WLAN知识讲座

null无线局域网讲座无线局域网讲座段九州 电子技术学院三系未来学家的预测未来学家的预测计算机称雄的时代即将过去。 计算机时代正在没落的原因在于有了一种新的技术力量，它在处理和创造信息上的能力超越过去的电脑时代，这个新的技术力量就是：通信技术。 —— [美] 乔治·吉尔德乔治·吉尔德的解释乔治·吉尔德的解释 通信带宽至少以计算机的增长速度三倍的速率发展。计算机的功率每18个月翻一番（摩尔定律）。通信带宽每6个月增长一倍。……现今通信干线上的单缆通信带宽是1997年前全球年平均通信业务量的1000倍。现今每秒钟单缆上传输的信息量比1995年全球因特网业务一个月的业务量的总和还要多。8×1015 (bps)比尔的预言比尔的预言 ……今后10年内，无线通信和无线局域网将成为IT业最为强劲的发展领域。 —— 比尔·盖茨 2002年元旦讲话讲 座 内 容讲 座 内 容 无线通信的发展 无线明星—— WLAN 软肋—— 安全问题 前途无限—— 展望第一节　无线通信的发展第一节　无线通信的发展无线通信的年龄：110岁 有线电话的年龄：128岁 有线电报的年龄：164岁 电报已经死亡。电话正在异化； 通信技术正在开始一场新的革命 起因是信息社会急剧增加的信息需求，成功的希望是无穷无尽的频谱资源 两大方向：无线通信；光纤通信电话/ 无线电的发明人电话/ 无线电的发明人通信学科的理论大师通信学科的理论大师Maxwell “彩虹”: 波谱Maxwell “彩虹”: 波谱表 长波 30 kHz ~ 300 kHz 中波 0.3 MHz ~ 3 MHz 短波 3 MHz ~ 30 MHz 超短波 30 MHz ~ 300 MHz 微波 0.3 GHz ~ 300 GHz 红外光 3103 GHz ~ 3105 GHz 可见光 3105 GHz ~ 3106 GHz 波长计算： 波长 = 波速/频率 电 磁 波 频 谱 图电 磁 波 频 谱 图通信资源与速率通信资源与速率传统通信的局限 ― 带宽(BandWidth) 传输介质的带宽：可资利用的频率范围 BW = fH ― fL 信号带宽：信号占有的频谱宽度 速率与带宽：每赫兹带宽最高可传２波特 怎样使信号的带宽更小？ 哪些介质的带宽更大些？带宽决定通信的发展带宽决定通信的发展双绞线：数百 kHz ~ 数千 kHz 基带同轴电缆：数 MHz ~ 数十 MHz 宽带同轴电缆： 数百 MHz 光纤：数百 ~ 数千 MHz 无线电波：数十kHz ~ 数百MHz 电磁波谱的90%以上频带尚未开发，其潜能远未发挥。 向更高的频率进军，必可取得更宽的频带->更小的天线->更小的功率。无线通信的发展热点无线通信的发展热点无线广域网 无线宽带应用，移动与因特网相结合 无线定位 用来判定在某一半径范围内蜂窝电话用户的物理位置的技术公共安全服务。 无线局域网 组成各种PAN 或无线接入应用 无线光通信 自由空间光系统 FSO。无须光纤，高速传输 √第二节 无线明星―WLAN第二节 无线明星―WLAN 局域网：小型计算机网（LAN） 无线局域网：采用无线电波作传输媒介的小型计算机网络 WLAN (Wireless Local Area Network) 无线局域网是有线局域网的延伸 进入21世纪后，WLAN 成为IT界明争暗斗最为激烈的领域一、WLAN 现状一、WLAN 现状无线局域网开始与因特网紧密结合,与语音VoIP捆绑，使许多便携移动终端既能高速上网又能打电话 联想、中国网通、英特尔3方合作，推出“无限伴旅”（Mobile Office），实现在北京、上海、广州、深圳4地的网通无线局域网覆盖的酒店和会展中心无线上网和自动漫游 无线局域网可用频段无线局域网可用频段 频率： 超短波 30 MHz ~ 300 MHz 微波 0.3 GHz ~ 3000 GHz 红外光 3103 GHz ~ 3105 GHz 对应波长： 超短波 波长= 10m ~ 1m 微波 波长= 1m ~ 0.1 mm 红外光 波长= 0.1 mm ~ 10 -6 mmWLAN的主要类型WLAN的主要类型HiperLAN (High Performance Radio LAN) Home RF （美）家用射频(委员会) WirelessUSB （美）Cypress公司开发 IEEE802.11 √ Bluetooth　√ Zigbee √ 无线局域网工作示意 无线局域网工作示意技术上的特殊问题与措施技术上的特殊问题与措施1、信号强度差异大，难以进行冲突检测（Collision Detection） ——采用冲突避免技术Collision Detection 2、由于距离差异造成网络的连接问题： * 隐蔽站问题（hidden station problem） * 暴露站问题（exposed station problem） ——采用RTS/CTS请求发送/允许发送进行通信隐蔽站问题 （hidden station problem）隐蔽站问题 （hidden station problem）采用RTS/CTS请求发送/允许发送协议进行通信暴露站问题 （exposed station problem）暴露站问题 （exposed station problem）采用RTS/CTS请求发送/允许发送协议进行通信无线局域网的特点无线局域网的特点使用方便，不受地形限制 施工快速，不必架线、铺设电缆 可以移动漫游 造价高，附属设施复杂 速率不够高，受带宽限制 安全性较差 无线局域网的网络设备无线局域网的网络设备无线接入点：有集线器和交换器功能 无线接入点：有集线器和交换器功能 null几种主流 WLAN 产品的比较二、 802.11 技术二、 802.11 技术90年代初出现。1997年IEEE 802.11标准的制定是无线局域网技术发展的一个里程碑 802.11b 是802.11标准的一个扩充，它采 用2.4GHz频带，调制方法采用CCK补偿码键控技术 新开发了 802.11a、802.11g …… IEEE802.11b应用方式IEEE802.11b应用方式 组成对等WaveLAN （< 50台） 利用接入设备AP控制转接 与若干远距离无线网或有线网之间可利用中继连接对等方式的WaveLAN 对等方式的WaveLAN 接入点AP设备作为转接中心接入点AP设备作为转接中心网间远距离中继网间远距离中继802.11的缺点802.11的缺点价格高：802.11b标准设计的产品所提供的速率为11Mbps，每接入点设备售价约200美元 在两个接入点覆盖区域之间漫游的方式不一致 安全措施，漏洞较大。采用WEP：（Wired Equivalent Privacy）提供类似有线网络的帧传输保密。三、 蓝牙技术三、 蓝牙技术蓝牙是一种近距离无线通信技术规范，用来描述各种电子产品相互之间如何用这种无线协议进行连接。 Bluetooth is an open specification for a wireless personal area network.蓝牙技术的提出蓝牙技术的提出蓝牙技术于1994年由爱立信提出。其最初目的是为了其手机与其附件（如耳机话筒）以及电脑产品之间的无线连接。随之又推广到各种信息产品的“无绳化”。蓝牙名称的由来蓝牙名称的由来Bluetooth 取自中世纪丹麦一位海盗出身的开国君王Harald Bluetooth的名字。他于1049年统一了丹麦和挪威，建立了Danes王国。 蓝牙的目的 —— 要一统天下。第一个蓝牙产品：耳麦与手机第一个蓝牙产品：耳麦与手机 耳麦使用耳麦使用已问世的蓝牙产品已问世的蓝牙产品 蓝牙USB接口——BlueUSB蓝牙USB接口——BlueUSB 蓝牙技术概貌蓝牙技术概貌采用ISM频段（2.4GHz） 蓝牙采用 FH-SS技术 跳频带宽 79MHz 数据速率 1Mbps 传输距离10 m，必要时加功放可达100m蓝牙的跳频特性蓝牙的跳频特性Bluetooth系统工作在2.4GHz的ISM频段 —— 2400~2483.5MHz 使用79个频道，各信道载频为2402+k MHz （k=0,1,2…78） 采用FHSS，正常每秒跳频1600次(时隙 625μs)，寻呼时自动加倍为3200次(时隙 312.5μs)蓝牙芯片优缺点蓝牙芯片优缺点蓝牙芯片采用了48bit 设备码 248 = 281,474,976,710,656 = 1014 在地球上，平均 56000 个/人 蓝牙的缺点： —设计复杂，新版本一推再推 —价格居高不下四、 ZigBee 技术四、 ZigBee 技术2002年8月，荷兰Philips,英国Invensys,日本Mitsubishi、美国Motorola发起组成ZigBee联盟 ZigBee这个名字来源于蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳ZigZag 舞来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息 ZigBee是又一种新兴的短距离、低速率无线网络技术ZigBee 的特点ZigBee 的特点数据传输速率低: 只有10kbps～250kbps 功耗低: 在低耗电待机模式下，两节普通5号干电池可使用6个月以上 成本低, 协议简单: 主机端芯片约2.5美元，其他终端芯片仅 1.5美元 网络容量大：每个ZigBee网络最多可支持255个设备 采用2.4G和868/915MHz，DS-SS工作方式 安全性：有数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128ZigBee技术的适用场合ZigBee技术的适用场合  * 设备成本很低，传输的数据量少；   * 设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；   * 没有电力支持，只能使用电池； * 反复充电无法做到或者很困难； * 需要较大范围的通信覆盖，网络用于监测或控制，但使用的设备非常多各种WLAN的技术共同点各种WLAN的技术共同点均采用ISM（工业/科研/医疗）频段 均采用扩频技术—源自山农信道容量定理 由山农定理知：小功率大带宽可具有同样的传输能力 —〉 扩展频谱通信式中：C为信道容量，B为带宽，Pn为信号功率与噪声之比。第三节 安全问题上的明争暗斗第三节 安全问题上的明争暗斗无线通信的天生弱点：安全问题 对WLAN的攻击方式大体上分为两类—— 被动式攻击：网络窃听和网络通信量。 主动式攻击：身份假冒、重放攻击、拒绝服务、中间人攻击和信息篡改攻击。国外已经开始出现了无线黑客，他们不需进入一个组织的大楼，在街边停靠的汽车里就可以通过拦截无线局域网的信号并解密，从而攻破该组织的内部网络。 惊人的WLAN漏洞惊人的WLAN漏洞2002年4月27日，美国的两位网络安全专家在当天的华尔街日报上声称：他们驱车经过硅谷，用标准PC设备，不过90分钟时间就轻松攻入40个企业网，其中包括网络技术强劲的Sun 、Nortel等大公司。看来，WLAN的安全的确是用户的一大隐患。中国推出WLAN安全国家标准中国推出WLAN安全国家标准03年11月26日，中国国家质量监督检验检疫总局和国家标准委联合发布“2003年第110号”《关于无线局域网强制性国家标准实施的公告》：从2004年2月1日开始，禁止进口、生产和销售不符合强制性国家标准的无线局域网产品。 对于此前已经进口或生产的无线局域网产品，其进口、生产和销售日期则宽限到2004年的6月1日。整个世界为之震惊整个世界为之震惊2003年全球Wi-Fi设备总销售额已经超过20亿美金。在该领域，尽管中国市场目前规模还比较小，2002年容量约为1700万美金，但其成长预期却相当具有诱惑力，2007年有望增长到5个亿 Broadcom公司是全球最大WLAN芯片供应商，2003年总销售额超过16亿美金 Intel 公司的迅驰遭到当头棒喝 WLAN安全国标— WAPIWLAN安全国标— WAPI（WLAN Authentication and Privacy Infrastructure，WLAN鉴别和保密基础结构） 标准制定机构成员：西电捷通无线网络通信有限公司，中国电子技术标准化研究所、西安电子科技大学、北京邮电大学、西安交通大学、西安邮电学院、武汉汉网高技术有限公司、桂林电子工业学院、国家商用密码研究中心、国家无线电监测中心、北京六合万通微电子技术有限公司、联想(北京)有限公司、北京长信嘉信息技术有限公司。 国际上明争暗斗国际上明争暗斗1月30日，Wi-Fi联盟公开表态，联盟主管Dennis Eaton表示，如果在中国标准6月前仍没有折衷，Wi-Fi芯片制造商宁愿考虑停止向中国销售Wi-Fi芯片，也不会遵守相关规则 《亚洲华尔街日报》周四(4日)头版新闻的报导，美国国务卿Colin Powell、商务部长 DonEvans、贸易代表Robert Zoellick已联合致函，请求中国收回成命，取消WAPI标准相关规定。 Wi-Fi在欧洲的命运Wi-Fi在欧洲的命运欧洲电讯标准研究院规定，在欧洲出售的WLAN产品必须具备TPS和DFS这两个功能，即功率控制和主动频率选择。TPS是为了防止无线产品发放过大的功率来干扰军方雷达。DFS是为了使无线产品主动探测军方使用的频率，并主动选择另一个频率，以避开军方频率。这两个标准是属于强制性的。不符合标准的产品将不会获得欧盟的上市许可。 欧盟的启示欧盟经验的启示欧洲国家为了维护安全，制定了强制性WLAN标准，即使导致市场推广的停顿，也要实行严格的审查过程。这个经验对于未来WLAN中国标准的强制实施具有示范意义 一些人不相信中国会在6月1日坚持这一标准。他们预测的是中国政府会让步。但是，从欧盟的经验看，指望中国政府在这个问题上让步，那是不可能的。该让步的只可能是国外的民间标准组织如IEEE和Wi-Fi .中国专家的态度中国专家的态度WAPI 工作组的发言人刘朝阳：无线局域网国家标准的实施不仅仅是一个标准问题，还涉及到国家信息安全。 现有的802.11被公认存在着严重的安全缺陷，而国外的修补方案进展还处于草案阶段，且仅仅是“美国国内的行业标准草案”。  WAPI负责人张庆松博士：Broadcom公司的行动无疑是“自废武功”。 “Wi-Fi联盟的行动不但违反中国的法律法规，同时也违反了美国的反托拉斯法和无线局域网标准行业内的行为规范。” 事情正在起变化…事情正在起变化…IBM：“我们将逐步推出支持新标准的产品。 Dell：“依据中国政府的政策法规，我们将继续向中国客户提供高品质Dell产品。” TI：“2月6日在北京宣布，德州仪器将全力支持中国推出的安全标准WAPI，并将在今年6月之前推出支持这个标准的芯片产品。” Acer：“我们希望包括Intel在内的所有厂商可以顺利迎接这次变化。期望新旧标准能实现顺利过渡。”第四节 无限前景第四节 无限前景——据计世资讯的最新统计，截至03年底，国内WLAN市场规模为5.7亿元，单是无线网卡的销售量就达到了74万片，这个市场目前正处于“雪崩式增长”的前期，有着非常诱人的市场前景。 —— WLAN短距离、低成本的优势将为用户带来极大的便利。例如……利用WLAN上网利用WLAN上网用 WLAN 组成”外设局域网”用 WLAN 组成”外设局域网” 开会时使用开会时使用办公无需电缆 办公无需电缆 管理工厂方便快捷管理工厂方便快捷回到家中……回到家中……自动认证……自动认证……旅行途中……旅行途中……防止小孩走失防止小孩走失无线连接，无限前途无线连接，无限前途无线通信的便利性，电磁波频谱资源的无限性，为人类信息社会的各个方面展示了极其美好的前景 发展方向： 更高：开发新的更高的可用频谱 更宽：在现有频段拓展更宽的频带 更好：给生活带来更大便利 进入无线领域，前景无限美好Thank youThank younull Q & A ?