WLAN原理簡介(AP)弘浩明傳

弘浩明傳科技（北京）有限公司W(wǎng)LAN原理簡介(AP)弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07WLAN原理（802.11）簡介WLAN發(fā)展及原理802.11a/b/g/n協(xié)議802.11a/b/g/n相關(guān)技術(shù)弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07無線網(wǎng)絡及有線網(wǎng)絡區(qū)別無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetworks，簡稱WLAN）WLAN是利用無線射頻技術(shù)實現(xiàn)快速接入以太網(wǎng)的技術(shù)。是一種相當便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻(RadioFrequency；RF)的技術(shù)，取代傳統(tǒng)的雙絞銅線所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡，使得無線局域網(wǎng)絡能利用簡單的存取架構(gòu)，讓用戶通過它達到信息隨身化的理想境界。無線局域網(wǎng)是固定局域網(wǎng)的一種延伸。沒有線纜限制的網(wǎng)絡連接。對用戶來說是完全透明的，與有線局域網(wǎng)一樣。弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-071990年IEEE802標準化委員會成立IEEE802.11WLAN標準工作組。IEEE802.11（別名：WirelessFidelity，Wi-Fi，無線保真）是在1997年6月由大量的局域網(wǎng)以及計算機專家審定通過的標準，該標準定義物理層和媒體訪問控制(MAC)規(guī)范。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘柼卣骱驼{(diào)制，定義了兩個RF傳輸方法和一個紅外線傳輸方法。目前常見的協(xié)議：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a。未來發(fā)展，IEEE802.11n。無線網(wǎng)絡發(fā)展約有20年歷程。WLAN原理介紹弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07IEEE802.11a1999年，IEEE802.11a標準制定完成，該標準規(guī)定WLAN工作頻段在5.725-5.850GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到54Mbps/72Mbps(Turbo),傳輸距離控制在10-100米。該標準也是IEEE802.11的一個補充，擴充了標準的物理層，采用正交頻分復用（OFDM）的獨特擴頻技術(shù)。IEEE802.11a標準是IEEE802.11b的后續(xù)標準，其設計初衷是取代802.11b標準，然而，工作于2.4GHz頻帶是不需要執(zhí)照的，該頻段屬于工業(yè)、教育、醫(yī)療等專用頻段，是公開的；而工作于5.725-5.850GHz頻帶需要執(zhí)照的。而且IEEE802.11a卡片價格昂貴也大大的限制了該技術(shù)的發(fā)展一些公司更加看好當時最新混合標準――IEEE802.11g。WLAN各協(xié)議標準簡介弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07IEEE802.11b1999年9月IEEE802.11b被正式批準，該標準規(guī)定WLAN工作頻段在2.4-2.4835GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到11Mbps,傳輸距離控制在50-150英尺。該標準是對IEEE802.11的一個補充，采用補償編碼鍵控調(diào)制方式，采用點對點模式和基本模式兩種運作模式，在數(shù)據(jù)傳輸速率方面可以根據(jù)實際情況在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps等不同速率間自動切換，它改變了WLAN設計狀況，擴大了WLAN的應用領(lǐng)域。IEEE802.11b已成為主流的WLAN標準，被多數(shù)廠商所采用，所推出的產(chǎn)品廣泛應用于辦公室、家庭、賓館、車站、機場等眾多場合，但是由于許多WLAN新標準的出現(xiàn)，IEEE802.11a和IEEE802.11g更是倍受業(yè)界關(guān)注。WLAN各協(xié)議標準簡介弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07IEEE802.11g802.11a與802.11b兩個標準都存在著缺陷，802.11b的優(yōu)勢在于價格低廉,但速率較低（最高11Mbps）；而802.11a優(yōu)勢在于傳輸速率快（最高54Mbps）且受干擾少，但價格相對較高。目前最流行的IEEE802.11g認證標準,該標準提出擁有IEEE802.11a的傳輸速率，安全性較IEEE802.11b好，采用2種調(diào)制方式，含802.11a中采用的OFDM與IEEE802.11b中采用的CCK，做到與802.11a和802.11b兼容。IEEE802.11g標準的誕生到流行，無論對用戶還是對整個業(yè)界都是一個推動，它將把無線局域網(wǎng)的性能提升到一個新的高度，同時降低構(gòu)建網(wǎng)絡的成本。WLAN各協(xié)議標準簡介弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07IEEE802.11n為了實現(xiàn)高帶寬、高質(zhì)量的WLAN服務，使無線局域網(wǎng)達到以太網(wǎng)的性能水平，802.11n應運而生。在傳輸速率方面，802.11n可以將WLAN的傳輸速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps提高到108Mbps，甚至高達500Mbps。這得益于將MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復用)技術(shù)相結(jié)合而應用的MIMOOFDM技術(shù)，這個技術(shù)不但提高了無線傳輸質(zhì)量，也使傳輸速率得到極大提升。在覆蓋范圍方面，802.11n采用智能天線技術(shù)，通過多組獨立天線組成的天線陣列，可以動態(tài)調(diào)整波束，保證讓WLAN用戶接收到穩(wěn)定的信號，并可以減少其它信號的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴大到好幾平方公里，使WLAN移動性極大提高。WLAN各協(xié)議標準簡介弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07標準802.11b802.11g802.11a網(wǎng)絡拓撲adhoc,InfrastructureLLC協(xié)議802.2LLCMAC協(xié)議802.11MAC：CSMA/CA(DCF和PCF(可選)，RTS/CTS)安全機制IEEE802.11WEP協(xié)議、WPA、WPA2工作頻段2.4GHz，ISM頻段(83.5MHz)5GHz，UNII頻段(300MHz)抗干擾通信機制DSSS/FHSS/IRDSSS(CCK)，OFDMOFDM信道帶寬FHSSDSSS14個信道，每個20MHz20MHz,16.6MHz(-3dB)75個信道，每個1MHz14個信道，每個22MHz調(diào)制方式GFSKBPSK/QPSKBPSK,QPSK,16-QAM,64-QAMBPSK,QPSK,16-QAM,64-QAM數(shù)據(jù)速率1,2,5,11Mbps1,2,5,11Mbps1,2,5,11Mbps/6,9,12,18,24,36,48和54Mbps6,9,12,18,24,36,48和54Mbps編碼CCITTCRC-1/6卷積碼，碼率1/2，2/3，3/4K=7卷積碼，碼率1/2，2/3，3/4發(fā)射功率20±2dBm18±2dBm覆蓋范圍室內(nèi)：150m；室外：300m室內(nèi)：50m室外：150mWLAN各協(xié)議標準比較弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07各協(xié)議之間的參數(shù)對比標準號IEEE802.11bIEEE802.11aIEEE802.11gIEEE802.11n標準發(fā)布時間1999年9月1999年9月2003年6月2009年9月工作頻率范圍2.4－2.4835GHz5.150－5.350GHz5.475－5.725GHz5.725－5.850GHz2.4－2.4835GHz2.4－2.4835GHz5.150－5.850GHz非重疊信道數(shù)324315最高速率（Mbps）115454300-600實際吞吐量（Mbps）62424①100以上受干擾機率高低高低環(huán)境適應性差較好好很好調(diào)制方式CCK/DSSSOFDMCCK/OFDMMIMO/OFDM兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/b/g/n覆蓋范圍室內(nèi)：150m室外：300m室內(nèi)：50m室外：150m室內(nèi)：150m室外：300m室內(nèi)：150m室外：300m弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-072.4GHz頻段中，1、6、11為三個互不干擾的信道5.8GHz頻段中，有五個互不干擾的信道IEEE802.11a/b/g的信道劃分-1弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07信道標號中心頻率信道低端/高端頻率12412MHz2401/2423MHz22417MHz2406/2428MHz32422MHz2411/2433MHz42427MHz2416/2438MHz52432MHz2421/2443MHz62437MHz2426/2448MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz2441/2463MHz102457MHz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHzIEEE802.11a/b/g的信道劃分-2弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07802.11a的工作頻段在5.8GHz(5.725GHz-5.850GHz)可用帶寬為125MHz，劃分為5個信道，每個信道帶寬為20MHz5.8GHz頻段WLAN信道配置頻率表信道中心頻率(MHz)信道低端/高端頻率157455735/5755257655755/5775357855775/5795458055795/5815558255815/5835IEEE802.11a/b/g的信道劃分-3弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07WLAN業(yè)務部署特點1WLAN使用開放授權(quán)的2.4G和5.8G頻段2.4122.4172.4222.4272.4322.4372.4422.4472.4522.4572.4622.4672.4722.484每個信道寬度為22MHz相鄰信道的中心頻點間隔5MHz相鄰的多個信道存在頻率重疊(如1信道與2、3、4、5信道有頻率重疊)整個頻段內(nèi)只有3個（1、6、11）互不干擾信道弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07WLAN業(yè)務部署特點2在5GHz頻段以5M為步進劃分信道，信道編號n=(信道中心頻率GHz－5GHz)*1000/5。在中國802.11a工作在5.725－5.850GHz頻段的5個信道，操作信道號分別為：149、153、157、161、165弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07Ch12Ch8Ch13Ch3Ch7Ch7Ch1Ch6Ch11Ch13Ch8Ch2Ch7Ch3Ch13Ch2Ch12Ch3Ch8Ch2Ch12合理頻道規(guī)劃提供全面覆蓋多個AP能共存于同一區(qū)域IEEE802.11a/b/g信道頻譜劃分弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07WLAN系統(tǒng)可用的安全及加密技術(shù)OPEN開放系統(tǒng)WEP加密WPA/WPA2加密WAPI加密802.11i認證802.1x認證802.11i及WAPI混合加密IEEE802.11a/b/g的部分安全策略弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07載波監(jiān)測多路訪問/沖突防止CSMA/CA802.11WLAN系統(tǒng)主要通道共享機制是載波監(jiān)測多路訪問/沖突防止(CSMA/CA)。實際上，CSMA/CA是一種“先聽后講”方案，由一個接入點和所有相關(guān)客戶端組成的基本業(yè)務組(BSS)中的每個節(jié)點都先偵聽，如果通道空閑，則每個客戶機開始對一個內(nèi)部倒計時定時器進行計時，當定時器到零時，節(jié)點就可以發(fā)送信號。還有一些其它特性可以保證倒計時定時器的設置是隨機的，這樣可以減少(但不可能消除)產(chǎn)生沖突的可能性。多種調(diào)制解調(diào)方式IEEE802.11ｇ規(guī)定了采用OFDM/OFDM必選的調(diào)制方式，為了保障與IEEE802.11b兼容也可采用CCK/OFDM的可選調(diào)制方式。弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07從網(wǎng)絡邏輯結(jié)構(gòu)上來看，IEEE802．11只定義了物理層及MAC子層。MAC層提供對共享無線介質(zhì)的競爭使用和無競爭使用，具有無線介質(zhì)訪問、網(wǎng)絡連接、數(shù)據(jù)驗證和保密等功能。物理層為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，實現(xiàn)比特流的透明傳輸，所傳數(shù)據(jù)單位為比特。物理層定義了通信設備與接口硬件的機械、電氣功能和過程的特性，用以建立、維持和釋放物理連接。物理層由三部分組成：物理層管理層、物理層會聚協(xié)議（PLCP）和物理介質(zhì)依賴子層（PMD）。802.11g技術(shù)幀結(jié)構(gòu)及技術(shù)細節(jié)弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07802.1X認證原理弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07802.1X認證過程申請者發(fā)起認證請求給APAP發(fā)出請求幀給申請者要求用戶名申請者將用戶名通過數(shù)據(jù)幀給AP,AP封包處理后轉(zhuǎn)給認證服務器認證服務器找到用戶名對應的口號信息，用隨即生成的加密字對其加密，同時將加密字通過AP傳給申請者客戶端用加密字對口號進行加密，通過AP轉(zhuǎn)給認證服務器認證服務器對證書進行對比，準許用戶登陸服務器弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07802.11i認證過程首先要在認證服務器上安裝客戶端認證證書，根證書及客戶證書在STA上安裝根證書及客戶端證書，發(fā)起EAP認證申請者將用戶名通過數(shù)據(jù)幀給AP,AP封包處理后轉(zhuǎn)給認證服務器認證服務器找到用戶名對應的口號信息，用隨即生成的加密字對其加密，同時將加密字通過AP傳給申請者11客戶端用加密字對口號進行加密，通過AP轉(zhuǎn)給認證服務器認證服務器對兩個加密后的口令信息進行對比，如果相同就認為是合法用戶，反饋認證通過的信息，并向AP發(fā)出打開端口的指令，允許申請者通過端口訪問網(wǎng)絡漫游弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07漫游指的是從一個AP將關(guān)聯(lián)切換到另外一個AP關(guān)聯(lián)，讓無線連接在客戶端移動時保持的過程。漫游過程完全是由無線客戶端驅(qū)動程序（而不是AP）驅(qū)動的，漫游的臨界點，目前沒有統(tǒng)一標準，均是由各網(wǎng)卡廠家自行定義。被動掃描——只偵聽來自可用AP的802.11信標；主動掃描——主動發(fā)送802.11探針請求幀來查詢可用AP傳統(tǒng)意義上的漫游，并不支持第3層漫游。WLAN的熱點詞匯弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-073G+WFITAP融合WAPIIPv6管理11nWLAN發(fā)展歷程弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07FITAP+無線控制器FATAP+無線網(wǎng)關(guān)FATAP無線專網(wǎng)FAT與FITAP組網(wǎng)對比弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07FITAP的工作原理弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07FITAP被設計為無需接觸他就能對其進行配置，他工作的必要條件是必須找到一個無線控制器（AC）并獲得所有的配置參數(shù)。FITAP啟動的過程：1）FITAP從DHCP服務器獲取一個ip地址；2）FITAP獲悉所有可用的AC地址；3）FITAP向其AC地址列表中的第一個AC發(fā)送加入請求信息。如果該AC沒有應答，將嘗試下一個AC。AC接受FITAP時，將向FITAP發(fā)回加入應答信息；FITAP的工作原理（續(xù)）弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-074）AC將FITAP上報的信息（所屬廠商、設備型號、硬件版本，這3個信息是必要信息）進行比較，如果不同，則向FITAP發(fā)回不允許加入AC的應答；如果相同，則向FITAP發(fā)回允許加入AC的應答信息（主要包括AP版本等信息）；5）FITAP根據(jù)AC的應答信息，判斷是否需要升級版本，如果不需要，則進入AC配置FITAP狀態(tài)；如果需要，則進入FITAP版本升級狀態(tài)。6）FITAP與AC建立一條不加密的CAPWAP隧道和一條加密的CAPWAP隧道，前者是用于傳輸管理數(shù)據(jù)流，后者用于傳輸無線客戶端的數(shù)據(jù)。思考：FITAP加入AC的幾個必要條件？故障定位的手段。FITAP發(fā)現(xiàn)AC的方式弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07從上頁的第2步中，F(xiàn)ITAP可以使用下面任何一種方式來得到AC的ip地址1）廣播發(fā)現(xiàn)——FITAP使用ip子網(wǎng)廣播地址廣播一條加入請求信息，當且僅當瘦AP和AC在同一個二層子網(wǎng)中，這種方式才管用。2）DHCPoption發(fā)現(xiàn)——在DHCPserver上配置option60或者43選項，添加AC的ip地址列表。3）DNS發(fā)現(xiàn)——在DHCPserver上配置域名選項，DNSserver上配置域名與ip地址對應關(guān)系，F(xiàn)ITAP以獲取的域名向DNS解析，通過DNS解析得到AC的ip地址。AP發(fā)現(xiàn)AC的各種方式的優(yōu)先級弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07AP在DHCP過程中，最優(yōu)選擇帶有option60的dhcpoffer報文，option43次之，最后是任意offer。從上述AP獲取ip地址的優(yōu)先級，可以得出發(fā)現(xiàn)AC的優(yōu)先級順序。Option60方式是為了應付網(wǎng)絡中可能存在多個DHCPserver的實際環(huán)境，在開局中優(yōu)先使用。思考：為什么option43不能應付多個DHCPserver環(huán)境？Option43是業(yè)界通用的方式，下發(fā)一個AC地址（如10.1.1.1）的格式是16進制：80040A010101，下發(fā)兩個AC地址（10.1.1.111.1.1.1）的格式是80080A0101010B010101后續(xù)：故障定位的手段FITAP的數(shù)據(jù)流模式（1）弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07（1）本地數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)AC只對FITAP進行管理和控制，并不發(fā)起和FITAP的隧道連接，所有的用戶數(shù)據(jù)通過本地網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)。此種方式下，本地用戶數(shù)據(jù)交換無需通過AC進行集中交換，減少了網(wǎng)絡流量迂回。此模式適用于FITAP到AC是二層網(wǎng)絡環(huán)境或者流量大的環(huán)境。FITAP的數(shù)據(jù)流模式（2）弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07（2）集中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)FITAP和AC間通過專用的數(shù)據(jù)隧道進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，