隨著國家推進教育信息化建設(shè)步伐的加快，大學(xué)校園對無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求也日益增加，但網(wǎng)絡(luò)安全、帶寬不足等因素依舊制約著無線局域網(wǎng)的發(fā)展。本文在汲取國內(nèi)外無線校園網(wǎng)建設(shè)方案中成功之處的同時，較深入地探討了現(xiàn)階段無線校園網(wǎng)建設(shè)中依舊存在的問題。通過參考相關(guān)文獻在網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理等方面的研究成果，結(jié)合大學(xué)校園網(wǎng)的現(xiàn)狀及未來的可持續(xù)發(fā)展，給出了一個基于802.11n標準的校園無線網(wǎng)的規(guī)劃與設(shè)計參考方案。該組網(wǎng)方案具有安裝便捷、使用方便、擴展性較好、高速安全等特點。

1 WLAN的現(xiàn)狀及其在校園網(wǎng)的實踐情況

無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Networks,WLAN）具有安裝便捷、高靈活性、易擴展等有線局域網(wǎng)無法比擬的優(yōu)點，因此WLAN在學(xué)校、醫(yī)院、機場等公共場所得到越來越廣泛的應(yīng)用。但相較于有線網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)性能、安全性、可管理性卻成為阻礙無線局域網(wǎng)發(fā)展的重要制約因素。一方面用戶對WLAN的需求不斷增長，另一方面，WLAN依然面臨著諸如帶寬不足、漫游不方便、網(wǎng)絡(luò)管理困難、系統(tǒng)安全性不高等問題，導(dǎo)致了許多用戶對量終是否采用WLAN系統(tǒng)猶豫不決。在國內(nèi)，相較于使用有線局域網(wǎng)，采用WLAN作為校園網(wǎng)的學(xué)校寥寥無幾，其中一個比較成功的案例是北京師范大學(xué)無線校園網(wǎng)。這個建于2008年的國內(nèi)最大規(guī)模的WLAN完全滿足了北師大數(shù)據(jù)、語音、視頻等多方面的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，并且實現(xiàn)了無線設(shè)備和用戶的集中管理、射頻的智能控管功能以及無線局域網(wǎng)的安全保障。現(xiàn)階段，大學(xué)校園采用的小型WLAN更多是作為對有線網(wǎng)絡(luò)的一種延伸。

2 基于802.11n標準的WLAN的特點

從量初的802.11b標準到現(xiàn)在802.11n標準，WLAN在這10年間，無論是在數(shù)據(jù)的傳輸速率方面還是在使用的組網(wǎng)技術(shù)方面都有了突飛猛進的發(fā)展。雖然基于802.11g標準的WLAN其最大傳輸速率已經(jīng)達到54Mbps,但依舊不足以完全滿足校園網(wǎng)WLAN的應(yīng)用。基于802.11n標準的WL AN可提供300~600Mb/s的傳輸速率。使用技術(shù)方面，其主要采用的技術(shù)是將MIMO（多入多出）與OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)相結(jié)合而應(yīng)用的MIMO OFDM技術(shù)，有效提高了WLAN的傳輸速率，同時保證了無線傳輸質(zhì)量。在范圍覆蓋方面，802.11n可采用智能天線技術(shù)，通過多組獨立天線組成的天線陣列，動態(tài)調(diào)整波束，保證了WLAN用戶接收信號的穩(wěn)定性。因此其覆蓋范圍可以擴大到好幾平方公里，這也極大地提高了WLAN的移動性。在兼容性方面，WLAN不但能實現(xiàn)802.11n向前向后兼容，而且可以實現(xiàn)WLAN與無線廣域網(wǎng)的結(jié)合。關(guān)于WLAN的各種標準的比較如表1所示。

表1 常見WLAN標準的比較

3 基于802.11n標準的WLAN在校園網(wǎng)實踐中的相關(guān)設(shè)計

3.1 無線組網(wǎng)方式設(shè)計

傳統(tǒng)的基于AP（Aeeem Point）的WLAN,其無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理主要集中在對每個AP的配置和更新。其工作量隨AP數(shù)目的增加迅速增長，此時在整個無線局域網(wǎng)系統(tǒng)中，AP之間必須相互協(xié)調(diào)工作。AP配置等的不統(tǒng)一會引起AP之間的無線電波干擾，用戶漫游重認證等問題。中大型無線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式主要有分布式設(shè)計和集中式設(shè)計2種。分布式設(shè)計方案中，采用分布式的管理方式，主要用于規(guī)模較小的WLAN;而集中式設(shè)計方案，所有的無線設(shè)備由網(wǎng)絡(luò)中心統(tǒng)一管理，適用于較大型的WLAN.在具體的組網(wǎng)方式設(shè)計中應(yīng)綜合考慮RF覆蓋面，帶寬，用戶的認證，以及接入的安全性等因素。基于以上因素的考慮，雖然大學(xué)校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模算不上大型局域網(wǎng)，鑒于校園網(wǎng)的特殊性、管理的復(fù)雜性以及學(xué)校無線網(wǎng)絡(luò)的擴展要求，在具體選擇組網(wǎng)方式時，建議采用集中式的組網(wǎng)方式。集中式管理方式如圖1所示。

圖1 無線設(shè)備集中管理示意圖

該方案中校園網(wǎng)網(wǎng)管人員通過管理放置在網(wǎng)絡(luò)中心的無線交換機就可以管理整個無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括開通、管理、維護所有AP設(shè)備，進而實現(xiàn)無線電波頻譜、無線安全、接入認證、移動漫游以及用戶接入等的統(tǒng)一管理。

3.2 多業(yè)務(wù)區(qū)分設(shè)計

根據(jù)校園用戶的類型進行無線網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)的設(shè)計。學(xué)校用戶主要由以下幾部分組成：學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)和老師，學(xué)校的學(xué)生包括各類交流生，參加學(xué)校會議或活動的與會人員，學(xué)校普通的工作者，網(wǎng)絡(luò)管理員。在具體實施無線業(yè)務(wù)設(shè)計時，可以設(shè)置多個SSID.SSID是對學(xué)校網(wǎng)絡(luò)的邏輯劃分，擁有相同SSID的用戶位于同一個VIAN中，根據(jù)每個VLAN的用戶對象賦予不同的訪問權(quán)限，一定程度上也提高了網(wǎng)絡(luò)的安全性。SSID可以通過無線AP在全網(wǎng)進行廣播，進而滿足不同用戶的使用需求。用戶在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)可以搜索到所有的SSID,然后選擇相應(yīng)的SSID進行用戶認證，認證成功即可訪問校園網(wǎng)絡(luò)和Internet.

3.3 網(wǎng)絡(luò)和用戶管理

網(wǎng)絡(luò)管理可采用集中式管理，在管理細節(jié)上可以結(jié)合相關(guān)的網(wǎng)管設(shè)備和網(wǎng)管軟件進行網(wǎng)絡(luò)管理，對用戶的管理，考慮到實現(xiàn)無線用戶的安全接入和易操作，可以通過IMC準入控制軟件的設(shè)置，對用戶的操作進行相應(yīng)的限制。其具體的配置主要包括以下2個方面：

1）服務(wù)器端的設(shè)置服務(wù)器端的主要功能是創(chuàng)建帳戶和密碼，在安全性要求較高時，可對用戶賬戶與用戶的信息進行綁定。

2）客戶端的設(shè)置客戶端只要下載并安裝專用的客戶端程序，在使用時雙擊執(zhí)行，輸入服務(wù)器端分配給用戶的用戶名以及用戶自己設(shè)置的密碼即可連接無線網(wǎng)絡(luò)。

3.4 無線網(wǎng)絡(luò)安全性設(shè)計

與有線局域網(wǎng)相比，連接局域網(wǎng)的各類線纜一定程度上已經(jīng)對網(wǎng)絡(luò)的使用進行了接入控制，而無線網(wǎng)絡(luò)的信道開放，給無線網(wǎng)絡(luò)帶來了一定的安全隱患。主要包括未經(jīng)授權(quán)使用網(wǎng)絡(luò)，地址欺騙和會話攔截（中間人攻擊），高級入侵等。基于以上安全隱患必須采用多種安全設(shè)計并舉的方式來保證整體網(wǎng)絡(luò)的安全性，主要的安全性設(shè)計包括以下幾個方面：

1）多SSID機制多個SSID機制對無線網(wǎng)絡(luò)進行了邏輯上的劃分，不僅有利于網(wǎng)絡(luò)的分塊管理，而且實現(xiàn)了對用戶的使用權(quán)限的控制。

①WEP（Wired Equivalent Privacy）是WLAN的第一個安全協(xié)議，WEP使用一個共享的密鑰對數(shù)據(jù)進行加密，密鑰的長度為64位或128位。目前IEEE 802.11標準中的WEP安全解決方案，在15分鐘內(nèi)就能被攻破，已被證實不安全。

②）WPA（Wi-Fi Protected Access）加密方式及其加密特性決定了它比WEP更難以入侵。可以說WPA=802.1X+EAP+TKIP+MIC,其中TKIP（Temporal Key Integrity Protocod）成為臨時密鑰完整性協(xié)議，其采用的加密算法是RC4,但在RC4基礎(chǔ)上采用了更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)封裝，密鑰長度也提高到了128位且密鑰由服務(wù)器自動分發(fā)。在802.1X/EAP（可擴展的認證協(xié)議）的認證支持下，TKIP實現(xiàn)了用戶密鑰、會話密鑰、數(shù)據(jù)包密鑰的分級密鑰體系。MIC（Message integrity Check）全稱信息完整檢查技術(shù)，用于防止數(shù)據(jù)的偽造。由此可知WPA安全性主要體現(xiàn)在身份認證、加密機制和數(shù)據(jù)包檢查等方面，而且它還可以加強無線網(wǎng)絡(luò)的管理。根據(jù)校園網(wǎng)的特點，應(yīng)采用WPA加密方式為宜。

3）網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制、網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制主要是對無線網(wǎng)絡(luò)中重放攻擊等安全隱患的預(yù)防，給不同權(quán)限的用戶設(shè)定一個最大帶寬以有效地保證整個網(wǎng)絡(luò)帶寬的合理使用，對防止病毒在WLAN中的傳播也起到一定的遏制作用。

4）病毒防護及入侵檢測機 根據(jù)WPDRRC安全模型的定義，檢測是保證無線網(wǎng)絡(luò)安全的重要環(huán)節(jié)，要及時檢測網(wǎng)絡(luò)中存在的異常，盡早把病毒等不安全因素遏制在"搖籃之中".在病毒防護方面可以通過檢測用戶的狀態(tài)并根據(jù)準入機制限制病毒等進入網(wǎng)絡(luò)。

5）設(shè)備安全措施保障無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全是保證無線園區(qū)網(wǎng)絡(luò)正常運行的前提，當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安全主要包括無線設(shè)備的物理安全，無線設(shè)備的密碼安全及安全訪問等。與有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般放在配線間不同，無線AP等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要分布在無線網(wǎng)絡(luò)空問相應(yīng)的位置以滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋的要求，且無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備常需要暴露在室外，防盜、防雷等在部署園區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)時是必須考慮的問題。針對設(shè)備的物理安全可以采取警報系統(tǒng)，和安裝避雷針等方式解決。在為無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)置密碼時應(yīng)避免使用無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的默認密碼，創(chuàng)建健全的密碼保障無線設(shè)備不會被輕而易舉地訪問。

3.5 移動漫游設(shè)計

移動漫游設(shè)計中可采用基于二層漫游設(shè)計和三層漫游設(shè)計2種方式。目前大多數(shù)的無線產(chǎn)品都只能支持基于二層的漫游設(shè)計，相比三層漫游而言，用戶在跨網(wǎng)段訪問時需要二次認證，這其中不可避免的會引起丟包或增加網(wǎng)絡(luò)延時，嚴格意義上來說，不屬于真正的無縫漫游。而基于三層的漫游可以保證用戶在AP、WLAN交換機、不同的VLAN之間進行無縫漫游，漫游過程中不會丟失連接也不需要重啟DHCP.在具體選擇漫游方式時，需要根據(jù)用戶具體的應(yīng)用而定，在使用語音等QoS要求較高的業(yè)務(wù)時，使用三層漫游則更為合理。

3.6 無線設(shè)備的相關(guān)設(shè)計

在無線設(shè)備的相關(guān)設(shè)計中主要包括無線設(shè)備的選址和無線設(shè)備的選型等。

1）無線設(shè)備的選址無線設(shè)備的選址應(yīng)根據(jù)一定的原則，即在滿足用戶需求的前提下要使用最少的設(shè)備，在具體設(shè)計時可先采用仿真軟件模擬現(xiàn)實的環(huán)境。控制好無線信號的重疊范圍，無線信號的功率，無線信號的輻射方向。過多的無線信號重疊會引起頻繁的無線漫游，進而影響服務(wù)質(zhì)量；在靠近校外的建筑物上放置AP最好使用定向天線，盡量減少無線信號輻射到校園外，以及減少因信號輻射到校園外而增加網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜度和不安全性。

2）無線設(shè)備的造型在教室等墻體密集的區(qū)域可以通過增強無線信號的輻射功率或采用高靈敏度、穿透能力強的無線AP產(chǎn)品，并配合分離式吸璜天線，以一個AP配合一個天線或一個AP配合多個天線的方式完成室內(nèi)區(qū)域的完全覆蓋。室外選用室外無線AP,通過天線聚集信號使無線覆蓋范圍更大、更遠。設(shè)備與天線可安置于樓頂或樓底，使無線信號向下或向上整體覆蓋樓宇。具體設(shè)計中還應(yīng)考慮電能的供應(yīng)情況，在電能供應(yīng)方便的地方采用電源供電，否則使用帶有POE功能的設(shè)備，以POE方式供能。

3.7 測試方案的設(shè)計

基本的WLAN搭建完成后，應(yīng)做相應(yīng)的測試。網(wǎng)絡(luò)管理是一個不斷測試，不斷發(fā)現(xiàn)并及時解決問題的過程。無線網(wǎng)絡(luò)的測試主要包括IP聯(lián)通性的測試、無線網(wǎng)絡(luò)速率的測試、無線網(wǎng)絡(luò)的漫游功能的測試以及準入測試等4個方面。IP聯(lián)通性的測試可通過ping、tracert等網(wǎng)絡(luò)測試命令實現(xiàn)。無線網(wǎng)絡(luò)速率的測試可以通過計算機自帶的功能進行速率的測試，也可通過相關(guān)的測試設(shè)備或測試軟件進行速率的測試。在進行無線網(wǎng)絡(luò)漫游功能的測試時，可以利用筆記本電腦連接到無線網(wǎng)絡(luò)，在不同的兩個無線區(qū)域之間進行移動，同時使用ping命令ping網(wǎng)關(guān)地址，并利用telnet工具登錄到無線控制器等設(shè)備上，輸入相關(guān)的命令查看漫游記錄。準入測試可以在服務(wù)器端配置不同的測試用戶和密碼，在客戶端以不同的用戶和密碼進行測試，并與預(yù)期的設(shè)計理念核對。

3. 8 其他設(shè)計

一個健全的WLAN,要經(jīng)受不同季節(jié)、不同天氣的考驗，因此，在WLAN的設(shè)計中要把天氣等環(huán)境因素考慮到網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，由于無線網(wǎng)絡(luò)易受天氣、建筑等因素的影響，所以要準備相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。另外還要考慮停電等突發(fā)情況的影響。

4 結(jié)論

隨著無線技術(shù)的不斷發(fā)展，制約傳統(tǒng)WLAN發(fā)展的一些因素正在被新的技術(shù)所改善，無線局域網(wǎng)的優(yōu)勢也進一步突顯出來，WLAN不僅彌補了有線局域網(wǎng)的不足，而且為局域網(wǎng)開辟了一個嶄新的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。WLAN技術(shù)在校園網(wǎng)的應(yīng)用也必將給大學(xué)校園的學(xué)習(xí)、工作、交流帶來更大的便捷。