)部用戶，也無法越權(quán)訪問，更不用說外部攻擊者了。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)的這些差別，導(dǎo)致無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)的安全性不在一個(gè)水準(zhǔn)。但 WEP 也不能完全保證加密傳輸?shù)挠行?，它不具備認(rèn)證、訪問控制和完整性校驗(yàn)功能。 WEP 協(xié)議本身存在漏洞，它采用 RC4 序列密碼算法，即運(yùn)用共享密鑰將來自偽隨機(jī)數(shù)據(jù)產(chǎn)生器的數(shù)據(jù)生成任意字節(jié)長序列，然后將數(shù)據(jù)序列與明文進(jìn)行異或處理，生成加密文本。使用 窮舉法，一個(gè)黑客在數(shù)小時(shí)內(nèi)即可將 40bit 密鑰攻破；而若采用 128 位密鑰則不太可能被 攻 9 破 (時(shí)間太長 )。為此，在 WEP 中嵌入了 24 bit 初始向量 (IV)， IV 值隨每次傳輸?shù)男畔兏?，并附加在原始共享密鑰后面，以最大程度減小密鑰相同的概率，進(jìn)而降低密鑰被攻破的危險(xiǎn)。 分兩個(gè)步驟對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)證。這種聯(lián)合處理步驟為系統(tǒng)增加了一定的安全性。 與實(shí)現(xiàn) WEP 加密一樣，認(rèn)證步驟依賴于 RC4 加密算法。這樣只需獲取兩類數(shù)據(jù)幀 ——質(zhì)詢幀和成功響應(yīng)幀，攻擊者便可輕易推導(dǎo)出用于解密質(zhì)詢密碼的密鑰串。但完整性校驗(yàn)是基于循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC)機(jī)制進(jìn)行的，很多數(shù)據(jù)鏈接協(xié)議都使用 CRC，它不依賴于加密密鑰，因而攻擊者很容易繞過加密驗(yàn)證過程。 一旦經(jīng)過適當(dāng)認(rèn)證和客戶端關(guān)聯(lián) ，用戶便能完全進(jìn)入無線網(wǎng)。 以及 WEP 機(jī)制很少提及增強(qiáng)訪問控制問題。但 MAC地址必須以明文形式傳輸，因而無線協(xié)議分析器很容易拾取這類數(shù)據(jù)。 10 4 無 線局域網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案題目 某大學(xué)，已經(jīng)建立了較為完善的有線網(wǎng)絡(luò)，校園網(wǎng)設(shè)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理中心，這個(gè)管理中心設(shè)在校本部特定的一幢樓房里，網(wǎng)管中心設(shè)有文件服務(wù)器、電子郵件服務(wù)器、打印服務(wù)器和磁盤服務(wù)器?？紤]辦公自動(dòng)化，校辦公室配有高級(jí)打印機(jī)、傳真機(jī)和可視電話，各個(gè)工作站均配有打印機(jī)。新建的圖書館占地 15000 多平方米，一共有五層。 為了更好地實(shí)現(xiàn)圖書館數(shù)字化、自動(dòng)化，構(gòu)建更方便于讀者使用的圖書館，圖書館網(wǎng)絡(luò)必須實(shí)現(xiàn)更簡單易用、更高性價(jià)比，可以實(shí)現(xiàn)集中管理、資源共享，要體現(xiàn)管理的方便性、安全性、高效率等特點(diǎn)。 方案設(shè)計(jì)要求 （ 1）能實(shí)現(xiàn)圖書管理員對(duì)圖書的管理。 （ 3）能實(shí)現(xiàn)無線連接對(duì)全校的局域網(wǎng)互聯(lián) 。 （ 5）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)合理、網(wǎng)絡(luò)工作要可靠、造價(jià)要合理。 （ 7）網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充性靈活 設(shè)計(jì)內(nèi)容 （ 1）論述你的方案觀點(diǎn)。 （ 3）畫出完整的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 （ 4）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，提出你設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)安裝那些軟件。 （ 2）訪問外部網(wǎng)絡(luò) 包括電子圖書資源。無線局域網(wǎng)的組成包括無線網(wǎng)卡和無線接入點(diǎn)。利用無線接入點(diǎn)來支持移動(dòng)終端的移動(dòng)和漫游。對(duì)于客戶端 , 無線網(wǎng)卡作為無線網(wǎng)絡(luò)的接口實(shí)現(xiàn)與無線網(wǎng)絡(luò)的連接。無線接入點(diǎn)的作用是完成無線網(wǎng)和有線網(wǎng)之間的橋接。同時(shí)可加上外接增益天線 , 使漫游覆蓋距離到達(dá)更遠(yuǎn)、信號(hào)更強(qiáng)。讀者進(jìn)入圖書館后 , 由館員為其進(jìn)行簡單的設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)。對(duì)于沒有自帶筆記本電腦的讀者 , 圖書館也可向他們提供手提電腦的租借服務(wù)。指導(dǎo)讀者如何檢索存儲(chǔ)在服務(wù)器中的情報(bào)信息資源和書目記錄。 網(wǎng)絡(luò)高性能需求 無線局域網(wǎng)雖可以免除龐雜的有線連接 ,采用公共的電磁波作載體 。無線局域網(wǎng)可以彌補(bǔ)有線網(wǎng)絡(luò)的不足，使得圖書館信息化服務(wù)更完善，二者并不是技術(shù)競爭 ,而是技術(shù)互補(bǔ) ,互為完善，拓展網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍。 通過無線局域網(wǎng)讀者即可通過帶有無線網(wǎng)卡的筆記本電腦接入圖書館局域網(wǎng) ,從而方便地訪問圖書館的各種網(wǎng)絡(luò)信息資源。無線網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋圖書館閱覽室內(nèi)和室外樓道走廊等空曠地區(qū) ,讀者可以不進(jìn)閱覽室也能 找到自己想要的信息資源。無線網(wǎng)絡(luò)則可使館區(qū)內(nèi)的讀者通過無線網(wǎng)卡連接到圖書館網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,查詢圖書館發(fā)布的各種圖書消