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1、WLAN网络基础知识,无线产品拓展部,日期：2007-11-1,密级：内部公开,杭州华三通信技术有限公司,概述 802.11 基础知识 802.11 安全技术 802.11 QoS技术 802.11 快速漫游技术,目录,凡是自由空间均可连接网络，不受限于线缆和端口位置,办公大楼,候机大厅,渡假山庄,商务酒店,无线让网络使用更自由,终端与交换设备之间省去布线，有效降低布线成本； 适于特殊地理环境下的网络架设，如隧道、港口码头、高速公路；,终端与设备之间不方便通过线缆连接,地理环境不适合布设有线网络,无线让网络建设更经济，通信更便利,无线让工作更高效,不受限于时间和地点的接入网络，满足各行各业对于
2、网络应用的需求；,体育场馆新闻中心,展馆与证券大厅,制造车间,物流运输,WLAN技术的发展进程,IEEE 802.11无线局域网工作组,PHY,802.11(1/2 Mbps),802.11b(5.5/11 Mbps),802.11g(54 Mbps),802.11a(54 Mbps),MAC,802.11/11a/11b/11g MAC,802.11f-漫游和切换,802.11e-QoS,802.11i 安全增强,802.11n(300 Mbps),802.11s-mesh,802.11r快速切换,无线局域网关注点,802.11,无管理,MAC认证、WEP加密,无漫游,低速无线接入,802.
3、11a/b,简单配置管理,WPA认证 TKIP加密,L2漫游,无线数据接入,802.11g,集中管理、射频环境管理,WPA认证 802.11i加密,L2、L3漫游,语音、数据、视频无线接入,802.11n,更强大的全网管理,动态认证 安全接入,任意位置接入,综合业务的无线承载,作为有线的简单补充，实现无线基本接入功能,1998年,2000年,2004年,未来,2M,54/11M,54M,600M,主要的接入层技术之一，扩展丰富增值业务功能,：带宽、管理、安全、漫游、增值,规模应用,其他WLAN相关组织和标准,Wi-Fi联盟 成立于1999年的Wi-Fi联盟是一个非牟利国际协会，旨在认证基于IE
4、EE 802.11规格的无线局域网产品的互操作性和推动wireless新标准的制定 目前已知的相关标准 WPA：802.11i的子集，支持802.1x认证以及TKIP加密算法 WPA2： 802.11i WMM：802.11e的子集，支持EDCA方式 CAPWAP IETF目前有关于无线交换机和FIT AP间控制和管理标准化的工作组 比较重要的标准 Architecture Taxonomy for CAPWAP (RFC 4118) LWAPP (最新的草案更名为CAPWAP specification),WLAN产品对人体的电磁辐射是安全的,很多的研究已经证明，WLAN产品可以在家庭及商业
5、中使用，对人体来说是安全。 典型的WLAN产品输出功率为100mw(AP)，对于网卡来说，通常只有10mw至50mw。 相比较来说，手机的发射功率在通话时可以超过1W，而无线对讲机甚至可以达到5 W! 政府有相关的法令对发射功率进行严格的限制。,Direct Signal,Reflected Signals,PC Card,Access Point (AP),无线传输的干扰因素-多径干扰,功率在穿过障碍物后衰减,墙，门，等等,电磁波的穿透性能是和频率相关的。 当发射功率不足够大时，在建筑物后形成无线覆盖盲区。,无线传输的干扰因素-障碍物,无线传输的干扰因素电磁干扰,2.4GHz为ISM频段，不
6、需授权即可使用。 同一区域内AP之间的互相干扰，干扰方式分为同信道干扰和邻信道干扰。 其他干扰源 -微波炉 -医疗设备 -双向寻呼系统 -脉冲雷达系统 -其它无线通讯系统 干扰的存在会使系统的整体性能有非常明显的下降，在有些时候甚至会失去工作的能力。,有效带宽吞吐率,802.11b标准描述的速率为11 Mbps,实际可获得的速率为一半 (4-6 Mbps max) 802.11g标准描述的速率为54 Mbps,实际可获得的速率为一半 (10-30 Mbps max) AP接入的用户数基本可以均分其有效带宽 其他用于协议封装或冲突避免开销 不稳定是无线通讯的本性 无线环境不停的变化 物理建筑的构
7、成 共享介质 用户数 数据量,WLAN覆盖范围,802.11g的理论覆盖与802.11b的相同，比802.11a覆盖距离增加50 802.11b的覆盖距离及与速率间的关系见表中描述,真实的802.11b/g覆盖范围,所有的802.11b产品提供商在文档上都说，在缺省配置下，室外覆盖距离可达300米，室内可达100米。 而在实际中，覆盖距离更依赖于实际环境。 一般来说，速率为1/2Mbps时，覆盖距离可到40-90米。速率为11Mbps时，覆盖距离只有10-30米。 影响覆盖范围的因素 -建筑结构 -电磁设备,概述 802.11 基础知识 802.11 安全技术 802.11 QoS技术 802
8、.11 快速漫游技术,目录,802.11网络的基本元素 - BSS,能互相进行无线通信的STA可以组成一个BSS（Basic Service Set） BSS是802.11网络的基本结构,1208E,BSS1,1208E,BSS2,STA1,STA2,STA3,STA5,STA6,STA4,802.11网络的基本元素 ESS,ESS (Extended Service Set)是采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS,DS,ESS,BSS2,AP2,Service set identify (SSID1),BSS1,AP1,Service set identify (SSID
9、1),1208E,1208E,802.11网络的基本元素 SSID和BSSID,AP1,AP2,BSSID1SSID,SSID“marketing”,SSID“marketing”,ESS,BSSID1SSID,SSID是一个ESS的网络标识 BSSID是一个BSS的标识,1208E,1208E,802.11 组网模式 Ad hoc,802.11组网模式 单一 BSS,以太网,1208E,以太网,802.11组网模式 多个BSS,1208E,1208E,802.11 MAC访问机制 DCF方式,IFS,IFS,推迟发送直到媒体空闲IFS时间长度,Busy,Frame,Contention wi
10、ndow,back-off定时启动,Medium busy,Send frame,Time,DCF方式基于CSMA/CA原理,不同类型的报文可以通过采用不同IFS时长来区分访问媒体的优先级 SIFS ：用于优先级最高的时间敏感的控制报文 (例如 CTS，RTS, ACK) PIFS：用于AP发送报文 DIFS：用于一般的STA发送报文 最终的效果是控制报文比数据报文优先获得媒体发送权，AP比STA优先获得媒体发送权,SIFS,Busy,Frame,Time,PIFS,DIFS,Contention window,802.11 MAC访问机制 DCF方式（续）,无线通信中存在的隐藏站点问题,由于
11、无线电波传输范围有限，导致一台 STA 有可能无法侦听到同信道其他 STA 发出的信号，从而误以为信道空闲，引起冲突,？,802.11发送报文的RTS / CTS机制,通过 RTS / CTS 的交互，使得 STA 得知隐藏站点传输数据所需的时间，从而避免冲突,xxx 时间内信道忙,基于RTS / CTS机制的典型报文发送过程,STA1,AP,STA2,RTS请求发送,CTS同意发送,STA1-STA2的数据,ACK发送确认,RTS请求发送,CTS同意发送,STA1-STA2的数据,ACK发送确认,1208E,数据帧 用户的数据报文 控制帧 协助发送数据帧的控制报文，例如： RTS、CTS，A
12、CK报文 管理帧 负责STA和AP之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作,802.11 报文分类,802.11 管理功能 用户接入过程,STA,AP,1208E,802.11 MAC 使用Scanning来搜索AP STA搜索并连接一个AP 当STA漫游时寻找连接一个新的AP STA会在在每个可用的信道上进行搜索 Passive Scanning 通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络 Active Scanning 在每个信道上发送Probe request报文，从AP回复的Probe Response中获取AP的基本信息,802.11 管理功能 - Scanning,802.11
13、 管理功能 - Authentication,STA,AP,Authentication request,Authentication Response (success),STA,AP,Authentication request,Plain text challenge,Cipher text challenge,Authentication Response (success),预置Key,用Key 加密明文,密文解密 和明文比较,预置Key,1208E,1208E,Open-system Authentication过程,SharedKey Authentication过程,Assoc
14、iation STA通过Association和一个AP建立关联，后续的数据报文的收发只能和建立Association关系的AP进行 Reassociation STA在从一个老的AP移动到新AP时通过Reassociation和新AP建立关联 Reassociation前必须经历Authentication过程 Deassociation STA通过Deassociation和AP解除关联关系,AP,Association request (SSID),Association Response (Association ID),STA,New AP,数据,Old AP,Reassociati
15、on请求 (old AP address),Deassociation,Reassociation应答,802.11 管理功能 - Association,概述 802.11 基础知识 802.11 安全技术 802.11 QoS技术 802.11 快速漫游技术,目录,802.11认证开放系统认证,开放系统身份认证(open-systern authentication) 开放系统是802.11 要求必备的方式。在开放系统身份认证中，AP并未验证移动式工作站的真实身份。无线终端以MAC地址为其身份证明。和Ethernet 网络一样，网络上的MAC 地址必须独一无二。开放系统下用户不需要认证只要
16、MAC地址唯一即可接入网络。,STA,AP,Authentication request,Authentication Response (success),MAC地址认证 MAC 地址过滤是相当常见的做法，几乎所有产品均有支持。AP上维护了一份经过授权的MAC 地址清单，不在名单上的工作站。网管人员可以键入一组经过授权的工作站地址，只要是表上有名的工作站就可以跟网络连接。,802.11认证 MAC地址认证,802.11认证共享密钥认证,共享密钥认证(shared-key authentication） 共享密钥身份认证(shared-key authentication）必须使用WEP，因此只能用于实现了WEP的
