TCPIP路由交換技術(shù)（第二版）課件 項目10 構(gòu)建無線對等網(wǎng)絡(luò)

項目10構(gòu)建無線對等網(wǎng)絡(luò)授課教師：管秀君吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識。熟悉無線局域網(wǎng)WLAN組網(wǎng)設(shè)備。掌握無線局域網(wǎng)WLAN組網(wǎng)方式。學(xué)會組建對等方式的無線局域網(wǎng)。學(xué)會組建家庭和辦公室無線局域網(wǎng)。思維導(dǎo)圖

認識無線網(wǎng)絡(luò)0

1了解WLAN組網(wǎng)設(shè)備和組網(wǎng)方式02組建無線對等網(wǎng)絡(luò)03CONTENTS目錄組建家庭和辦公室WLAN04學(xué)習(xí)任務(wù)10.1認識無線網(wǎng)絡(luò)10.1.1無線網(wǎng)絡(luò)概述簡單的無線網(wǎng)絡(luò)拓撲示例無線網(wǎng)絡(luò)就是利用無線通信技術(shù)實現(xiàn)計算機相互連接的網(wǎng)絡(luò)。由于使用了無線傳輸介質(zhì)的連接，具有方便使用的獨特優(yōu)勢。無線技術(shù)在當(dāng)今得到了廣泛、普遍的應(yīng)用。無線網(wǎng)絡(luò)主要具有以下特點：靈活性強—使用無線介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)接入更加靈活可擴展性強—可以輕松實現(xiàn)多個無線終端設(shè)備同時接入無線網(wǎng)絡(luò)成本低，方便管理—網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本降低，特別是有線網(wǎng)絡(luò)難以實現(xiàn)。并且維護管理也比較方便無線網(wǎng)絡(luò)的特點根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍的不同，可以把無線網(wǎng)絡(luò)分為以下四種：無線個人區(qū)域網(wǎng)WPAN

無線局域網(wǎng)WLAN無線城域網(wǎng)WMAN無線廣域網(wǎng)WWAN

無線網(wǎng)絡(luò)的分類常用的無線網(wǎng)絡(luò)有兩種方式:移動通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的無線網(wǎng)絡(luò)無線局域網(wǎng)WLAN在課程內(nèi)容中，將研究無線局域網(wǎng)WLAN技術(shù)。常用的無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)方式10.1.2無線網(wǎng)絡(luò)射頻技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)是利用無線通信技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。無線通信技術(shù)主要就是利用電磁波。不同的通信技術(shù)是采用不同的電磁波的頻率來實現(xiàn)。射頻也是一種電磁波，無線局域網(wǎng)WLAN就是實用射頻來工作的。電磁波下圖是無線通信電磁波頻譜示意圖

無線通信電磁波頻譜電磁波具有振幅、周期、頻率、波長和相位等參數(shù)。（1）振幅

振幅是指電磁波在振蕩時離開水平軸的位置的最大距離。信號的振幅越大，越容易被接收設(shè)備有效接受和正確識別。無線電磁波參數(shù)（2）周期和頻率

周期是電磁波完成一次全振蕩經(jīng)過的時間，單位為秒（s）。頻率是指電磁波在一秒鐘內(nèi)完成周期性振蕩的次數(shù)，單位赫茲（Hz）。周期和頻率互為倒數(shù)。周期越長，電磁波振蕩越慢，頻率越低；反之，周期越短，電磁波振蕩越快，頻率越高。無線電磁波參數(shù)（3）波長波長是兩個相鄰的波峰和波谷之間的距離。波長和頻率成反比關(guān)系。波長越長，頻率越低；波長越短，頻率越高。電磁波的波長范圍非常大。無線電磁波參數(shù)（4）相位相位是指在某一時刻電磁波在振蕩中所處的位置。研究無線信號干擾時，會關(guān)注相位角，因為相同頻率的電磁波從不同的相位角初始，對于接收會有極大的影響。無線電磁波參數(shù)無線電磁波參數(shù)關(guān)系波長和評率：周期和評率：波長和周期：無線電磁波是在在自由空間中傳播的。同一射頻信號如果在同一介質(zhì)中是能夠沿直線傳播的。如果傳播中遇到的介質(zhì)種類不同，那么就會產(chǎn)生不同折射率。射頻信號在不同介質(zhì)中傳播還會出現(xiàn)不同的傳播特性。射頻信號的特性（1）吸收

指當(dāng)射頻信號經(jīng)過一些能夠吸收能量的介質(zhì)的時候，會導(dǎo)致信號的衰減。在大部分的介質(zhì)中都會存在對射頻信號的吸收，只是程度不同。射頻信號的特性（2）反射

指當(dāng)射頻信號以某一角度遇到另一種不同介質(zhì)的表面改變了傳播方向又回到原介質(zhì)中的現(xiàn)象。在無線局域網(wǎng)WLAN中，我們就要考慮反射的發(fā)生。射頻信號的特性（3）散射

指當(dāng)射頻信號遇到介質(zhì)的表面粗糙，或者介質(zhì)由非常小的顆粒（例如空氣中煙霧、沙塵等小顆粒）的組成時，偏離原來的傳播方向而發(fā)生分散傳播的現(xiàn)象。這種特性會導(dǎo)致傳輸?shù)馁|(zhì)量下降，甚至影響到接收信號。射頻信號的特性（4）折射

指當(dāng)射頻信號從一種介質(zhì)射入到另一種密度不同的介質(zhì)時，發(fā)生傳播方向改變的現(xiàn)象。水蒸氣、空氣的溫度和空氣的壓力變化是產(chǎn)生射頻信號的重要原因。射頻信號易受空氣的影響，產(chǎn)生折射。射頻信號的特性（5）衍射

指射頻信號在遇到障礙物時會繞過物體，組合成完整的信號，但傳播的方向會偏離。形成衍射的障礙物可能會造成無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的死角或射頻信號過于微弱，導(dǎo)致信號失真。射頻信號的特性（6）衰減和增益衰減—也叫損耗，是指射頻信號在傳播過程中，在線纜或空間中產(chǎn)生的信號強度或振幅下降的現(xiàn)象。衰減是常見，但不能忽視，而且能夠?qū)е滦盘査p的因素有很多。下圖為衰減示意圖。增益—與衰減相反，是指射頻信號的振幅增加或信號增強的現(xiàn)象，也就是放大信號。有效的利用增益原理，可以優(yōu)化射頻通信。射頻信號的特性（7）多徑多徑是指多路信號經(jīng)過不同的路徑同時或以較短時間間隔到達接收端。射頻信號經(jīng)過反射、散射、折射和衍射都會產(chǎn)生多路信號。多路信號可能進行疊加。疊加后可能會導(dǎo)致通信失敗。射頻信號的特性無線通信系統(tǒng)模型信源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，經(jīng)過編碼和調(diào)制后，由發(fā)射設(shè)備轉(zhuǎn)換成射頻信號出去，接收設(shè)備收到信號后，經(jīng)過解調(diào)和解碼后，恢復(fù)成原始的由源點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，交給終點處理。在射頻信號的傳輸過程中，容易受到干擾，導(dǎo)致接收到的數(shù)據(jù)出錯，因此要有相應(yīng)的檢錯或糾錯的機制來防止出錯10.1.3無線局域網(wǎng)（WLAN）的頻段和信道頻段規(guī)定應(yīng)用頻率的范圍。不同的應(yīng)用，規(guī)定不同的頻段。還要根據(jù)規(guī)定的頻段做更細致的規(guī)劃，劃分成若干頻率范圍，每個頻率范圍就是信道。無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸就是在某一信道上使用特定的工作頻率范圍來傳輸數(shù)據(jù)。無線局域網(wǎng)使用兩個頻段：2.4GHz頻段和5GHz頻段。2.4GHz頻段是免許可證的。WLAN的工作頻率范圍是在2.4GHz—2.4835GHz之間的頻段。2.4GHz頻段信道在IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)中，將2.4GHz頻段，定義了13條信道，每條信道帶寬是22MHz，相鄰信道中心頻率相隔5MHz。對于這些信道，各國家和地區(qū)使用情況也是各不相同，我國開放了第1—第13號信道。在WLAN應(yīng)用中，為避免信號干擾，習(xí)慣上會選擇使用相互不重疊的信道：1、6和11。2.4GHz頻段信道WLAN、無繩電話、藍牙等無線設(shè)備，用戶越來越多，造成了相互間信號干擾問題嚴(yán)重。為了避開擁擠的2.4GHz通信頻段，各廠商開始應(yīng)用5GHz頻段。5GHz的頻率資源顯得很豐富，具有更大的帶寬資源優(yōu)勢。5GHz頻段的頻率范圍在5.150GHz—5.850GHz之間。提供更多的信道，且更多信道互不重疊。目前，我國開放的常用5.8GHz頻段信道有149、153、157、161、165，五條非重疊信道；5.2GHz頻段信道常用的有36、40、44、48，四條非重疊信道。5GHz頻段信道下課，謝謝！授課教師：管秀君吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院CLASSOVER,THANKYOU!項目10構(gòu)建無線對等網(wǎng)絡(luò)授課教師：管秀君吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)習(xí)任務(wù)10.2了解WLAN組網(wǎng)設(shè)備和組網(wǎng)方式10.2.1

WLAN組網(wǎng)設(shè)備WLAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)WLAN標(biāo)準(zhǔn)就是由IEEE制定的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)后，各大廠商為了解決基于IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品兼容性和推廣標(biāo)準(zhǔn)化，成立“無線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟”，后改名為“Wi-Fi聯(lián)盟”。Wi-Fi也成了無線局域網(wǎng)WLAN的代名詞。Wi-Fi技術(shù)只是WLAN技術(shù)的一部分。

(1)IEEE802.11a是早期的IEEE802.11-1997標(biāo)準(zhǔn)的修訂版。802.11a標(biāo)準(zhǔn)工作在5GHz，最大數(shù)據(jù)傳輸速率達到54Mbps。該標(biāo)準(zhǔn)的有效覆蓋范圍和信號傳統(tǒng)能力都有不足，而且推出時間較晚，無法與后續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品競爭，無法體現(xiàn)出它的帶寬和速率的優(yōu)勢。WLAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

(2)IEEE802.11b該標(biāo)準(zhǔn)也是對IEEE802.11-1997標(biāo)準(zhǔn)的修訂，推出時間早于IEEE802.11a。IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)最大數(shù)據(jù)傳輸速率11Mbps，使用2.4GHz頻段。在室外的環(huán)境下，其覆蓋范圍可以達到300米。同時，使用免許可的ISM頻段，很多廠商愿意采用，所以很快推廣開來。WLAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

(3)IEEE802.11g通過IEEE802.11g為解決IEEE802.11a和IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)，兩者互不兼容問題。IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)工作于2.4GHz頻段，最大傳輸速率是54Mbps。IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)與IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)兼容，又比IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋范圍更大。WLAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

(4)IEEE802.11n在IEEE802.11a和IEEE802.11g標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上修正制定的，最突出的就是數(shù)據(jù)傳輸速率的提升，理論上最大值是600Mbps。IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)支持雙頻工作模式，既可以工作在2.4GHz頻段，又可以工作在5GHz頻段。IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)使用了多項新技術(shù)，給用戶帶來全新的用網(wǎng)體驗，極大的推動了WLAN的應(yīng)用發(fā)展。WLAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

(5)IEEE802.11ac也被稱為“Wi-Fi5”，是在IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進行了技術(shù)革新，進一步了提升無線網(wǎng)絡(luò)性能，提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，更大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接的穩(wěn)定性。IEEE802.11ac標(biāo)準(zhǔn)工作在5GHz頻段，理論數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到6.9Gbps，使WLAN正式步入“千兆”，為依賴大流量的無線應(yīng)用場景提供無限可能。WLAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)(6)IEEE802.11ax該標(biāo)準(zhǔn)是在2019年發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)，也被成稱為“Wi-Fi6”。為了適用于高密度無線接入和高容量無線業(yè)務(wù)而推出的。IEEE802.11ax可以工作在2.4GHz和5GHz兩個頻段下，能夠很好的向前兼容IEEE802.11a/b/g/n/ac標(biāo)準(zhǔn)，理論上的最大數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)達到9.6Gbps。WLAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議可兼容標(biāo)準(zhǔn)工作頻段傳輸速率IEEE802.11a—2.4GHz11MbpsIEEE802.11b—5GHz54MbpsIEEE802.11gIEEE802.11b2.4GHz54MbpsIEEE802.11nIEEE802.11a/b/g2.4GHz或5GHz600MbpsIEEE802.11acIEEE802.11a/n5GHz6.9GbpsIEEE802.11axIEEE802.11a/b/g/n/ac2.4GHz或5GHz9.6Gbps表10-1IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的基本信息WLAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)對比表無線工作站STA無線工作站即無線智能終端，常見的有筆記本電腦、平板電腦、手機、無線打印機和投影儀等等。終端設(shè)備是通過無線網(wǎng)卡連接到WLAN中。無線接入點AP無線工作站通過AP接受和發(fā)送數(shù)據(jù)，功能上與以太網(wǎng)的交換機相似。無線路由器是帶有路由功能的AP。無線AP是包括日常使用的無線路由器在內(nèi)的WLAN接入設(shè)備的總稱。

無線接入點AP無線路由器無線AP類型根據(jù)安裝方式不同，放裝型無線AP和墻面型無線AP；根據(jù)組網(wǎng)管理功能的不同，分為“胖”AP（FATAP）和“瘦”AP（FitAP）；根據(jù)應(yīng)用的環(huán)境，分為室內(nèi)智分AP和室外AP。無線控制器AC在組建WLAN時集中控制AP的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。如果使用“瘦”AP組網(wǎng)時，因“瘦”AP只保留了基本的接入功能，因此必須使用AC才能實現(xiàn)提供分配IP地址、接入安全控制以及其它服務(wù)管理功能，這時所有的無線網(wǎng)絡(luò)配置均在AC上部署完成，由AC向AP下發(fā)配置。10.2.2

WLAN組網(wǎng)方式Ad-hoc模式Ad-hoc模式稱為無線對等網(wǎng)模式。這種模式使沒有使用AP的，是沒有集中控制中心的，僅由無線工作站組成的組網(wǎng)模式。AD-hoc由一臺工作站充當(dāng)AP，與其他主機形成點對點的連接，因此這種結(jié)構(gòu)能夠支持的主機數(shù)量不多。只是臨時的為了某種特定的目的而組建的，例如臨時需要文件共享、臨時的通信等服務(wù)?；A(chǔ)架構(gòu)模式基礎(chǔ)架構(gòu)模式是最常見的一種組網(wǎng)模式，它是需要集中控制中心的，使用AP作為中心的，無線工作站需要通過AP來實現(xiàn)通信。AP還可以通過有線連接的方式，再連接到有線網(wǎng)絡(luò)中，將WLAN接入到有線網(wǎng)絡(luò)中。在應(yīng)用中，基礎(chǔ)架構(gòu)模式分為基本服務(wù)集BSS和擴展服務(wù)集ESS兩種方式?；A(chǔ)架構(gòu)模式(1)基本服務(wù)集（BSS）包含一個AP和多個無線工作站，AP是中心設(shè)備。AP覆蓋的區(qū)域就是該服務(wù)集的工作區(qū)域。因為單個AP的覆蓋范圍有限，該組網(wǎng)的方式只適合小范圍的WALN，。工作站和AP通信前，必須先獲得AP的唯一的身份標(biāo)識來建立關(guān)聯(lián)。AP的身份標(biāo)識就是基本服務(wù)集標(biāo)識符（BSSID），利用AP的MAC地址來表示。為方便記憶，使用易記的名稱來標(biāo)識要連接的WLAN，就是服務(wù)集標(biāo)識符（SSID），也就是我們用手機平時搜索WLAN時看到的名稱。(2)擴展服務(wù)集（ESS）是由多個基本服務(wù)集BSS擴展連接構(gòu)成的，這些BSS中的無線AP是通過骨干網(wǎng)絡(luò)連接起來的。ESS就是多個AP和這些AP建立連接的無線工作站的集合，實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)的擴展連接，增加了WLAN的覆蓋范圍?；A(chǔ)架構(gòu)模式下課，謝謝！授課教師：管秀君吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院CLASSOVER,THANKYOU!項目10構(gòu)建無線對等網(wǎng)絡(luò)授課教師：管秀君吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目實戰(zhàn)任務(wù)10.3組建無線對等網(wǎng)絡(luò)（Ad-hoc）實施條件無線對等網(wǎng)絡(luò)Ad-hoc是一種無中心的組網(wǎng)模式，本次實戰(zhàn)不需要無線AP。需要準(zhǔn)備帶有無線網(wǎng)卡的兩臺工作站主機STA和STB（Windows操作系統(tǒng)），組成無線對等網(wǎng)絡(luò)拓撲。數(shù)據(jù)規(guī)劃STA用來創(chuàng)建虛擬的AP，設(shè)置無線網(wǎng)絡(luò)的SSID名稱“ad-hoc”，無線接入的密碼是“123456789”等相關(guān)參數(shù)。STB用來連接在STA上創(chuàng)建的WLAN。無線主機IP地址網(wǎng)絡(luò)掩碼默認網(wǎng)關(guān)STA—STB—表10-3工作站的IP地址參數(shù)表實施步驟1.在STA上，以管理員身份進入“命令行提示符”命令行使用命令netshwlanhostednetworkmode=allow

ssid=ad-hockey=123456789配置對等無線網(wǎng)，設(shè)置SSID名稱和密碼并開啟連接服務(wù)再使用命令netshwlanstarthostednetwork開啟對等網(wǎng)，2.檢查主機STA的“網(wǎng)絡(luò)連接”，會出現(xiàn)“Microsoft托管網(wǎng)絡(luò)虛擬適配器”的本地連接圖標(biāo)。并進入其“屬性”窗口按照要求配置地址，實施步驟1.在STB上打開ad-hoc無線網(wǎng)連接，找到SSID名稱為ad-hoc的對等網(wǎng)絡(luò)。輸入密碼后，連接成功后，在STB上找到網(wǎng)絡(luò)連接中“WLAN連接”，進入其屬性窗口，按照地址規(guī)劃參數(shù)要求完成配置。項目測試項目測試2.通過在STB的命令行提示符中運行ping命令，與STA進行連通性測試，測試可以連通表明實戰(zhàn)任務(wù)成功。下課，謝謝！授課教師：管秀君吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院CLASSOVER,THANKYOU!項目10構(gòu)建無線對等網(wǎng)絡(luò)授課教師：管秀君吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院項目實戰(zhàn)任務(wù)10.4組建家庭和辦公室WLAN（1）無線路由器無線路由器專為滿足家庭、辦公室和小規(guī)模的企業(yè)的需求而設(shè)計的。無線路由器可以理解為是帶路由功能的AP。還能提供DHCP、NAT、防火墻、VPN等服務(wù)功能。無線路由器還配有線網(wǎng)絡(luò)接口：WAN口和LAN口。夠通過WAN口連接運營商的寬帶可以接入因特網(wǎng)，可以使用使用雙絞線將LAN口和計算機連接起來。（2）家庭WLAN家庭WALN主要是在室內(nèi)應(yīng)用。主要特點就是用戶數(shù)量少、覆蓋面積不太大，一般用一臺無線路由器就可以實現(xiàn)，容易實現(xiàn)。但對于房屋面積較大、布局復(fù)雜的環(huán)境，要注意墻壁，隔斷等障礙物對射頻信號的影響，要合理確定無線路由器部署的位置和數(shù)量。（3）辦公室WLAN組建soho辦公WLAN，和組建家庭WLAN的特點非常相似，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的面積也不大，也可以無線路由器為中心組建網(wǎng)絡(luò)。但因辦公需要，可能無線工作站的種類和需要實現(xiàn)的服務(wù)是多樣的，因此要求WLAN穩(wěn)定和可靠，對于網(wǎng)絡(luò)的性能要更高一些，就要選擇適配性能要求的無線路由器。實施條件一臺無線路由器準(zhǔn)備好兩臺帶有無線網(wǎng)卡的工作站STA和STB（Windows操作系統(tǒng)）組成無線WLAN拓撲，如下圖所示。還需要一根雙絞線，為初始化無線路由器使用。數(shù)據(jù)規(guī)劃可以使用無線路由器的DHCP服務(wù)完成工作站STA和STB的地址自動分配。無線路由器的IP地址使用管理IP地址（不同廠商設(shè)備會有所不同），可以在設(shè)備的背面查看到，本實戰(zhàn)任務(wù)里使用其出廠的默認地址即可。無線主機IP地址網(wǎng)絡(luò)掩碼默認網(wǎng)關(guān)無線路由器出廠默認管理IP地址