局域网接入是指局域网中的用户计算机使用路由器通过数据通信网与ISP相连接，再通过ISP的线路接入Internet。对于用户系统来说，通过局域网与Internet主机之间专线连接是一种行之有效的方法。图4-8局域网通过DDN专线连接Internet单机在硬件连接好之后，再根据计算机操作系统平台安装网络适配器及相应的软件驱动程序，并进行正确的配置，即可访问网络资源。相比于拨号接入，通过局域网访问Internet，速度快、响应时间短、稳定可靠。......
2023-11-04
无线局域网：计算机网络技术及应用中的关键信息
【摘要】：无线局域网能够利用简单的存取架构让用户通过它达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。主流的无线网络分为GPRS手机无线网络上网和无线局域网两种方式。IEEE802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问，速率最高只能达到2Mb/s。而无线局域网中的无线天线主要用于放大信号，以接收更远距离的无线信号，从而
1.无线局域网的概念及特点
无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）是相对于有线网络而言的一种全新的网络组建方式，是一种相当便利的数据传输系统，它主要利用射频（Radio Frequency，RF）的技术，取代传统的双绞线所构成的局域网络。
无线局域网能够利用简单的存取架构让用户通过它达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。这样一来，人们可以坐在家里的任何一个角落，享受网络的乐趣，而不像从前那样必须要迁就于网络接口的布线位置。
主流的无线网络分为GPRS手机无线网络上网和无线局域网两种方式。GPRS手机上网方式是一种借助移动电话网络接入Internet的无线上网方式，因此只要所在城市开通了GPRS上网业务，在任何一个角落都可以通过手机来上网。
2.无线局域网技术标准
由于WLAN基于计算机网络与无线通信技术，在计算机网络结构中，逻辑链路控制层及其之上的应用层对不同的物理层的要求可以是相同的，也可以是不同的，因此，WLAN标准主要是针对物理层和媒体访问控制层，涉及所使用的无线频率范围、空中接口通信协议等技术规范与技术标准。
1990年IEEE802标准化委员会成立IEEE802.11WLAN标准工作组。IEEE802.11[别名Wi-Fi（Wireless Fidelity）无线保真]是在1997年6月由大量的局域网以及计算机专家审定通过的标准，该标准定义物理层和媒体访问控制规范。物理层定义了数据传输的信号特征和调制，定义了两个RF传输方法和一个红外线传输方法，RF传输标准是跳频扩频和直接序列扩频，工作在2.4GHz频段。IEEE802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，业务主要限于数据访问，速率最高只能达到2Mb/s。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，所以IEEE802.11标准被IEEE802.11b所取代了。
1999年9月，IEEE802.lib被正式批准，该标准规定WLAN工作频段在2.4GHz，数据传输速率达到11Mb/s。该标准是对IEEE802.11的一个补充，采用补偿编码键控调制方式，采用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况在11Mb/s、5.5Mb/s、2Mb/s、l Mb/s的不同速率间自动切换，它改变了WLAN设计状况，扩大了WLAN的应用领域。IEEE802.11b已成为当前主流的WLAN标准，被多数厂商所采用，所推出的产品广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合，但是由于许多WLAN的新标准的出现，IEEE802.11a和IEEE802.11g更是备受业界关注。
1999年，IEEE802.11a标准制定完成，该标准规定WLAN工作频段在5GHz，数据传输速率达到54M/72Mb/s（TUrbo）。该标准也是对IEEE802.11的一个补充，扩充了标准的物理层，采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术，采用QFSK调制方式，可提供25Mb/s的无线ATM接口和10Mb/s的以太网无线帧结构接口，支持多种业务如语音、数据和图像等，一个扇区可以接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。IEEE802.11a标准是IEEE802.11b的后续标准，其设计初衷是取代802.11b标准，然而，工作于2.4GHz频带是不需要执照的，该频段属于工业、教育、医疗等专用频段，是公开的，工作于5GHz频带需要执照。一些公司仍没有表示对802.11a标准的支持，一些公司更加看好最新混合标准——802.11g。
目前，IEEE推出最新版本IEEE802.11g认证标准，该标准提出拥有IEEE802.11a的传输速率，安全性较IEEE802.lib好，采用两种调制方式，含802.11a中采用的OFDM与IEEE802.11b中采用的CCK，做到与IEEE802.11a和IEEE802.11b兼容。虽然IEEE802.11a较适用于企业，但WLAN运营商为了兼顾现有802.11b设备投资，选用IEEE802.11g的可能性极大。
IEEE802.11i标准是结合IEEE802.1x中的用户端口身份验证和设备验证，对WLANMAC层进行修改与整合，定义了严格的加密格式和鉴权机制，以改善WLAN的安全性。IEEE802.11i新修订标准主要包括两项内容：Wi-Fi保护访问（WPA）技术和强健安全网络（RSN）。Wi-Fi联盟计划采用IEEE802.11i标准作为WPA的第二个版本，并于2004年年初开始实行。IEEE802.11i标准在WLAN网络建设中是相当重要的，数据的安全性是WLAN设备制造商和WLAN网络运营商应该首先考虑的头等工作。
IEEE802.11e标准对WLANMAC层协议提出改进，以支持多媒体传输，并支持所有WLAN无线广播接口的服务质量保证QOS机制。IEEE802.11f定义访问节点之间的通信，支持IEEE802.11的接入点互操作协议（IAPP）。IEEE802.11h用于IEEE802.11a的频谱管理技术。
3.无线局域网的组网设备
无线网络的组网设备主要包括：无线网卡、无线接入点（AP）、无线路由器和无线天线。当然，并不是所有的无线网络都需要以上四种设备。
事实上，只需几块无线网卡就可以组建一个小型的对等式无线网络，如图3-26所示。
图3-26 对等式无线网络
无线对等的优点是省略了一个无线AP的投资，仅需要为台式机购置一块PCI或USB接口的无线网卡，当然，假如笔记本没有内置无线网卡，还需要为笔记本添置一块MiniPCI接口或USB接口的无线网卡。
需要扩大网络规模时，或者需要将无线网络与传统的局域网连接在一起时，就需要使用无线接入点，如图3-27所示。
图3-27 使用AP构建无线局域网
无线局域网只有当实现Internet接入时，才需要用到以上所列无线路由器，如图3-28所示。
而无线局域网中的无线天线主要用于放大信号，以接收更远距离的无线信号，从而扩大无线网络的覆盖范围。
图3-28 使用无线路由器的无线网络
（1）无线网卡
无线网卡是终端无线网络的设备，是不通过有线连接，采用无线信号进行数据传输的终端。无线网卡的作用、功能跟普通电脑网卡一样，是用来连接到局域网上的。它只是一个信号收发的设备，只有在找到上互联网的出口时才能实现与互联网的连接，所有无线网卡只能局限在已布有无线局域网的范围内。无线网卡根据接口不同，主要有PCMCIA无线网卡、PCI无线网卡、MiniPCI无线网卡、USB无线网卡、CF/SD无线网卡等几类产品，如图3-29所示。
图3-29 USB无线网卡
从速度来看，无线上网卡主流的速率为54M、108M、150M、300M和450M，该性能和环境有很大的关系。
（2）无线接入点
无线接入点AP（Access Point）的功能是把有线网络转换为无线网络。形象点说，无线AP是无线网和有线网之间沟通的桥梁，其信号范围为球形，搭建的时候最好放到比较高的地方，可以增加覆盖范围，无线AP也就是一个无线交换机，接入在有线交换机或是路由器上，接入的无线终端和原来的网络是属于同一个子网。无线接入点如图3-30所示。
图3-30 无线接入点(www.chuimin.cn)
一个典型的企业级应用，包括附加几个无线接入点到有线网络，然后提供无线接入办公局域网。无线接入点的管理是由无线局域网控制器负责处理自动调节射频功率、通道、身份验证和安全性。此外，控制器可以组合成一个无线移动集团，允许跨控制器漫游。该控制器可以是流动性域的一部分，能够让用户在整个大的或地区级办公室地点访问。这样可以节省用户的时间和管理开销，因为它可以自动重新关联或重新验证。此外，多个控制器和所有连接到这些控制器的数百个接入点都可以通过无线控制系统软件来管理。在这种情况下，无线接入点的功能是作为用户的无线网关来访问有线网络。例如，某酒店采用家用无线路由，信号基本覆盖，但无线几乎没法用。其原因是无线路由器只针对家庭、小型公司，根本无法满足酒店需要，加上同频干扰，整个无线网络就处于瘫痪状态。
一个典型的企业应用就是在有线网络上安装数个无线接入点，提供办公室局域网的无线存取。在无线接入点的接收范围内，无线用户端既有移动性的好处，又能充分地与网络连接。在这种场合，无线接入点成为使用者端接入有线网络的一个接口。另外一个适用场合是不允许使用网缆连接的情况，如使用无线网络进行办公室和货仓之间的网络连接。
（3）无线路由器
无线路由器好比将单纯性无线AP和宽带路由器合二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能，如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等，而且还包括了网络地址转换（NAT）功能，可支持局域网用户的网络连接共享。无线路由器如图3-31所示。
图3-31 无线路由器
无线路由器可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL、电缆调制解调器和小区宽带的无线共享接入。无线路由器可以与所有以太网接的ADSL调制解调器或电缆调制解调器直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器等局域网方式再接入。其内置有简单的虚拟拨号软件，可以存储用户名和密码拨号上网，可以实现为拨号接入Internet的ADSL、电缆调制解调器等提供自动拨号功能，而无须手动拨号或占用一台电脑作为服务器。此外，无线路由器一般还具备相对更完善的安全防护功能。
（4）无线天线
当计算机与无线AP或其他计算机相距较远，或者根本无法实现与AP或其他计算机之间通信时，就必须借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增益（放大）。
无线天线有多种类型，不过常见的有两种：一种是室内天线，如图3-32所示，优点是方便灵活；缺点是增益小，传输距离短。另一种是室外天线，室外天线的类型比较多，有锅状的定向天线，还有棒状的全向天线，室外天线的优点是传输距离远，比较适合远距离传输。
图3-32 室内无线天线
无线设备本身的天线都有一定距离的限制，当超出这个限制的距离，就要通过这些外接天线来增强无线信号，达到延伸传输距离的目的。
4.无线局域网的组网结构
（1）无线网桥接入型
当两个独立的有线局域网需要互联但是相互之间又不便于进行物理连线时，可以采用无线网桥进行连接，如图3-33所示。
图3-33 采用无线网桥构建无线局域网
这里可以选择具有网桥功能的无线AP来实现网络连接，这种网络连接属于点对点连接，无线网桥不仅提供了两个局域网间的物理层与数据链路层的连接，还为两个局域网内的用户提供路由与协议转换的较高层的功能。
（2）无线AP接入型
利用无线AP作为集线器组建星型结构的无线局域网，具有与有线集线器组网方式类似的特点，与无线AP连接的终端可以是智能手机、平板电脑和计算机等，如图3-34所示。
图3-34 无线AP接入型无线局域网
这种局域网可以采用类似于交换型以太网的工作方式，但要求无线AP具有简单的网内交换功能。
（3）集线器接入型
多台装有无线网卡的计算机利用无线AP连接在一起，再通过集线器接入有线局域网，实现一个网络中无线部分与有线部分的连接，如图3-35所示。
图3-35 集线器接入型无线局域网
在这种结构中，如果使用宽带路由功能的无线AP或添加路由器，则可以与独立的有线局域网连接。
（4）无中心接入型
在无中心接入型结构中，不使用无线AP，每台计算机只要装上无线网卡就可以实现任意两台计算机之间的通信，这种通信方式类似于有线局域网中的对等局域网，这种结构的无线网络不能连接到其他外部网络，如图3-36所示。
图3-36 无中心接入型无线局域网
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