計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用(共38張)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用第一頁(yè)，共38頁(yè)。無(wú)線局域網(wǎng)WLAN無(wú)線局域網(wǎng)

無(wú)線以太網(wǎng)WiFi利用空間無(wú)線電波作為傳輸介質(zhì)結(jié)點(diǎn)：固定、移動(dòng)優(yōu)勢(shì)：不需鋪設(shè)線纜，安裝簡(jiǎn)單、使用靈活、易于擴(kuò)展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11： 2MbpsIEEE802.11a： 54MbpsIEEE802.11g： 54MbpsIEEE802.11n： 達(dá)300Mbps第二頁(yè)，共38頁(yè)。無(wú)線傳輸與有線傳輸?shù)闹饕獏^(qū)別信號(hào)衰減變化多樣信號(hào)在無(wú)線傳輸介質(zhì)中的衰減速度常常比有線傳輸介質(zhì)大無(wú)線信號(hào)在穿過(guò)不同物體的衰減速度不相同易受干擾無(wú)線信號(hào)更易受到電磁噪聲的干擾。具有多徑傳播特性無(wú)線信號(hào)在發(fā)送方和接收方之間走過(guò)的路徑不同，使接收方收到的疊加信號(hào)模糊不清物體在發(fā)送方和接收方之間移動(dòng)，多徑傳播對(duì)接收信號(hào)的影響更大第三頁(yè)，共38頁(yè)。無(wú)線傳輸技術(shù)目標(biāo)：充分利用信道、提高抗干擾能力和可靠性擴(kuò)頻（spreadspectrum）跳頻擴(kuò)頻（FHSS，frequencyhoppingspreadspectrum）直接序列擴(kuò)頻（DSSS，directsequencespreadspectrum）正交頻分復(fù)用（OFDM，orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）多入多出（MIMO，multipleinputmultipleoutput）紅外（IR，infraredradio）：目前很少使用第四頁(yè)，共38頁(yè)。跳頻擴(kuò)頻FHSS第五頁(yè)，共38頁(yè)。直接序列擴(kuò)頻DSSS第六頁(yè)，共38頁(yè)。正交頻分復(fù)用OFDM第七頁(yè)，共38頁(yè)。多入多出技術(shù)第八頁(yè)，共38頁(yè)。無(wú)線局域網(wǎng)的信道信道：將使用的頻帶范圍劃為多個(gè)子頻帶，這些子頻帶被稱為信道目標(biāo)：提高通信效率，減少無(wú)線局域網(wǎng)之間的相互干擾一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以部署多個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)每個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)可以采用不同的信道每個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)工作時(shí)只能使用一個(gè)信道第九頁(yè)，共38頁(yè)。和信道劃分頻帶范圍：2.4~2.485GHz，共85MHz劃分為11個(gè)信道，有的信道之間存在部分重疊由4個(gè)或更多個(gè)信道隔開(kāi)的兩個(gè)信道無(wú)重疊同一個(gè)區(qū)域可建3個(gè)互不干擾的WLAN（分別使用信道1、6和11）第十頁(yè)，共38頁(yè)。無(wú)線站點(diǎn)掃描所有信道，監(jiān)聽(tīng)該區(qū)域AP發(fā)出的信標(biāo)幀如信標(biāo)幀、數(shù)據(jù)幀、RTS幀、CTS幀等正交頻分復(fù)用（OFDM，orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）如沖突的幀很長(zhǎng)則會(huì)影響信道利用率如果ESS中BSS的覆蓋區(qū)域相互交疊，那么無(wú)線站點(diǎn)在ESS中移動(dòng)就不會(huì)失去連接正交頻分復(fù)用（OFDM，orthogonalfrequencydivisionmultiplexing）問(wèn)題：RTS和CTS幀的發(fā)送也需要占用信道第二十一頁(yè)，共38頁(yè)。11g： 54MbpsSSID（servicesetidentifier）標(biāo)識(shí)符適用環(huán)境：辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域BSSID：IBSS標(biāo)識(shí)符在信標(biāo)幀發(fā)送周期內(nèi)未收到信標(biāo)幀每個(gè)結(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇等待時(shí)間值失敗時(shí)，根據(jù)失敗次數(shù)決定是否重發(fā)。第三十五頁(yè)，共38頁(yè)。如沖突的幀很長(zhǎng)則會(huì)影響信道利用率WLAN的基本組成部件無(wú)線主機(jī)（無(wú)線結(jié)點(diǎn)或無(wú)線工作站）：具備無(wú)線局域網(wǎng)接口的、能運(yùn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)設(shè)備無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)AP：類似于有線以太網(wǎng)交換機(jī)。用于轉(zhuǎn)發(fā)無(wú)線主機(jī)信息，連接分布式系統(tǒng)分布式系統(tǒng)：用于連接AP結(jié)點(diǎn)及其他網(wǎng)絡(luò)（如有線網(wǎng)絡(luò)）。本身可以是有線網(wǎng)或無(wú)線網(wǎng)無(wú)線傳輸介質(zhì)：空間電磁波第十一頁(yè)，共38頁(yè)?；痉?wù)集BSS—獨(dú)立基本服務(wù)集IBSSIBSS中不存在中心結(jié)點(diǎn)，各無(wú)線結(jié)點(diǎn)地位平等，數(shù)據(jù)傳遞不需要中間結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)BSSID：IBSS標(biāo)識(shí)符為48位的隨機(jī)數(shù)，由IBSS的發(fā)起者隨機(jī)選擇形成通信時(shí)需攜帶BSSID，以表明屬于哪個(gè)IBSS自組無(wú)線局域網(wǎng)（AdHoc）：按IBSS方式組成的無(wú)線局域網(wǎng)特點(diǎn)：不需要其他固定設(shè)施，可在需要時(shí)臨時(shí)組成，簡(jiǎn)單、快速、經(jīng)濟(jì)適合環(huán)境：辦公會(huì)議、野外作業(yè)、軍事訓(xùn)練、實(shí)戰(zhàn)第十二頁(yè)，共38頁(yè)?；痉?wù)集BSS—帶AP基本服務(wù)集AP是BSS的中心結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)間的信息傳遞須由AP轉(zhuǎn)發(fā)BSSID：AP的48位MAC地址（即該BSS由AP代表）基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)線局域網(wǎng)：利用AP組建的無(wú)線局域網(wǎng)特點(diǎn)：安全性和可靠性較高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)（包括有線網(wǎng)絡(luò)）的互聯(lián)適用環(huán)境：辦公自動(dòng)化等領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)線局域網(wǎng)是目前最常見(jiàn)的無(wú)線局域網(wǎng)組網(wǎng)模式第十三頁(yè)，共38頁(yè)。擴(kuò)展服務(wù)集ESSESS由多個(gè)帶有AP的基本服務(wù)集通過(guò)分布式系統(tǒng)連接而成利用ESS組建的無(wú)線局域網(wǎng)是一種基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)線局域網(wǎng)如果ESS中BSS的覆蓋區(qū)域相互交疊，那么無(wú)線站點(diǎn)在ESS中移動(dòng)就不會(huì)失去連接SSID（servicesetidentifier）標(biāo)識(shí)符由ASCII字符組成，最長(zhǎng)32字節(jié)安裝AP時(shí)由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)置第十四頁(yè)，共38頁(yè)。與AP關(guān)聯(lián)安裝AP時(shí)，管理員配置AP的SSID和AP使用的信道開(kāi)始運(yùn)行后，AP周期性地發(fā)送信標(biāo)（beacon）幀，信標(biāo)幀包含AP的SSID和MAC地址無(wú)線站點(diǎn)掃描所有信道，監(jiān)聽(tīng)該區(qū)域AP發(fā)出的信標(biāo)幀監(jiān)聽(tīng)到信標(biāo)幀后，無(wú)線主機(jī)與其需要的AP關(guān)聯(lián)ESS由多個(gè)相互交疊的BSS組成時(shí)無(wú)線站點(diǎn)可能掃描到多個(gè)SSID相同的信標(biāo)幀

選擇信號(hào)最強(qiáng)的AP進(jìn)行關(guān)聯(lián)無(wú)線站點(diǎn)在BSS間漫游：自動(dòng)將其關(guān)聯(lián)AP轉(zhuǎn)移到信號(hào)強(qiáng)的AP第十五頁(yè)，共38頁(yè)。被動(dòng)掃描第十六頁(yè)，共38頁(yè)。主動(dòng)掃描第十七頁(yè)，共38頁(yè)。加入IBSS使用IBSS時(shí)，用戶需設(shè)置SSID和信道號(hào)加入：掃描所有信道，監(jiān)聽(tīng)信標(biāo)幀在一定時(shí)間內(nèi)未收到相同SSID信標(biāo)幀

該站點(diǎn)為第一個(gè)站點(diǎn)，建立和初始化本IBSS（選擇一個(gè)48位的隨機(jī)數(shù)作為BSSID，發(fā)送信標(biāo)幀）監(jiān)聽(tīng)到相同SSID信標(biāo)幀

IBSS已存在（保存信標(biāo)幀中的BSSID值）維護(hù)：周期偵聽(tīng)信標(biāo)幀在信標(biāo)幀發(fā)送周期內(nèi)未收到信標(biāo)幀

每個(gè)結(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇等待時(shí)間值等待時(shí)間到時(shí)：發(fā)送信標(biāo)幀等待期間收到信標(biāo)幀：停止等待，進(jìn)入下個(gè)信標(biāo)幀偵聽(tīng)周期被動(dòng)掃描和主動(dòng)掃描（收到探測(cè)請(qǐng)求廣播幀后，最后一個(gè)發(fā)送信標(biāo)幀的站點(diǎn)應(yīng)答）第十八頁(yè)，共38頁(yè)。加入IBSS流程第十九頁(yè)，共38頁(yè)。介質(zhì)訪問(wèn)控制方法CSMA/CA無(wú)線局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)借鑒了有線以太網(wǎng)設(shè)計(jì)的成功之處：CSMA/CDCSMA/CA相同：結(jié)點(diǎn)在發(fā)送前需偵聽(tīng)信道，如忙則須等待不同：采用是沖突避免而不是沖突檢測(cè)為何不采用CD：實(shí)現(xiàn)具有沖突檢測(cè)能力的網(wǎng)卡代價(jià)很大CD要求結(jié)點(diǎn)具有同時(shí)發(fā)送和接收的能力，而接收無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)度通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度為何需要確認(rèn)：不能檢測(cè)沖突，不知信息是否正確到達(dá)第二十頁(yè)，共38頁(yè)。信息發(fā)送過(guò)程發(fā)送結(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)共享信道，直到空閑發(fā)送結(jié)點(diǎn)隨機(jī)選擇延遲時(shí)間值并在信道空閑時(shí)遞減。當(dāng)信道忙時(shí)，延遲時(shí)間值保持不變當(dāng)延遲時(shí)間遞減為0時(shí)，發(fā)送結(jié)點(diǎn)發(fā)送信息并等待確認(rèn)如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到確認(rèn)，則認(rèn)為對(duì)方已正確接收，發(fā)送結(jié)束；如未收到確認(rèn)，則發(fā)送失敗失敗時(shí)，根據(jù)失敗次數(shù)決定是否重發(fā)。如需重發(fā)，則發(fā)送流程轉(zhuǎn)至步驟(1)；否則，放棄發(fā)送并返回第二十一頁(yè)，共38頁(yè)。信息發(fā)送過(guò)程舉例第二十二頁(yè)，共38頁(yè)。RTS和CTS機(jī)制RTS和CTS的引入：發(fā)送結(jié)點(diǎn)不偵聽(tīng)信道，不檢測(cè)沖突；如沖突的幀很長(zhǎng)則會(huì)影響信道利用率RTS和CTS機(jī)制RTS和CTS的幀長(zhǎng)度很短，其中攜帶信道預(yù)約時(shí)間，用于通知其他結(jié)點(diǎn)在預(yù)約時(shí)間內(nèi)不要占用信道發(fā)送數(shù)據(jù)前，發(fā)送結(jié)點(diǎn)先發(fā)RTS；收到RTS后，目標(biāo)結(jié)點(diǎn)回送CTS；收到CTS后，在預(yù)約時(shí)間內(nèi)發(fā)送正式數(shù)據(jù)即使RTS和CTS幀發(fā)生沖突，也不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間占用信道問(wèn)題：RTS和CTS幀的發(fā)送也需要占用信道如每次發(fā)送的數(shù)據(jù)塊很短，則RTS和CTS的引入會(huì)使信道的利用率下降用戶可選是否（或數(shù)據(jù)塊多長(zhǎng)時(shí)）使用RTS和CTS第二十三頁(yè)，共38頁(yè)。隱藏終端隱藏終端：由于發(fā)送功率、障礙物等因素的影響，一個(gè)無(wú)線結(jié)點(diǎn)可能接收不到另一個(gè)無(wú)線結(jié)點(diǎn)發(fā)送的信息隱藏終端的問(wèn)題RTS和CTS在解決隱藏終端問(wèn)題時(shí)的作用第二十四頁(yè)，共38頁(yè)。第二十五頁(yè)，共38頁(yè)。幀中的字段幀控制：幀控制字段由多個(gè)子字段組成持續(xù)期：包含信道的預(yù)約時(shí)長(zhǎng)序列控制：用于識(shí)別重復(fù)收到的信息幀發(fā)送結(jié)點(diǎn)為每個(gè)新幀設(shè)置不同的序列控制號(hào)由“序列號(hào)”和“分片號(hào)”組成數(shù)據(jù)：用于攜帶上層數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)碼：：采用32位的CRC校驗(yàn)。校驗(yàn)范圍從“幀控制”字段開(kāi)始到“數(shù)據(jù)”字段結(jié)束地址：4個(gè)地址字段，具體含義與“發(fā)至DS”和“源自DS”的取值有關(guān)第二十六頁(yè)，共38頁(yè)。幀控制字段協(xié)議版本：該幀使用的協(xié)議版本號(hào)。目前協(xié)議版本號(hào)通常為0類型和子類型：該幀的具體類型。如信標(biāo)幀、數(shù)據(jù)幀、RTS幀、CTS幀等發(fā)至DS和源自DS：該幀是發(fā)送到還是來(lái)自分布式系統(tǒng)，其取值決定4個(gè)地址字段的具體含義更多分片：該幀是否為一個(gè)分片幀。分片幀時(shí)為1重傳：該幀為一個(gè)重傳幀。與“序列控制”結(jié)合可幫助目標(biāo)主機(jī)拋棄重復(fù)接收到的幀功率管理與更多數(shù)據(jù)：“功率管理”置為1，說(shuō)明發(fā)送結(jié)點(diǎn)將進(jìn)入省電模；信標(biāo)等管理幀的“更多數(shù)據(jù)”置為1，告知省電結(jié)點(diǎn)緩存幀的存在WEP加密：該幀的“數(shù)據(jù)”已進(jìn)行了WEP加密處理第二十七頁(yè)，共38頁(yè)。第二十八頁(yè)，共38頁(yè)。幀中的地址舉例第二十九頁(yè)，共38頁(yè)。無(wú)線局域網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)Wi-Fi聯(lián)盟：致力于改善無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品之間互通性的組織，通過(guò)Wi-Fi認(rèn)證的產(chǎn)品通常具有很好的互通性和兼容性實(shí)際傳輸速率和最大傳輸速率：受應(yīng)用環(huán)境的影響，實(shí)際傳輸速率可能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大傳輸速率第三十頁(yè)，共38頁(yè)。組網(wǎng)所需的器件和設(shè)備—無(wú)線網(wǎng)卡功能：實(shí)現(xiàn)CSMA/CA介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議，完成類似于有線以太網(wǎng)網(wǎng)卡的功能類型（按接口類型）：PCI、PCMCIA、USB等接入無(wú)線局域網(wǎng)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)至少應(yīng)安裝一塊無(wú)線網(wǎng)卡第三十一頁(yè)，共38頁(yè)。組網(wǎng)所需的器件和設(shè)備—無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)功能：為無(wú)線結(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，實(shí)現(xiàn)無(wú)線-有線互聯(lián)類型：企業(yè)、家庭；室內(nèi)、室外等基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)線局域網(wǎng)中最重要的設(shè)備之一第三十二頁(yè)，共38頁(yè)。組網(wǎng)所需的器件和設(shè)備—天線無(wú)線設(shè)備通常自帶天線外接天線：提高信噪比，擴(kuò)大覆蓋范圍類