无线局域网 (WLAN) 是20世纪90年代计算机网络与无线通信技术相结合的产物, 他提供了使用无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信, 并为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了潜在的手段。
无线网络设置允许用户在任何时间、任何地点访问网络数据, 不需要指定明确的访问地点, 因此用户可以在网络中漫游。移动性让用户在使用笔记本电脑、掌上计算机或拘束采集器等设备的同时能自由地变换位置, 这极大地方便了工作时需要移动位置的人员。
使用无线网络可以避免铺设线缆的高成本费用、租用线路的月租费用以及当设备需要移动而增加的相关费用, 所以无线网络可以极大地降低组网成本。
WLAN采用无线扩频技术, 降低误码率, 提高抗多径干扰能力, 使无线设备同频使用, 不受外界信号干扰。用户可选择不同的频道, 大大降低通信内容泄露的机率。
WLAN中所有接入网络的合法用户设备的ID号码都记录在网管中心, 设置数据加密方案, 即使信号被盗听也难理解内容。
无线网络支持2.4GHz频带下13个子信道, 每个信道占有22MHz带宽, 同时拥有3个完全独占的子信道, 每个信道内依据11位随机码元对各基站用户编码分址, 多用户频道复用。
由于无线局域网采用公共的电磁波作为载体, 电磁波能够穿越天花板、玻璃、楼层、砖、墙等物体, 因此在一个无线访问点所服务的区域中任何一个无线客户端都可以收到, 包括并不设备工作在同一个频段的设备, 任何人都有条件希望他接收数据的客户端。因此在无线局域网的应用当中引入了相应安全的手段。通常网络的安全性主要体现在访问控制和数据加密两个方面。
每个无线工作站网卡都由唯一的物理地址标示, 该物理地址编码方式类似于以太网物理地址, 是48位。可在无线访问点AP中手工维护一组允许访问的MAC地址列表, 实现物理地址过滤。
无线工作站必须出示正确的SSID, 与无线访问点AP的SSID相同, 才能访问AP;如果出示的SSID与AP的SSID不同, 那么AP将拒绝他通过本服务区上网, 因此可以认为SSID是一个简单的口令, 从而提供口令认证机制, 实现一定的安全。
有线等效保密 (WEP) 协议是由802.11标准定义的, 用于在无线局域网中保护链路层数据。WEP使用40位钥匙, 采用RSA开发的RC4对称加密算法, 在链路层加密数据。WEP加密采用静态的保密密钥, 各WLAN终端使用相同的密钥访问无线网络, WEP也提供认证功能, 当加密机制启动, 客户端要尝试连接上AP时, AP会发出一个Challenge Packet给客户端, 客户端在利用共享密钥将此值加密后送回存取点以进行认证比对, 如果正确无误, 才能获准存取网络的资源。40位WEP具有很好的互操作性, 所有通过wifi组织认证的产品都可以实现WEP互操作。现在的WEP也一般支持128位的钥匙, 提供更高等级的安全加密。
无线局域网有两类拓扑结构:无中心或对称式 (PEER TO PEER) 拓扑和有 (HUB-BASED) 拓扑。针对其基本的拓扑结构, 有以下几种基本组网模式。
在802.11标准中, MAC帧中有四个MAC地址, 配合控制字段中的两个控制位选择, 能够表示源地址、目标地址、中转地址和扩展地址, 使无线网络接入灵活自由, 组网方式可依需求多变。结合WLAN IEEE802.11, 有以下几种具体组网方式。
4.1.1对等方式的WLAN, 对等方式下的局域网, 不需要单独的具有总控接转的接入设备AP, 所有的基站都能对等地相互通信。
4.1.2接入方式的WLAN, 这种方式以星型拓扑为基础, 以接入点AP为中心, 所有的基站通信要通过AP接转, 相当于以无线链路作为原有的基干网或其中一部分。相应地在MAC帧中, 同时有源地址、目的地址和接入地址。通过各基站的响应信号, 接入点AP能在内部建立一个像路由表那样的桥接表, 将各个基站和端口一一联系起来。当接转信号时, AP就通过查询桥接表进行。由于WLAN的AP有以太网接口, 这样, 即使以AP为中心独立建立一个无线局域网, 当然也能够将AP作为一个有线网的扩展部分。
4.1.3中继方式的WLAN, 中继是建立在接入原理之上的, 它以两个AP点对点链接。由于独享信道, 这种方式较适合两个局域网的远距离互连 (架设高增益定向天线后, 传输距离可达到50公里) , 局域网既可以是有线, 也可以使无线。WLAN采用中继方式的组网模式多种多样, 我们统称无线分布系统。在这种模式下, MAC帧使用了四个地址, 即源地址、目的地址、中转发送地址、中转接收地址。
接入方式和中继方式支持TCP/IP和IPX等多种协议, 是IEEE802.11重视的无线局域网主要应用方式。
(1) 网桥连接型, 不同的局域网之间互联, 可采用无线网桥的方式实现二者的点对点连接, 无线网桥不仅提供二者之间的物理与数据链路层的连接, 还可以为两个网的用户提供较高层的路由和协议转换。
(2) 基站接入型, 当采用移动蜂窝通信网接入方式组建无线局域网时, 各站点之间的通信通过基站接入、数据交换方式实现互连。各移动站不仅可以通过交换中心自行组网, 还可以通过广域网与远地站点组建自己的网络。
(3) HUB接入型, 利用无线HUB可以组建星型结构的无线局域网, 具有与有线HUB组网方式相类似的优点。在该结构基础上的无线局域网, 可采用类似于交换型以太网的工作方式, 要求HUB具有简单的网内交换功能。
(4) 无中心结构, 要求网中任何两个站点均可以直接通信。此结构的无线局域网一般使用公用广播信道, MAC层采用CSMA类型的多址接入协议。
(1) 点对点型, 该类型常用于固定的要联网的两位置之间, 是无线连网的常用方式, 使用这种连网方式建成的网络, 优点是传输距离远, 传输速率高, 受到外界的影响小。
(2) 点对多点, 该类型常用于有一个中心点, 多个远端点的情况下。其最大优点是组建网络成本低, 维护简单。其次, 由于中心使用了全向天线, 设备调试相对容易。该种网络缺点也是因为使用了全向天线, 波束的全向扩散使得功率大大衰减, 网络传输速率低, 对于较远的远端点, 网络的可靠性得不到保证。此外, 由于多个远端站公用一套设备, 网络延迟增加, 导致传输速率低, 且中心设备损坏后, 整个网络就会停止工作。另外, 所有的远端点和中心站使用的频率相同, 在有一个远端站受到干扰的情况下, 其他站都要更换相同的频率, 如果有多个远端站受到干扰, 频率更换更加麻烦, 且不能相互兼顾。
(3) 多点对点型, 该类型实际上是多个点对点的组合, 在有一个中心点多个远端点的网络中经常使用, 每个远端点在中心点都有各自对应的设备。这种方式组成的网络由于每个采用的都是点对点方式, 所以, 中心点的一台设备损坏后, 只会影响相关的一个点, 不会使整个网络受到影响。
(4) 混合型, 这种类型适用于所建网络中有远距离的点, 近距离的点, 还有建筑物或阻挡的点, 在组建这种网络的时候, 综合以上几种类型的网络方式, 对于远距离的点使用点对点, 近距离的多个点采用点对多点方式。
作为无线局域网协议族中最成熟的IEEE802.11b主要是工作在2.4GHz频段, 频段范围为2.4~2.483GHz, 物理层的调制方式为CCK (补码键控) 的DSSS。
IEEE802.11a扩充了标准的物理层, 规定该层使用5GHz的频带, 频段范围为5.15~5.25、5.25~5.35及5.725~5.825GHz, 采用OFDM (正交频分复用) 来传输数据, 其物理层的吞吐量分别为6、12、18、24、36、48、54Mbps。高端的5.8GHz频段, 由于输出功率高, 适于建筑物之间或室外环境的无线应用;低端的5.2GHz和中部的5.3GHz频段特别适合于建筑物内的产品, 对于5.2GHz的设备必须使用集成天线。
别外IEEE在2002年初新推出的实验型802.11g技术, 采用的调制方式有两种, 包括IEEE802.11a中采用的OFDM (正交频分复用) 与IEEE802.11b中采用的CCK (补码键控) 。802.11g其实是一种混合标准, 它既能适应传统的802.11b标准, 在2.4GHz频率下提供每秒11Mbit/s数据传输率, 也符合802.11a标准在5GHz频率下提供54Mbit/s的速率。802.11g不但能够兼容802.11b, 保护现有的设备投资, 而且还可以达到54Mbit/s的速率。802.11g技术现在还没有芯片厂家提供, 提供成熟的大规模可商用产品还需要一段时间, 但有可能会对双频无线局域网设备产生影响。
目前正在制定中的标准有802.11i:MAC层安全增强规范 (2004.6.24已经获批准) ;802.11n:下一代无线新标准, 该标准希望将WLAN的玄幻书传输速度增加到100Mbps以上。
HomeRF是由HomeRF工作组开发的, 是在家庭区域范围内的任何地方, 在PC和用户电子设备之间实现无线数字通信的开发性工业标准。HiperLAN2是为集团消费者、公共和家庭环境提供无线接入到英特网和未来多媒体, 即实时视频服务。由欧洲电信标准化协会 (ETSI) 的宽带无线电接入网络 (BRAN) 小组着手指定, 已经推出HiperLAN1和HiperLAN2。在欧洲HiperLAN2发展很好。蓝牙技术工作在2.4GHz ISM频段, 提供低价、强壮的、大容量的语音和数据网络。其实严格地来说该技术并不算一种WLAN技术, 它面向的是移动设备之间的小范围连接, 因而本质上说它是一种代替线缆的技术。
无线局域网会在实际中不断地发展, 不断地出现新技术。随着WLAN技术的日益成熟, 无线局域网的传输速率会更高, 性能更稳定, 安全性更好, 发展空间更广, 前景不可估量。
摘要：本文阐述了WLAN (无线局域网) 的特点、安全以及其应用, 并通过对无线标准和规范的发展趋势的介绍, 阐述了未来无线局域网的发展。
关键词：WLAN,应用,发展,安全,标准
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