河南中医药大学：《网络应用技术 Network Application and Technology》课程教学资源（实验指导）实验八无线局域网的构建.pdf_大学文库

《网络应用技术》/实验八:无线局域网的应用实验八:无线局域网的应用、实验介绍在实际应用中,存在着大量移动终端设备需要通过无线方式接入园区网络。本实验就来介绍如何构建无线局域网,并在园区网中实现无线网络接入服务。二、实验目的 1、了解无线局域网的概念 2、熟悉无线局域网的规划与构建过程 3、掌握无线局域网的配置方法; 4、掌握有线、无线混合组网的方法三、实验类型验证性四、实验理论 1、无线局域网简介无线局域网WLAN( Wireless Local Area Network,以下简称WLAN),是指部分或全部采用无线电波、激光、红外线等作为传输介质的局域网。本项目介绍的是基于EEE80211标准体系,利用高频信号(如24GHz频段、5GHz频段) 作为传输介质的无线局域网。EEE80211是无线网络通信的工业标准体系,包括80211、80211a 80211b、80211e、802.11g、802.1i、80211n、802.11ac等。有线局域网以有线电缆或光纤作为传输介质,存在传输介质铺设成本高、接入位置固定、可移动性差的问题,不能满足人们对网络日益增强的便携性和移动性需求。无线局域网技术可以让用户摆脱有线网络的束缚,方便地接入到局域网并在无线网络覆盖区域内自由移动 2、WLAN的基本概念 21、工作站STA 工作站STA( Station)是支持802.11标准的终端设备,例如带无线网卡的电脑、支持WLAN 的手机等。 22、接入点AP (1)什么是AP? AP( Access point),即无线接入点,为STA提供基于|EE80211标准的无线接入服务,起到有线网络和无线网络的桥接作用,是WLAN网络中的重要组成部分。AP的工作机制类似有线网络中的集线器(HUB),无线终端可以通过AP进行终端之间的数据传输,也可以通过AP与有线网络互通。按照工作原理和功能,可以将无线AP分为胖AP( FATAP)和瘦AP(FTAP)两类河南中医药大学信息技术学院|网络与信息系统科研工作室第1页

《网络应用技术》 / 实验八：无线局域网的应用河南中医药大学信息技术学院 | 网络与信息系统科研工作室第1页实验八：无线局域网的应用一、实验介绍在实际应用中，存在着大量移动终端设备需要通过无线方式接入园区网络。本实验就来介绍如何构建无线局域网，并在园区网中实现无线网络接入服务。二、实验目的 1、了解无线局域网的概念； 2、熟悉无线局域网的规划与构建过程； 3、掌握无线局域网的配置方法； 4、掌握有线、无线混合组网的方法。三、实验类型验证性四、实验理论 1、无线局域网简介无线局域网 WLAN（Wireless Local Area Network，以下简称 WLAN），是指部分或全部采用无线电波、激光、红外线等作为传输介质的局域网。本项目介绍的是基于 IEEE 802.11 标准体系，利用高频信号（如 2.4GHz 频段、5GHz 频段）作为传输介质的无线局域网。IEEE 802.11 是无线网络通信的工业标准体系，包括 802.11、802.11a、 802.11b、802.11e、802.11g、802.11i、802.11n、802.11ac 等。有线局域网以有线电缆或光纤作为传输介质，存在传输介质铺设成本高、接入位置固定、可移动性差的问题，不能满足人们对网络日益增强的便携性和移动性需求。无线局域网技术可以让用户摆脱有线网络的束缚，方便地接入到局域网并在无线网络覆盖区域内自由移动。 2、WLAN 的基本概念 2.1、工作站 STA 工作站 STA（Station）是支持 802.11 标准的终端设备，例如带无线网卡的电脑、支持 WLAN 的手机等。 2.2、接入点 AP （1）什么是 AP？ AP（Access Point），即无线接入点，为 STA 提供基于 IEEE 802.11 标准的无线接入服务，起到有线网络和无线网络的桥接作用，是 WLAN 网络中的重要组成部分。AP 的工作机制类似有线网络中的集线器（HUB），无线终端可以通过 AP 进行终端之间的数据传输，也可以通过 AP 与有线网络互通。按照工作原理和功能，可以将无线 AP 分为胖 AP（FAT AP）和瘦 AP（FIT AP）两类

《网络应用技术》/实验八:无线局域网的应用 (2)胖AP 胖AP通常有自带的完整操作系统,除了前面提到的无线接入功能外,一般还同时具备 WAN端口、LAN端口,是可以独立工作、实现自我管理的网络设备。胖AP可以独立提供SSD 认证、DHCP功能,可以给绑定到该AP的主机提供P地址等上网参数,实现80211(无线接口)协议与8023(有线接口)协议转换,可以通过 console本地管理或SSH远程管理。胖AP普遍应用于家庭网络或小型无线局域网,有线网络入户后,可以部署胖AP进行室内覆盖,室内无线终端可以通过胖AP访问 INTERNET (3)瘦AP 瘦AP(FTAP),可以理解为胖AP的瘦身,去掉路由、DNS、DHCP服务器等诸多加载的功能,仅保留无线接入的部分。我们常说的AP就是指这类瘦AP,它相当于无线交换机或者集线器,仅提供一个有线/线信号转换和无线信号接收/发射的功能。瘦AP作为无线局域网的一个部件,是不能独立工作的,必须配合AC的管理才能成为一个完整的系统 FTAP只能充当一个被管理者的角色,首先通过DHCP动态获得P地址等参数,然后通过广播、组播、单播等方式发现无线控制器AC( AP Controller),发现之后,自动从AC下载配置文件,完成自我配置 23、无线控制器AC( Access Controller) 无线控制器AC( Access Controller),用于集中式网络架构,对无线局域网中的所有进行控制和管理。如果没有AC,对于需要部署成百上千的AP的场景,每个设备都需要手工配置,工作量将非常巨大,而通过AC的集中管理配置,可以快速便捷地完成任务 24、无线接入点控制与规范 CAPWAP 无线接入点控制与规范 CAPWAP( Control And Provisioning of Wireless Access Points): 实现AP和AC之间的互通的一个通用封装和传输机制。 25、虚拟接入点ⅥAP 虚拟接入点ⅥAP( irtual Access Point)是AP设备上虚拟出来的业务功能实体。用户可以在一个AP上创建不同的VAP来为不同的用户群体提供无线接入服务 26、射频信号射频信号是提供基于802.11标准的WLAN技术传输介质,具有远距离传输能力的高频电磁波。本项目中射频信号指24GHz频段或5GHz频段的电磁波 27、服务集标识符SSID 服务集标识符SsID( Service set ldentifier)表示无线网络的标识,用来区分不同的无线网络。例如,我们在笔记本电脑或手机上搜索可接入无线网络所得到网络名称就是SSD 28、基本服务集BSS 基本服务集BSS( Basic service set)是一个AP所覆盖的范围。在一个BsS的服务区域范围内的STA(工作站)可以相互通信 29、扩展服务集ESS 扩展服务集ESS( Extend Service set)由多个使用相同SsD的BSS组成的集合。河南中医药大学信息技术学院|网络与信息系统科研工作室第2页

《网络应用技术》 / 实验八：无线局域网的应用河南中医药大学信息技术学院 | 网络与信息系统科研工作室第2页（2）胖 AP 胖 AP 通常有自带的完整操作系统，除了前面提到的无线接入功能外，一般还同时具备 WAN端口、LAN端口，是可以独立工作、实现自我管理的网络设备。胖AP可以独立提供SSID、认证、DHCP 功能，可以给绑定到该 AP 的主机提供 IP 地址等上网参数，实现 802.11（无线接口）协议与 802.3（有线接口）协议转换，可以通过 console 本地管理或 SSH 远程管理。胖 AP 普遍应用于家庭网络或小型无线局域网，有线网络入户后，可以部署胖 AP 进行室内覆盖，室内无线终端可以通过胖 AP 访问 INTERNET。（3）瘦 AP 瘦 AP（FIT AP），可以理解为胖 AP 的瘦身，去掉路由、DNS、DHCP 服务器等诸多加载的功能，仅保留无线接入的部分。我们常说的 AP 就是指这类瘦 AP，它相当于无线交换机或者集线器，仅提供一个有线/无线信号转换和无线信号接收/发射的功能。瘦 AP 作为无线局域网的一个部件，是不能独立工作的，必须配合 AC 的管理才能成为一个完整的系统。 FIT AP 只能充当一个被管理者的角色，首先通过 DHCP 动态获得 IP 地址等参数，然后通过广播、组播、单播等方式发现无线控制器 AC（AP Controller），发现之后，自动从 AC 下载配置文件，完成自我配置。 2.3、无线控制器 AC（Access Controller）无线控制器 AC（Access Controller），用于集中式网络架构，对无线局域网中的所有 AP 进行控制和管理。如果没有 AC，对于需要部署成百上千的 AP 的场景，每个设备都需要手工配置，工作量将非常巨大，而通过 AC 的集中管理配置，可以快速便捷地完成任务。 2.4、无线接入点控制与规范 CAPWAP 无线接入点控制与规范 CAPWAP（Control And Provisioning of Wireless Access Points）：实现 AP 和 AC 之间的互通的一个通用封装和传输机制。 2.5、虚拟接入点 VAP 虚拟接入点 VAP（Virtual Access Point）是 AP 设备上虚拟出来的业务功能实体。用户可以在一个 AP 上创建不同的 VAP 来为不同的用户群体提供无线接入服务。 2.6、射频信号射频信号是提供基于 802.11 标准的 WLAN 技术传输介质，具有远距离传输能力的高频电磁波。本项目中射频信号指 2.4GHz 频段或 5GHz 频段的电磁波。 2.7、服务集标识符 SSID 服务集标识符 SSID（Service Set Identifier）表示无线网络的标识，用来区分不同的无线网络。例如，我们在笔记本电脑或手机上搜索可接入无线网络所得到网络名称就是 SSID。 2.8、基本服务集 BSS 基本服务集 BSS（Basic Service Set）是一个 AP 所覆盖的范围。在一个 BSS 的服务区域范围内的 STA（工作站）可以相互通信。 2.9、扩展服务集 ESS 扩展服务集 ESS（Extend Service Set）由多个使用相同 SSID 的 BSS 组成的集合

《网络应用技术》 / 实验八：无线局域网的应用河南中医药大学信息技术学院 | 网络与信息系统科研工作室第3页 3、WLAN 网络架构 WLAN 网络架构分有线侧和无线侧两部分。有线侧是指接入点 AP 上行到 Internet 的网络，使用以太网协议；无线侧是指 STA（工作站）到 AP 之间的网络，使用 802.11 协议。无线侧接入的 WLAN 网络架构分为自治式网络架构和集中式架构两种。（1）自治式网络架构自治式网络架构又称胖接入点（FATAP）架构，用 AP 实现所有无线接入功能，不需要 AC（无线控制器）设备。（2）集中式架构集中式架构又分为瘦接入点（FIT AP）架构和敏捷分布 Wi-Fi 方案架构。  瘦接入点（FIT AP）架构下，AC 集中管理和控制多个 AP。  敏捷分布 Wi-Fi 方案架构下，通过 AC 集中管理和控制多个中心 AP，每个中心 AP 集中管理和控制多个 RU。 4、WLAN 中的报文与 VLAN 划分（1）WLAN 中的报文 WLAN 网络中的报文包括管理报文和业务数据报文。管理报文用来传送 AC 与 AP 之间的管理数据，存在于 AC 和 AP 之间。业务数据报文主要是传送 WLAN 客户端上网时的数据，存在于 STA 和上层网络之间。管理报文必须采用 CAPWAP 隧道进行转发，而业务数据报文除了可以采用 CAPWAP 隧道转发之外，还可以采用直接转发方式和 Soft-GRE 转发方式。在 WLAN 网络中，STA 和 AP 间的报文为 802.11 协议报文，AP 和有线网络间的报文为 802.3 协议报文，AP 作为 STA 和有线网络间的桥梁，将 802.11 协议报文终结并转换为 802.3 报文，然后转发到有线网络。（2）WLAN 中的 VLAN 划分在 WLAN 网络中，通常划分管理 VLAN 和业务 VLAN。管理 VLAN：主要用来传送 AC 与 AP 之间的管理报文，如 AP 的 CAPWAP 报文、AP 的 ARP 报文、AP 的 DHCP 报文。业务 VLAN：主要用来传递 WLAN 客户端上网时的数据报文，从同一 VAP 的 SSID 接入的 WLAN 客户端属于同一业务 VLAN

《网络应用技术》/实验八:无线局域网的应用 6、WLAN业务配置流程 61、WLAN基本业务配置流程 WLAN基本业务配置流程包括3个部分:配置网络互通、配置AC系统参数、通过AC配置 WLAN业务参数,并下发给AP,如图803所示。配置网络互通路由器等设备 2、DHCP服务器配置 1、配置域管理模板:主要是国家码 AC管理AP 配AC系统参数+2、配置AC票接囗 3配置AP认证模式井导入AP 配置WLAN业务参数创建SSD模板创建安全模板创建∨AP模板引用到 AP或AP组的射频图8-0-3WLAN基本业务配置流程 (1)DHCP服务器配置 DHCP服务的常用工作模式有中继模式、接口地址池模式和全局地址池模式。 ·中继模式:DHCP中继位于DHCP客户端与DHCP服务器之间,进行DHCP报文的转发可接收来自DHCP客户端的请求报文,并转发给DHCP服务器:接收DHCP服务器返回的报文,并转发给DHCP客户端。DHCP中继上通常配置于路由交换机或路由器,需配置 DHCP服务器地址,使处于不同网络的DHCP客户端共用一台DHCP服务器。接口地址池模式:以接口地址所属地址范围为地址池,为DHCP客户端分配IP地址 ·全局地址池模式:DHCP服务器的全局地址池包含多个地址池,DHCP服务器将全局地址池中的地址分配给DHCP客户端。对来自DHCP中继的DHCP请求,DHCP服务器选择和DHCP中继在同一网段的地址池为DHCP客户端分配地址。 (2)AC系统参数配置配置AC源接口,用于AC与AP之间建立隧道通信 AP认证模式有三种,分别为不认证(no-auth)、MAC地址认证(mac-auth)和SN认证 (sn-auth),本项目采用MAC地址认证模式 3)WLAN业务参数配置 LAN业务参数配置包括安全模板配置、SSD模板配置和νAP模板配置,各模板主要配置内容如下: 安全模板:配置安全策略,本项目配置为 WPA/WPA2-PSK的安全策略,接入密码为 “ abcdlllI” 河南中医药大学信息技术学院|网络与信息系统科研工作室第6页

《网络应用技术》 / 实验八：无线局域网的应用河南中医药大学信息技术学院 | 网络与信息系统科研工作室第7页  SSID 模板：主要配置 SSID 名称。  VAP 模板：主要设置业务数据报文转发方式、业务 VLAN，引用 SSID 模板、引用安全模板。本项目报文转发方式为直接转发（direct-forward）。 6.2、WLAN 模板（1）域管理模板域管理模板用来进行 AP 的国家码、调优信道集合和调优带宽的配置。国家码是 AP 射频所在国家的标识，规定了 AP 射频特性，包括 AP 的发送功率、支持的信道等。国家码的配置使 AP 的射频特性符合不同国家或区域的法律法规要求。（2）安全模板安全模板用来配置 WLAN 安全策略，对无线终端接入进行身份验证，对用户报文进行加密，为 WLAN 网络和用户提供安全保障。WLAN 安全策略包括开放认证、WEP、WPA/WPA2-PSK、 WPA/WPA2-802.1X、WAPI-PSK 和 WAPI-证书，配置安全模板时可选择其中一种。（3）SSID 模板 SSID 模板主要用来配置 SSID 名称，同时还支持以下功能：  隐藏 SSID 名称：为保护无线网络安全，用户可以隐藏 SSID 名称。使得只有知道 SSID 的用户才能连接该无线网络。  单个 VAP 最大接入用户数限制：为了保证用户的上网体验，可以根据网络实际状况配置合理的最大接入用户数。  接入用户数达到上限隐藏SSID：接入用户数达到上限隐藏SSID，可有效减少新用户连接。  STA 连接过期时间：当 AP 持续未收到 STA 的数据报文，达到过期时间时，AP 断开该 STA 的连接。（4）VAP 模板在 VAP 模板中配置各项参数、引用模板，然后引用到 AP 或 AP 组，AP 上就会创建 VAP，为 STA 提供无线接入服务。通过 VAP 模板中的各项参数配置可以实现 AP 的管理。例如：可以在 VAP 模板中设置业务数据报文转发方式、业务 VLAN，引用 SSID 模板、安全模板。五、实验内容与过程

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