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1、WLAN基础知识介绍Azalea Networks Inc.电话：010-58851177http:/概要nWLAN基本概念n802.11介绍基本术语nWLAN工作流程n安全介绍nRadio介绍n天线介绍主要技术简介WLAN采用无线射频技术 构成的局域网络， 是一种便利的数据 传输系统。 IEEE 802.11 介绍n802.11国际IEEE在1977形成立的标准n802.11标准在某些方面非常像802.3以太网标准无线 局域网(LAN without wires).n地址不可靠媒介, 动态拓扑, 冲突降低了每一个设备监 听无线局域网内其他设备的能力IEEE 802.11标准n802.11规定
2、了一个基站和无线客户端或两个无线客户端的通过空气传输的接口。n802.11在原始的802.11标准的基础上有了很多扩展标准：802.11 工作在2.4G频段，提供了每秒1兆或2兆 传输速率802.11a 工作在5G频段， 提供了每秒54M的传输速率，平均吞吐量 是2036M/秒，平均范围85英尺802.11b 工作在2.4G频段，提供了每秒11M的传输速率。在1999年 ，IEEE接受了802.11b作为以太网标准，平均速率每秒4M，平均范围 50多米802.11g 在2.4G频段上提供了大于20M的带宽，平均每秒2030M ，平均范围50多米802.11 结构802.11 LAN是一个基于蜂
3、窝的架构。每一个蜂窝（即BSS）被一个基 站（即访问点或AP）控制，或是在蜂窝内的点对点网络（Ad-hoc 模式）nSTA WLAN工作站, 任何包含802.11功能的设备nBase station (AP) 提供WLAN接入服务的设备, 周期的发送信息 帧,包含时间戳、SSID等nBSS 基本服务区域, 由一组任意数量的STA组成nIBSS Infrastructure BSS, 一个AP和一些与它关联的STAnDS 连接AP的回程nESS 扩展服务区域，所有通过DS连接的IBSSnPortal 连接WLAN和其他802LAN的设备，也称WLAN网关IEEE 802.11 结构示例IEEE
4、802.11 层次802.11 defines single MAC interacts with three PHYs:n跳频扩频Frequency Hopping Spread Spectrumn直序扩频Direct Sequence Spread Spectrum n红外线InfraRedIEEE 802.11 MAC层nCSMA/CA - DCF Data Carrier Failure detector,数据载波故障检测器Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,具有避免冲突的载波侦听多路存取 STA想传输数据来探测
5、媒介。如果媒介是忙的，它推迟。如果媒介在指定时间是空闲的，STA 将允许传送。接收站检测接收到包的CRC（循环冗余码校验） 并发送应答包 (acknowledgment packet 简称 ：ACK).收到ACK指示传送者没有碰撞。如果没发送者没有接收到ACK，它将重传这个帧，直到收到 AC或是在指定资料传送失败后丢掉这个帧（一般是7次）nVirtual Carrier Sense（虚拟载波检测） 为了减少两个STA的碰撞概率，而它们又不能彼此听到，标准 定义了VCS STA想要传输数据时，它先发一个短的请求包即RTS (Request To Send), 接收端利用一个控制包来响应，即CTS
6、 (Clear to Send). 所有的STA可以接受RTS或CTS，设置他们在这一期间的 VCS指示器 (called NAV,for Network Allocation Vector)， 并且和正在探测媒介的物理载波共用这一信息STA怎么知道AP?n被动扫描 (必须的)：STA扫描各个频道，从所有的可能 AP得到Beacon帧,并且得到他们的强度。Beacon帧周期 的从AP发出，它包含AP的同步信息n主动扫描 (可选的)：STA通过广播探测请求帧试图去查 找一个AP，附近的所有AP响应探测请求n两者都支持，决定于能量消耗和性的权衡n当STA决定了去加入哪个BSS时，下一步进行认证过程
7、STA 是怎么通过AP认证的?n开放的系统认证 (必须的)： STA发送认证申请给AP AP响应认证申请n共享系统认证 (选择的)： STA发送认证需求给AP AP把询问文本放到响应帧里 STA用它的WEP关键字来加密询问文本，并把它发送回AP AP解密询问文本并和最初的文本进行比较，然后发送认证应 答帧给STASTA怎样关联AP？n一旦认证通过，STA在发送数据前必须关联APnSTA通过发送关联请求帧来开始关联。主要包括： SSID，支持的速率等nAP通过应答帧来响应关联请求。主要包括关联ID等。SSID和BSSIDnSSID（Service Set Identifier）是区别其他WLAN
8、的一个的标识 。 无线设备利用SSID来建立和维持连接。作为关联过程的一部分 STA必须与AP的SSID相同nSSID包括32个大小写敏感的字母数字式字符。 传统的AP只能支持 一个SSID。 nBSSID是AP的MAC地址，BSSID也是STA识别AP的标志之一。n现在很多先进一些的公司提供企业级的AP，它可以支持多SSID和 多BSSIDnMSSID/MBSSID在逻辑上把一个AP分成多个虚拟的AP，但他们工 作在同一个硬件平台上。网管人员可以为不同的SSID分配不同的 策略和功能。增加了网络结构的灵活性。Virtual AP - VAPn一个AP可以提供MSSID或者MBSSID，并且每
9、一个SSID提供不同的功能，也就是具有VAP功 能n每一个SSID和它的功能被称为VAPnVAP在MAC层模拟物理AP的功能nVAP的优点VLAN - SSID mappingSSID 广播：mixed caseNo. of clients for each SSID每一个SSID具有一个安全设置每一个SSID具有一个QoS设置每一个SSID具有一个Radius设置每一个SSID具有一个SNMP MIBsVAP对Mesh很有意义！n一个网络可以被多个运营商服务n每个运营商可以灵活性的设备他们自己SSID，选择他 们想提供的功能n每个运营商可以管理他们自己的用户不会干扰其他的 运营商n客户可以发
10、现提供的任何网络，无须提供配置他的 STAn减少信道的冲突n减少建设和支持费用n获得高的价值 不同的VAP解决方案方案 1： 每个 Beacon多个SSID，一个Beacon，一个BSSIDnAP利用一个BSSID，发送一个Beaconn一个Beacon中包含多个SSIDnPros:802.11标准允许在一个帧里很快的发现所有的SSIDnCons不适合现有的很多 STA每个SSID不能提供不同的功能不支持pre-auth routingnConclusion: Not good不同的VAP解决方案方案 2: 每个Beacon一个SSID，多Beacon，一个BSSIDnAP利用一个SSID，但
11、是发送多个BeaconnAP响应探测请求，去支持包含SSID功能的探测应答的SSID nPros:可为每个SSID设置不同的功能可以发现多个MSSIDnCons:不能支持一个SSID的多个功能Dont support pre-auth routingnConclusion: Not good不同的VAP解决方案方案 3: 每个Beacon一个SSID, 单 SSID, 单 BSSIDnAP仅仅利用一个BSSID发送一个Beaconn每个 Beacon探测应答仅仅包括一个SSIDn仅仅第一个SSID在Beacon中发送和响应探测请求nAP响应每二个SSID的探测应答，包括SSID的功能nPros
12、: 兼容现有的STA 可以支持一个SSID的不同功能nCons: 不允许发现第二个 SSID 不支持一个SSID的多个功能 不支持 pre-auth routingnConclusion: work, but not satisfying 不同的VAP解决方案解决方案 4: 每个Beacon一个SSID，多个Beacons，多个BSSIDsnAP 利用多个 BSSIDn每一个 Beacon探测应答公包括一个SSIDn支持AP以标准的时间间隔发送Beacon，每个Beacon有一个BSSIDn支持AP响应包含BSSID功能探测应应答nPros:兼容现有的 STA每一个SSID设置不同的功能Can
13、 support different capability sets for each SSID每一个SSID可以支持一组不同的功能Can support different capability sets within one SSID允话发现多个SSID不支持 pre-auth routingnCons:不是所有的AP都可以这样做，受MAC地址的限制 nConclusion: Best of all!802.11 安全 - WEPnWEP是最早的，最常用的，也是最脆弱的安全保证n使用共享秘钥RC4加密算法，密钥长度最初为40位(5个字符)，后 来增加到128位(13个字符)，有些设备可以支
14、持152位加密。创建 一个IV与秘钥共同加密数据包。nWEP Key 长度太小 nWEP不提供自动修改密钥的方法。nIV 空间太小并且IV 重复使用（平均大约每 5 小时重复一次）。802.11 安全 - WPAnWPA 利用TKIP(Temporal Key Integrity Protocol) 来代替WEPnTKIP 仍用RC4加密算法, 但是每个包的RC4 key是不同的n利用两种方法管理关键字 外部认证服务器 (Radius) and EAP Pre-shared keys 没有附加的服务器nWPA 引入4个新算法 48位初始化向量(IV) IV顺序规则(IV Sequencing
15、Rules)、 每包密钥构建(Per-Packet Key Construction)、 Michael消息完整性代码(Message Integrity Code,MIC)以及密钥重获 /分发。802.11 安全 WPA2n802.11i 支持很多更强的加密算法 (CCMP: AES in Counter mode with CBC-MAC) 来代替TKIPn更安全n更完善的密钥管理nSTA roaming优化 802.11 安全 访问控制n基于MAC地址的访问控制n基于Radius的访问控制n基于证书的访问控制n基于WEB认证的访问控制n基于STA性能的访问控制n基于SIM的访问控制n基于
16、位置的访问控制802.11 安全 VPN nVPN pass-through IPsec L2TP most popular because Microsoft supports it. PPTPnVPN termination802.11安全 非法AP, WIPSn非法AP探测和封锁n无线防火墙n无线入侵检测系统 (IDS)n无线入侵预防系统 (IPS)802.11 QoS 802.11en802.11没有任何QoS设计，直到802.11e出现n新的QoS位被引进, 并且两个新的QoS字节被加到MAC头中n增强的 DCF EDCF: 不保证QoS，高优先级的包前更高的可能性被发送 (现在是 怎么做的)nHCF 更精确的 QoS，带宽，抖动，公平性等 是可控制的 (不是小级别的支持)n已经定义的4个级别的QoS：BE - Best Ef
