WLAN原理簡(jiǎn)介(AP)弘浩明傳

弘浩明傳科技（北京）有限公司W(wǎng)LAN原理簡(jiǎn)介(AP)弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07WLAN原理（802.11）簡(jiǎn)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)及有線網(wǎng)絡(luò)區(qū)別無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetworks，簡(jiǎn)稱WLAN）WLAN是利用無(wú)線射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速接入以太網(wǎng)的技術(shù)。是一種相當(dāng)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(luò)，使得無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡(jiǎn)單的存取架構(gòu)，讓用戶通過(guò)它達(dá)到信息隨身化的理想境界。無(wú)線局域網(wǎng)是固定局域網(wǎng)的一種延伸。沒(méi)有線纜限制的網(wǎng)絡(luò)連接。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)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(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)成立IEEE802.11WLAN標(biāo)準(zhǔn)工作組。IEEE802.11（別名：WirelessFidelity，Wi-Fi，無(wú)線保真）是在1997年6月由大量的局域網(wǎng)以及計(jì)算機(jī)專家審定通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義物理層和媒體訪問(wèn)控制(MAC)規(guī)范。物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘?hào)特征和調(diào)制，定義了兩個(gè)RF傳輸方法和一個(gè)紅外線傳輸方法。目前常見(jiàn)的協(xié)議：IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11a。未來(lái)發(fā)展，IEEE802.11n。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)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(biāo)準(zhǔn)制定完成，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定WLAN工作頻段在5.725-5.850GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到54Mbps/72Mbps(Turbo),傳輸距離控制在10-100米。該標(biāo)準(zhǔn)也是IEEE802.11的一個(gè)補(bǔ)充，擴(kuò)充了標(biāo)準(zhǔn)的物理層，采用正交頻分復(fù)用（OFDM）的獨(dú)特?cái)U(kuò)頻技術(shù)。IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11b的后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計(jì)初衷是取代802.11b標(biāo)準(zhǔn)，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(kāi)的；而工作于5.725-5.850GHz頻帶需要執(zhí)照的。而且IEEE802.11a卡片價(jià)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(dāng)時(shí)最新混合標(biāo)準(zhǔn)――IEEE802.11g。WLAN各協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)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(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定WLAN工作頻段在2.4-2.4835GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到11Mbps,傳輸距離控制在50-150英尺。該標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)IEEE802.11的一個(gè)補(bǔ)充，采用補(bǔ)償編碼鍵控調(diào)制方式，采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式和基本模式兩種運(yùn)作模式，在數(shù)據(jù)傳輸速率方面可以根據(jù)實(shí)際情況在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps等不同速率間自動(dòng)切換，它改變了WLAN設(shè)計(jì)狀況，擴(kuò)大了WLAN的應(yīng)用領(lǐng)域。IEEE802.11b已成為主流的WLAN標(biāo)準(zhǔn)，被多數(shù)廠商所采用，所推出的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于辦公室、家庭、賓館、車(chē)站、機(jī)場(chǎng)等眾多場(chǎng)合，但是由于許多WLAN新標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07IEEE802.11g802.11a與802.11b兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都存在著缺陷，802.11b的優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格低廉,但速率較低（最高11Mbps）；而802.11a優(yōu)勢(shì)在于傳輸速率快（最高54Mbps）且受干擾少，但價(jià)格相對(duì)較高。目前最流行的IEEE802.11g認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的誕生到流行，無(wú)論對(duì)用戶還是對(duì)整個(gè)業(yè)界都是一個(gè)推動(dòng)，它將把無(wú)線局域網(wǎng)的性能提升到一個(gè)新的高度，同時(shí)降低構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的成本。WLAN各協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07IEEE802.11n為了實(shí)現(xiàn)高帶寬、高質(zhì)量的WLAN服務(wù)，使無(wú)線局域網(wǎng)達(dá)到以太網(wǎng)的性能水平，802.11n應(yīng)運(yùn)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(dá)500Mbps。這得益于將MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)相結(jié)合而應(yīng)用的MIMOOFDM技術(shù)，這個(gè)技術(shù)不但提高了無(wú)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(guò)多組獨(dú)立天線組成的天線陣列，可以動(dòng)態(tài)調(diào)整波束，保證讓W(xué)LAN用戶接收到穩(wěn)定的信號(hào)，并可以減少其它信號(hào)的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴(kuò)大到好幾平方公里，使WLAN移動(dòng)性極大提高。WLAN各協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07標(biāo)準(zhǔn)802.11b802.11g802.11a網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋋dhoc,InfrastructureLLC協(xié)議802.2LLCMAC協(xié)議802.11MAC：CSMA/CA(DCF和PCF(可選)，RTS/CTS)安全機(jī)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(jī)制DSSS/FHSS/IRDSSS(CCK)，OFDMOFDM信道帶寬FHSSDSSS14個(gè)信道，每個(gè)20MHz20MHz,16.6MHz(-3dB)75個(gè)信道，每個(gè)1MHz14個(gè)信道，每個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(duì)比標(biāo)準(zhǔn)號(hào)IEEE802.11bIEEE802.11aIEEE802.11gIEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)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(shí)際吞吐量（Mbps）62424①100以上受干擾機(jī)率高低高低環(huán)境適應(yīng)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(gè)互不干擾的信道5.8GHz頻段中，有五個(gè)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(biāo)號(hào)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(gè)信道，每個(gè)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(wù)部署特點(diǎn)1WLAN使用開(kāi)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(gè)信道寬度為22MHz相鄰信道的中心頻點(diǎn)間隔5MHz相鄰的多個(gè)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(gè)頻段內(nèi)只有3個(gè)（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(wù)部署特點(diǎn)2在5GHz頻段以5M為步進(jìn)劃分信道，信道編號(hào)n=(信道中心頻率GHz－5GHz)*1000/5。在中國(guó)802.11a工作在5.725－5.850GHz頻段的5個(gè)信道，操作信道號(hào)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(gè)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(kāi)放系統(tǒng)WEP加密WPA/WPA2加密WAPI加密802.11i認(rèn)證802.1x認(rèn)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(cè)多路訪問(wèn)/沖突防止CSMA/CA802.11WLAN系統(tǒng)主要通道共享機(jī)制是載波監(jiān)測(cè)多路訪問(wèn)/沖突防止(CSMA/CA)。實(shí)際上，CSMA/CA是一種“先聽(tīng)后講”方案，由一個(gè)接入點(diǎn)和所有相關(guān)客戶端組成的基本業(yè)務(wù)組(BSS)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都先偵聽(tīng)，如果通道空閑，則每個(gè)客戶機(jī)開(kāi)始對(duì)一個(gè)內(nèi)部倒計(jì)時(shí)定時(shí)器進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)定時(shí)器到零時(shí)，節(jié)點(diǎn)就可以發(fā)送信號(hào)。還有一些其它特性可以保證倒計(jì)時(shí)定時(shí)器的設(shè)置是隨機(jī)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(luò)邏輯結(jié)構(gòu)上來(lái)看，IEEE802．11只定義了物理層及MAC子層。MAC層提供對(duì)共享無(wú)線介質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)使用和無(wú)競(jìng)爭(zhēng)使用，具有無(wú)線介質(zhì)訪問(wèn)、網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)驗(yàn)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(shí)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(shè)備與接口硬件的機(jī)械、電氣功能和過(guò)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(huì)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(xì)節(jié)弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07802.1X認(rèn)證原理弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07802.1X認(rèn)證過(guò)程申請(qǐng)者發(fā)起認(rèn)證請(qǐng)求給APAP發(fā)出請(qǐng)求幀給申請(qǐng)者要求用戶名申請(qǐng)者將用戶名通過(guò)數(shù)據(jù)幀給AP,AP封包處理后轉(zhuǎn)給認(rèn)證服務(wù)器認(rèn)證服務(wù)器找到用戶名對(duì)應(yīng)的口號(hào)信息，用隨即生成的加密字對(duì)其加密，同時(shí)將加密字通過(guò)AP傳給申請(qǐng)者客戶端用加密字對(duì)口號(hào)進(jìn)行加密，通過(guò)AP轉(zhuǎn)給認(rèn)證服務(wù)器認(rèn)證服務(wù)器對(duì)證書(shū)進(jìn)行對(duì)比，準(zhǔn)許用戶登陸服務(wù)器弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07802.11i認(rèn)證過(guò)程首先要在認(rèn)證服務(wù)器上安裝客戶端認(rèn)證證書(shū)，根證書(shū)及客戶證書(shū)在STA上安裝根證書(shū)及客戶端證書(shū)，發(fā)起EAP認(rèn)證申請(qǐng)者將用戶名通過(guò)數(shù)據(jù)幀給AP,AP封包處理后轉(zhuǎn)給認(rèn)證服務(wù)器認(rèn)證服務(wù)器找到用戶名對(duì)應(yīng)的口號(hào)信息，用隨即生成的加密字對(duì)其加密，同時(shí)將加密字通過(guò)AP傳給申請(qǐng)者11客戶端用加密字對(duì)口號(hào)進(jìn)行加密，通過(guò)AP轉(zhuǎn)給認(rèn)證服務(wù)器認(rèn)證服務(wù)器對(duì)兩個(gè)加密后的口令信息進(jìn)行對(duì)比，如果相同就認(rèn)為是合法用戶，反饋認(rèn)證通過(guò)的信息，并向AP發(fā)出打開(kāi)端口的指令，允許申請(qǐng)者通過(guò)端口訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)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(gè)AP將關(guān)聯(lián)切換到另外一個(gè)AP關(guān)聯(lián)，讓無(wú)線連接在客戶端移動(dòng)時(shí)保持的過(guò)程。漫游過(guò)程完全是由無(wú)線客戶端驅(qū)動(dòng)程序（而不是AP）驅(qū)動(dòng)的，漫游的臨界點(diǎn)，目前沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，均是由各網(wǎng)卡廠家自行定義。被動(dòng)掃描——只偵聽(tīng)來(lái)自可用AP的802.11信標(biāo)；主動(dòng)掃描——主動(dòng)發(fā)送802.11探針請(qǐng)求幀來(lái)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(diǎn)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(wú)線控制器FATAP+無(wú)線網(wǎng)關(guān)FATAP無(wú)線專網(wǎng)FAT與FITAP組網(wǎng)對(duì)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(shè)計(jì)為無(wú)需接觸他就能對(duì)其進(jìn)行配置，他工作的必要條件是必須找到一個(gè)無(wú)線控制器（AC）并獲得所有的配置參數(shù)。FITAP啟動(dòng)的過(guò)程：1）FITAP從DHCP服務(wù)器獲取一個(gè)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(gè)AC發(fā)送加入請(qǐng)求信息。如果該AC沒(méi)有應(yīng)答，將嘗試下一個(gè)AC。AC接受FITAP時(shí)，將向FITAP發(fā)回加入應(yīng)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(bào)的信息（所屬?gòu)S商、設(shè)備型號(hào)、硬件版本，這3個(gè)信息是必要信息）進(jìn)行比較，如果不同，則向FITAP發(fā)回不允許加入AC的應(yīng)答；如果相同，則向FITAP發(fā)回允許加入AC的應(yīng)答信息（主要包括AP版本等信息）；5）FITAP根據(jù)AC的應(yīng)答信息，判斷是否需要升級(jí)版本，如果不需要，則進(jìn)入AC配置FITAP狀態(tài)；如果需要，則進(jìn)入FITAP版本升級(jí)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(wú)線客戶端的數(shù)據(jù)。思考：FITAP加入AC的幾個(gè)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(yè)的第2步中，F(xiàn)ITAP可以使用下面任何一種方式來(lái)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(qǐng)求信息，當(dāng)且僅當(dāng)瘦AP和AC在同一個(gè)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(xiàng)，添加AC的ip地址列表。3）DNS發(fā)現(xiàn)——在DHCPserver上配置域名選項(xiàng)，DNSserver上配置域名與ip地址對(duì)應(yīng)關(guān)系，F(xiàn)ITAP以獲取的域名向DNS解析，通過(guò)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(jí)弘浩明傳科技（北京）有限公司2009-10-07AP在DHCP過(guò)程中，最優(yōu)選擇帶有option60的dhcpoffer報(bào)文，option43次之，最后是任意offer。從上述AP獲取ip地址的優(yōu)先級(jí)，可以得出發(fā)現(xiàn)AC的優(yōu)先級(jí)順序。Option60方式是為了應(yīng)付網(wǎng)絡(luò)中可能存在多個(gè)DHCPserver的實(shí)際環(huán)境，在開(kāi)局中優(yōu)先使用。思考：為什么option43不能應(yīng)付多個(gè)DHCPserver環(huán)境？Option43是業(yè)界通用的方式，下發(fā)一個(gè)AC地址（如10.1.1.1）的格式是16進(jìn)制：80040A010101，下發(fā)兩個(gè)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?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)AC只對(duì)FITAP進(jìn)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(guò)本地網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。此種方式下，本地用戶數(shù)據(jù)交換無(wú)需通過(guò)AC進(jìn)行集中交換，減少了網(wǎng)絡(luò)流量迂回。此模式適用于FITAP到AC是二層網(wǎng)絡(luò)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(guò)專用的數(shù)據(jù)隧道進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，