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校園無線局域網(wǎng)設(shè)計
校園無線局域網(wǎng)設(shè)計【1】
摘要：探討了校園無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案。
通過規(guī)劃信息點、布置AP、劃分信道、配置主干網(wǎng)絡(luò)等設(shè)計了一個“數(shù)字化校園”，并使用不同的安全協(xié)議以確保無線網(wǎng)絡(luò)安全通信。
關(guān)鍵詞：數(shù)字化校園;無線局域網(wǎng);網(wǎng)絡(luò)安全
0引言
目前，隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大。
為了加快學(xué)校信息化步伐，大部分學(xué)校都需組建一個相對安全、可靠和高性能的無線校園網(wǎng)絡(luò)以滿足學(xué)校對辦公、教學(xué)自動化的各項需求，實現(xiàn)“數(shù)字化校園”。
本文對校園無線局域網(wǎng)進行了拓撲模型設(shè)計和校園無線局域網(wǎng)的設(shè)計規(guī)劃。
1系統(tǒng)需求分析
不同的學(xué)校對無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求不盡相同，但大體上可分為自動化辦公、信息化教學(xué)及信息服務(wù)等方面的需求。
學(xué)校的信息服務(wù)一般用于滿足校園網(wǎng)站建設(shè)、圖書館閱覽室管理、學(xué)校教務(wù)管理、師生間的文件傳輸服務(wù)、學(xué)校日常辦公事務(wù)管理，以及部分多媒體設(shè)備運用及一些遠程教學(xué)服務(wù)。
應(yīng)用于教學(xué)的無線網(wǎng)絡(luò)一般要考慮其安全性、穩(wěn)定性和可擴展性等。
鑒于此，校園無線網(wǎng)絡(luò)的性能需求大體可分為：高可靠性、較短的響應(yīng)時間、高吞吐率、高傳輸速度、高性價比等。
根據(jù)這些特點在有線網(wǎng)絡(luò)主干部分統(tǒng)一使用光纖，其它數(shù)據(jù)點使用超5類雙絞線來滿足這些需求。
對設(shè)備的選用，可選擇性能高、WAN接口(廣域網(wǎng)接口)多的路由器連接到外網(wǎng)，再通過防火墻接入核心層交換機，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)速率高、低延遲的交換機作為核心層交換機，對每個樓層之間、不同部門之間接入其各自單獨的交換機再接進無線AP。
在各節(jié)點上的客戶端，通過VLAN的劃分技術(shù)、Trunk設(shè)置技術(shù)等保證整個網(wǎng)絡(luò)正常運行。
2系統(tǒng)設(shè)計
2.1無線局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計
無線局域網(wǎng)一般分為以下幾種結(jié)構(gòu)：星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
本文采用樹型和星型混合的拓撲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以滿足多用戶需求。
可將網(wǎng)絡(luò)劃分為核心層、分布層、接入層進行設(shè)計。
無線網(wǎng)拓撲設(shè)計如圖1所示。
2.2系統(tǒng)詳細設(shè)計
2.2.1無線局域網(wǎng)方案
從該教學(xué)樓建筑結(jié)構(gòu)看，這種結(jié)構(gòu)房間較多，障礙物多且人員較密集，因而對網(wǎng)絡(luò)的性能要求也較高。
可以采取在各樓層實現(xiàn)多個無線AP交叉覆蓋的方案，每一個無線AP分別連接一個交換機，盡可能地保證帶寬。
對于圖書館這種特殊的結(jié)構(gòu)，其室內(nèi)空間大、障礙物少、人群密度高，因而可采用同一樓層中多個無線AP交叉覆蓋的方案。
針對學(xué)校的廣場、運動場這些室外活動區(qū)域，這種空間地形寬闊且存在的障礙物較少，可以根據(jù)室外場地的實際大小范圍，適當設(shè)立多個無線AP并采取交叉重疊的覆蓋方案，實現(xiàn)用戶在室外無線漫游。
2.2.2無線局域網(wǎng)AP布設(shè)
一個無線AP信號理論上為200m左右的覆蓋范圍，考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的成本需求以及滿足移動設(shè)備在移動時能夠正常使用無線局域網(wǎng)，在布設(shè)無線局域網(wǎng)時考慮了地板、墻之類的障礙物對于無線AP的影響。
一般而言，當信號穿透地板時衰減在20dB～40dB之間，信號穿透墻時衰減在10dB～15dB之間，可以在每一層都布設(shè)獨立的AP，以此來避免AP信號穿越太多的障礙物間隔。
另外，在兩個無線AP少量重疊時可以使得用戶在走到一個無線AP覆蓋邊緣的情況下進入另一個無線AP的覆蓋范圍，這樣可以增強用戶體驗。
根據(jù)這些因素設(shè)計出校園無線AP放置方案如圖3所示
2.2.3信道規(guī)劃
完成AP布設(shè)后，一般情況下信道由路由器自己選擇，為了減少鄰近樓層的信道重疊，其可能會發(fā)生干擾情況，因而有必要對AP的設(shè)備信道進行分配。
在我國使用最多的是IEEE802.11b和802.11g標準，它們的工作頻率為2.4GHz，頻段最多為14個信道，每個信道占用的帶寬是22MHz。
為了避免干擾，相鄰接入點之間的信道間隔應(yīng)該至少為5，每個頻段中至多只有3個頻段(如：信道1、信道6、信道11)。
根據(jù)信道規(guī)劃將圖3中的AP1、AP6、AP9設(shè)置為頻道1，AP2、AP4、AP7、AP10設(shè)置為頻道6，AP3、AP5、AP8、AP11設(shè)置為頻道11，設(shè)置在室外的AP12為頻道6，AP13為頻道11。
2.2.4客戶端和AP關(guān)聯(lián)建立
客戶端和接入點之間傳輸數(shù)據(jù)需要先建立關(guān)聯(lián)，步驟如下：①客戶端查找可用的WLAN，當客戶端搜索到特定網(wǎng)絡(luò)名稱后發(fā)送一個連接請求;②接入點處理客戶請求，將質(zhì)詢文本發(fā)送至客戶端并通過WEP或WPA等方法進行身份驗證;
�、郛斀尤朦c授予關(guān)聯(lián)后它會返還一個連接ID和一個為“0”的狀態(tài)代碼以示成功;④接入點和客戶端關(guān)聯(lián)建立，客戶端獲得接入點MAC地址，接入點開始將幀轉(zhuǎn)發(fā)到移動設(shè)備;
�、莓斂蛻舳穗x開了一個信號覆蓋范圍逐步進入到另一個信號范圍內(nèi)，客戶端就會重新發(fā)送請求，當?shù)诙䝼�AP接受了客戶端的請求后通過有線網(wǎng)絡(luò)將客戶端的更新信息發(fā)送至前一個AP，這時前一個AP就會斷開連接。
2.3主干網(wǎng)絡(luò)設(shè)計
2.3.1路由器的訪問安全配置
創(chuàng)建不同的用戶并為它們各自設(shè)置不同的密碼，應(yīng)設(shè)置8位以上的密碼來保證安全。
對客戶頻繁登入路由器的限制，可以有效防范非法用戶惡意破解密碼。
當客戶在30s內(nèi)登入3次都失敗時，須等待60s才能再次登入。
同時設(shè)置一個ACL，當非法用戶多次登入失敗處于等待期時，ACL中特定的用戶仍然可以登入，避免正常用戶的使用受影響。
使用Telnet協(xié)議訪問路由器是一種明文傳輸且較簡單的方法，它不夠安全，可以使用加密傳輸?shù)腟SH協(xié)議來代替Telnet協(xié)議。
SSH協(xié)議是應(yīng)用于傳輸層和應(yīng)用層的安全協(xié)議，提供基于口令的和基于密鑰的安全驗證。
2.3.2路由器日志配置
使用路由器日志，用戶可以掌握路由器活動情況，定時檢查路由器是否遭受到攻擊，了解網(wǎng)絡(luò)的工作情況，可以更好地幫助用戶識別攻擊，保護校園網(wǎng)絡(luò)安全。
打開路由器日志功能，設(shè)置實現(xiàn)路由器日志在控制臺上顯示，同時將日志在遠程終端上顯示出來。
2.3.3訪問控制列表(ACL)
使用ACL訪問控制列表可以對數(shù)據(jù)進行檢查過濾，限制不必要的路由更新，根據(jù)優(yōu)先級對數(shù)據(jù)包進行處理，它是一種保護網(wǎng)絡(luò)安全的基本手段。
ACL主要有3種：標準ACL是最簡單的，它通過IP地址進行過濾;擴展ACL提供了更多項以供選擇，它允許一些通信訊息通過，拒絕另一些通信;命名ACL可以增刪特定項，更方便修改。
2.4無線局域網(wǎng)安全措施
對于WLAN的安全防護，最主要的措施就是訪問控制和數(shù)據(jù)加密。
路由器ACL配置可以適當控制對路由器的非法訪問，也可對鏈路層進行加密與認證配置。
2.4.1SSID
SSID即服務(wù)集標示符。
對不同的AP設(shè)備設(shè)置各不相同的SSID，當無線工作站出示與AP設(shè)置的SSID相同時才允許訪問AP，如果SSID不相同AP則拒絕請求。
SSID只是非常簡單的口令，其安全度不夠高，如果AP配置向外廣播它的SSID，其安全性就更低[1]。
2.4.2端口控制訪問
客戶端和AP建立關(guān)聯(lián)后由IEEE802.1x決定認證結(jié)果，如果成功AP就會為用戶打開一個邏輯端口，若失敗則拒絕用戶上網(wǎng)。
對端口的控制可以保證過濾不經(jīng)允許的客戶接入。
2.4.3MAC(物理地址)過濾
每一個工作站都有唯一的MAC地址，因而可在AP中設(shè)置允許訪問的MAC地址列表，這種方法可以起到物理地址過濾的作用。
MAC也存在明顯缺陷，若攻擊者可以通過軟件更換MAC地址而無線網(wǎng)卡對此是允許的，那么偽裝的有效MAC地址就能輕易進入網(wǎng)絡(luò)[2]。
2.4.4WEP加密
射頻在穿過某些物體時存在信號被泄露的風(fēng)險，必須采取一種機制對隱私信號予以保護。
有線等效保密(WEP)就是IEEE802.1標準中創(chuàng)建的一個解決方案，它是一種單向認證方案。
為了保護隱私信號，WEP采用了加密對策通過共享的密鑰來實現(xiàn)，以此對無線通信進行加密和解密操作。
并且，WEP在AP上定義了不止一個密鑰，交替使用不同的密鑰更增加了安全性。
2.4.5WPA加密
由于WEP不太安全，后期采用了WPA加密技術(shù)。
WPA技術(shù)包含了IEEE802.11x即端口訪問控制技術(shù)、EAP、TKIP和MIC。
WPA使用端口控制訪問技術(shù)和EAP對客戶端進行驗證，當用戶提供了正確的證明時才允許客戶端加入[3]。
同時，WPA通過TKIP技術(shù)生成一個動態(tài)密鑰，客戶端以接收到的密鑰對數(shù)據(jù)進行加密。
WPA又通過MIC進行攻擊阻攔、防止篡改等技術(shù)。
總體而言，WPA加密技術(shù)有效增強了WLAN的安全性，也提升了單向認證的WEP加密性。
2.4.6WPA2加密
WIFI對WPA技術(shù)進行增補，產(chǎn)生了WPA的下一個版本W(wǎng)PA2。
WPA2對原來WPA中的TKIP技術(shù)進行了改進，它使用AEC-CCMP技術(shù)進而實現(xiàn)AES算法。
在WPA2中仍然保有IEEE802.1x和EAP，其作用與原WPA中的相同。
AEC-CCMP是一種比TKIP安全性更高的高級加密算法，它對以太幀進行再加密，密鑰的長度為128位。
WPA2中AES提供了加密算法，CCMP提供了加密技術(shù)和認證以及檢查完整性的功能。
同時WPA2對AP進行了認證，改進了WPA的不足。
3網(wǎng)絡(luò)管理
3.1性能管理
對接入校園網(wǎng)絡(luò)的IP地址數(shù)量和流量進行記錄，能適時對校園網(wǎng)絡(luò)流量的高峰進行統(tǒng)計。
對性能的管理能幫助網(wǎng)絡(luò)管理者有效解決網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。
3.2配置管理
運用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器的主要配置信息、網(wǎng)絡(luò)通信、用戶名、口令密碼等重要信息進行管理。
3.3失效管理
及時進行失效管理以消除故障，這是確保校園無線網(wǎng)絡(luò)正常運作的一個重要部分。
3.4環(huán)境安全管理
對校園無線網(wǎng)絡(luò)所在的環(huán)境進行保護并對突發(fā)災(zāi)難進行預(yù)防，防止線路等設(shè)備被人為破壞。
3.5數(shù)據(jù)備份
數(shù)據(jù)一旦被破壞會嚴重影響正常工作和生活，因而數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)不容忽視。
根據(jù)不同的需求，可以選擇本區(qū)域內(nèi)或者其它場地的數(shù)據(jù)進行存儲備份。
備份不止在故障中防止重要數(shù)據(jù)丟失，同時在面對網(wǎng)絡(luò)攻擊時對被破壞的數(shù)據(jù)進行修護，它更是系統(tǒng)災(zāi)難恢復(fù)的重要基礎(chǔ)[4]。
3.6設(shè)備管理
為防止網(wǎng)絡(luò)主要設(shè)備被不法分子盜竊或人為毀壞，可對部分設(shè)備進行防電磁干擾保護，并對電源進行定時檢查和保護。
4結(jié)語
本文在分析無線局域網(wǎng)需求的基礎(chǔ)上，完成了對某校校園無線局域網(wǎng)的拓撲模型設(shè)計和無線局域網(wǎng)規(guī)劃。
重點探討了如何建設(shè)一個安全的校園網(wǎng)絡(luò)，對普遍存在的網(wǎng)絡(luò)攻擊進行了介紹，并提出了一些解決方案，如利用SSID、端口控制訪問、WPA等技術(shù)。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)在各行各業(yè)中的應(yīng)用將更加深入。
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校園無線局域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計研究【2】
摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化、電子化、數(shù)字化校園建設(shè)逐漸成為主流發(fā)展趨勢，也已經(jīng)取得了較大的技術(shù)與市場突破，并在這個過程中逐漸發(fā)展成熟。
在校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中，無線局域網(wǎng)規(guī)劃尤為成為了當前的重要發(fā)展方向，逐步拓展了校園網(wǎng)的功能，為校園網(wǎng)的發(fā)展提供了強勁的動力。
本文主要針對校園無線局域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計進行概述，通過分析無線局域網(wǎng)概述以及其存在的優(yōu)勢與不足，為校園無線局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計設(shè)計一條新路徑。
關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)絡(luò);無線局域網(wǎng);規(guī)劃設(shè)計
一、無線局域網(wǎng)概述
無線局域網(wǎng)是一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，利用射頻技術(shù)取代了雙絞線而形成的局域網(wǎng)絡(luò)，無線局域網(wǎng)與有線局域網(wǎng)共同組成了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[1]。
無線局域網(wǎng)的傳輸距離能夠達到20公里以上，數(shù)據(jù)的傳輸速率可達到11Mbps。
無線局域網(wǎng)很好的補充了有線局域網(wǎng)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。
與傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)比較，WLAN有著顯著的特點：移動性;設(shè)備安裝靈活、快捷;花費少;擴展能力強。
因此，隨著校園信息化建設(shè)的完善，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求日益提升，校園無線局域網(wǎng)也就顯得非常的有必要。
二、無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢與不足
(一)無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢
無線局域網(wǎng)最大的優(yōu)勢就是網(wǎng)絡(luò)的擴張不需要進行繁瑣的綜合布線，可以服務(wù)移動用戶。
在校園中設(shè)計無線局域網(wǎng)，可以同時滿足學(xué)校實驗室、禮堂、操場、圖書館等學(xué)校各種網(wǎng)絡(luò)需求的地方。
在學(xué)校很多場所不宜布線，采用無線局域網(wǎng)就可以為大量的用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)[2]。
在校園中規(guī)劃設(shè)計無線局域網(wǎng)，可以方便老師和同學(xué)們隨時的登錄校園信息化平臺，進行日常辦公，查閱網(wǎng)絡(luò)資料，完成電子備課，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，圖書查詢等工作，節(jié)省了往返各個場所的時間，提升了辦公和學(xué)習(xí)的效率。
(二)無線局域網(wǎng)的不足
無線局域網(wǎng)的不足顯而易見。
無線局域網(wǎng)是用無線電波來傳輸數(shù)據(jù)的，容易受到外界因素的干擾。
校園內(nèi)的建筑物會阻礙無線電波，影響數(shù)據(jù)的傳輸，這極大地降低了網(wǎng)絡(luò)性能[3]。
另外，無線信號的傳輸對環(huán)境的要求比較高，不良的天氣也會對網(wǎng)絡(luò)性能產(chǎn)生影響。
同時在信息安全方面，因為是無線電波傳輸數(shù)據(jù)，在無線局域網(wǎng)范圍內(nèi)，任何人都可以接收到無線電波，并且利用現(xiàn)有技術(shù)可以監(jiān)聽或接收無線局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)通信，這樣就可能導(dǎo)致信息數(shù)據(jù)被截取。
三、校園無線局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計
(一)校園室內(nèi)的無線局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計
在校園中，室內(nèi)無線局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計的地方主要就是室外和室內(nèi)。
室內(nèi)設(shè)置無線局域網(wǎng)時，第一步就是要確定接入點的位置、數(shù)量以及無線網(wǎng)路的覆蓋區(qū)域。
在安裝無線局域網(wǎng)設(shè)備前，要進行詳細的地點調(diào)查，從而確定接入點的數(shù)量以及位置[4]。
通過地點調(diào)查能夠了解用戶的需求以及實際的環(huán)境，從而分析出無線網(wǎng)使用的信道、覆蓋的頻率以及吞吐量的需求等。
在使用直接序列技術(shù)下，使用22MHz信道進行數(shù)據(jù)傳輸，2.4GHz波段下游三種不重疊信道，從2.4GHz到2.483GHz，使用這三個信道，可以避免信道重疊和區(qū)域覆蓋間隙。
在校園中，局域網(wǎng)中傳輸?shù)膬?nèi)容都比較豐富，有圖片、語音、視頻以及數(shù)據(jù)等，寬帶要求比較高，為了滿足所有用戶的需求，要使用大量的接入點。
在教學(xué)樓、辦公樓與學(xué)生宿舍等區(qū)域，要將AP架設(shè)在合適的位置做無線訪問點，設(shè)計時每個AP共享訪問寬帶是11Mbit，所以每個AP覆蓋的用戶數(shù)不宜超過30個，才能夠保證每個用戶的高性能。
(二)校園室外的無線局域網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計
在校園中規(guī)劃設(shè)計無線局域網(wǎng)就是設(shè)計建筑物間的網(wǎng)絡(luò)。
在室外規(guī)劃設(shè)計局域網(wǎng)時，需要充分考慮多種因素。
連接無線局域網(wǎng)的建筑物要有明確視線，否則校園內(nèi)一些樹木、建筑物等高大物體都會阻礙無線電波傳輸。
在樓宇與樓宇之間的無線網(wǎng)絡(luò)連接中，可采用室外無線橋接方式，就是通過無線的方式，點對點、點對多點的連接兩個建筑物。
在較為開闊的室外，無線AP通過連接放大器和天線將無線信號聚集起來，使無線信號覆蓋到校園的每一個角落中。
在使用無線局域網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸時，天線的高度要控制好，如果高度不夠會影響無線局域網(wǎng)的效果。
四、無線局域網(wǎng)訪問控制
隨著智能手機的普及，人們上網(wǎng)變得非常方便，如果缺少對無線局域網(wǎng)的管理，更容易產(chǎn)生一些負面的問題。
作為學(xué)校，可以從以下三方面著手：1.完善校園信息化建設(shè)，豐富局域網(wǎng)內(nèi)資源庫內(nèi)容，從而減少教學(xué)過程中對外網(wǎng)資源的需求;2.對校園上網(wǎng)行為進行管理，要合理的安排和控制無線局域網(wǎng)訪問Internet時間，利用網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備來控制和過濾對師生產(chǎn)生不良影響的網(wǎng)絡(luò)信息，記錄上網(wǎng)行為日志;3.加強宣傳教育，引導(dǎo)師生養(yǎng)成健康上網(wǎng)習(xí)慣，建設(shè)綠色上網(wǎng)，安全上網(wǎng)的校園網(wǎng)絡(luò)。
無線局域網(wǎng)以公共電磁波為載體，容易受到非法入侵和數(shù)據(jù)偷聽，因此在進行訪問控制的同時還要加強信息保護、身份驗證，將物理地址過濾、服務(wù)集標識符匹配、有線等效保密等技術(shù)應(yīng)用到無線局域網(wǎng)設(shè)計中，提高安全等級，保護用戶數(shù)據(jù)信息不受侵犯。
五、結(jié)語
在校園無線局域網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計中，必須要為校園師生提供隨時隨地的網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)，以此實現(xiàn)資源的全面共享，這也是不斷提升校園無線局域網(wǎng)的重要內(nèi)容。
高速、便捷的連接服務(wù)是教學(xué)、學(xué)習(xí)的重要技術(shù)保證，不僅可以有效的提高教學(xué)方便性與個性化，同時可以有效提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。
筆者相信隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，校園無線局域網(wǎng)將會更加成熟，其也畢竟走出校園應(yīng)用于各個領(lǐng)域之中，從而為更多的人提供更強大的網(wǎng)絡(luò)支持，成為有線網(wǎng)絡(luò)不可或缺的補充。
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