无线网络技术总结4

无线局域网优点

•移动性

•灵活性

•可伸缩性

•经济性

无线局域网局限

•可靠性（丢包传输错误）

•带宽与系统容量

•兼容性与共存性

•覆盖范围

•干扰

•安全性

•节能管理

•多业务与多媒体

•移动性

•小型化，低价格

无线局域网的分类和应用

•按照频段

▫专用频段

▫自由频段

•按照业务类型

▫面向连接

�语音实时性较强业务

▫非面向连接

�分组和IP

•按照拓扑结构

▫Peer-to-Peer（点对点，无基础架构式网络）

▫基础结构式（常见）

无线局域网的组成

•站（主机或者终端）

▫无线局域网的最基本组成单元

▫包括（元素）

�终端用户设备

�无线网络接口

�网络软件

无线局域网技术模式

•Ad-hoc(无线自组织)无线网络

▫对等模式

▫设备间可直接通信

▫无需接入点支持

▫每个节点都有从一个节点转发到另一个节点的能力

▫独立的基本服务集

每个节点既是终端又可转发

•Ad-hoc网络最好应用于

▫无接入点建立全无线网络

▫可桥接如有线网络，作为基础机构方案备份

•实际应用

▫会议室、汽车上的临时笔记本会议

▫互连“个人”设备

▫紧急救援活动

▫野外探测

▫军事应用IBSS

无线网络技术模式

•基础结构无线网络

▫无线站点处于相对固定的位置

▫指定接入点

▫有接入点桥接如有线以太网

▫BSS包含至少一个AP和两台移动设备

•基础结构网络（星型结构，集中式管理）

▫集中的安全性

▫可扩展性

▫较好的运作范围

▫路由简单

▫抗毁性差

•基础结构网络拓展

▫ESS

�多个BSS组成的多区网

�有分布式系统链接组成

IEEE 802.11无线局域网工作组

物理层

数据链路层

IEEE802.11三大标准

•IEEE802.11a

•物理层

▫用OFDM（正交频分多路复用）技术

▫工作频段是5GHz

▫数据速率为54Mbps

▫用了54个频率

�48个用于数据

�4个用于同步控制

•MAC层与其他802.11标准相同

•IEEE802.11b

•物理层

▫采用HR-DSSS(高速率直接序列扩频)技术

▫工作频段是2.4GHz

▫数据速率为1、2、5.5Mbps/11Mbps

▫覆盖范围是11a的7倍

•产品

▫已经发展到第四或第五代

▫大部分缺陷已经得到解决

▫1~6Mbps的吞吐量能满足多种应用的需求

（现在基于D的扩展（2.4G））

•IEEE802.11g

•物理层

▫采用OFDM（正交频分多路复用）技术

▫工作频段是2.4GHz

▫数据速率最大为54Mbps

•兼备802.11a和802.11b的特点

•比802.11a的功耗小、传输距离长、穿透力强

•IEEE 802.11n，

是2004年1月时IEEE宣布组成一个新的单位来发展的新的802.11标准，于2009年9月正式批准。传输速度理論值為300Mbit/s，因此需要在物理层产生更高速度的传输率。此项新标准应该要比802.11b快上50倍，而比802.11g快上10倍左右。802.11n也将会比目前的无线网络传送到更远的距离。

•802.11n增加了对于MIMO的标准，使用多个发射和接收天线来允许更高的数据传输率

•MIMO:多输入多输出（Multi-input

Multi-output ; MIMO）

▫一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息。

Application-IP 互联网层

LLC-802.11 MAC 数据链路层

802.11 PHY 物理层

无线介质访问控制方式

•分布式访问方式（DCF）

▫它采用具有冲突避免的载波侦听多路访问CSMA/CA（载波监听，冲突避免）协议进行无线介质的共享访问（RTS/CTS为辅）。是物理层兼容的工作站和访问节点（AP）之间自动共享无线介质的主要的访问协议。 

•中心网络控制方式（PCF）/ 点协调功能

▫中心网络控制方式是一个无竞争访问协议，适用于节点安装有点控制器(中心控制器)的网络。

所有的工作站均服从中心控制器的控制，中心控制器用轮询法（polling）询问每个站有没有数据要发送，由于完全控制了各个站的发送顺序，因此不会有冲突产生。

分布协调功能（DCF）

•基于CSMA/CA的基本方法

•载波侦听（CSMA）

▫规则

�有载波，不发送

�无载波，发送

▫上述规则不适用于无线环境

▫解决方法：RTS/CTS

•碰撞检测（CD）

▫无线环境下不能工作

▫采用碰撞避免（CA）

�Random后退

CSMA/CD 先听后发，边发边听，冲突停发，随机重发

可靠的数据传送

•通过确认机制来提高可靠性

▫RTS（Request to sent）

▫CTS(Clear to sent)

▫RTS/CTS（停等式应答：避免冲突）保证一个数据报的完整传输过程

后退过程

•当空闲时间>=IFS 立即传输

•当介质忙，延迟直到当前传输结束+ IFS时间

•开始后退过程

▫选择一个随机数(0, Cwindow)

▫冲突则重复尝试，随机时间的平均值加倍

▫避免空闲时间同时传输（介质为空时先发送，随机窗口等待，后发指数后退）

使用后退过程延迟发送的目的在于避免多个站点同时传输引起的冲突（冲突避免目的）

SIFS 用于控制轮询

DIFS 用于数据

使用CSMA/CA的基本DCF（CDMA 信道复用的方式）

•如果媒体持续为空的时间大于DIFS，则节点可以立即访问媒体。

▫网络负载较轻时可缩短访问延迟

▫网络规模增大时需要其他机制的协助

•如果媒体为忙，则等待一段随机时间。

CSMA/CA（竞争信道的方式 ）

等待一个DIFS 后加一个退避窗口，退避窗口谁短谁发。

基本安全机制

•基于服务集标识（SSID）的网络访问控制

•MAC地址过滤

•有线等效协议（WEP）

▫数据加密

▫共享密钥认证

机制1：SSID

•只有知道网络名称或者SSID的工作站才可以访问网络

•SSID安全？

▫AP周期性广播信标（包含SSID）

▫信标帧在发送时没有进行任何方式的保护

▫很容易识别SSID

机制2：MAC地址过滤

•在每个AP中维护一个MAC地址名单

•只有那些MAC地址在该名单中的工作站允许访问网络

•安全？

▫由于MAC地址必须进行无保护发送，因此攻击者可以很容易监听到MAC地址

▫大多数无线网卡可以通过软件改变其MAC地址

机制3：WEP

•有线等效协议（Wired

Equivalent Privacy）

▫其目标是提供与有线局域网等价的保密机制

•WEP提供两种安全机制

▫认证（防止未授权用户对网络进行访问）

▫加密（防止窃听）

•WEP使用基于RC4（流加密）的加密算法