无线网络与广域网技术

无线网络与广域网技术

1 无线接入技术

1.1 Ad-hoc

• 802.15.4标准。由一组带有无线收发装置的终端组成一个临时性自治系统。
• 移动终端具有路由和报文转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑，也可以接入lnternet或蜂窝网络。独立组网;动态拓扑。
• 不足在于移动终端的局限性，安全性差。适用于军事应用，紧急场合，偏远野外，临时场合等。

1.2 WiMAX

• 基于802.16标准，主要应用于城域网的接入。
• WiMAX网络体系结构包括核心网络，基站(BS），用户基站(SS），接力站(RS），用户终端（TE)。
• 适用于固定接入;游牧式;便携式;全移动等场景。

2 无线局域网技术

2.1 lEEE802.11协议

• IEEE 802.11是现今无线局域网通用的标准，其中定义了媒体访问控制层(MAC层）和物理层。802.11的MAC层采用CSMA/CA控制发送与接收。

• 

• 2.4G频段，频率范围为2.412—2.472GHz，共60MHz带宽，划分为13个子信道，相邻信道的中心频点间隔5MHz，相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)，整个频段内只有**3个（1、6、11）**互不干扰信道可用，信道可用带宽为2OMHz。

  • 

• 5GHz频段，频率范围为5.180GHz-5.760GHz，划分为12个信道，可以使用的非重叠信道为149,153,157,161,165。信道可用带宽为20MHz、4OMHz、8OMHz。

2.2 CSMA/CA技术

• CSMA/CA（带有冲突避免的载波侦听多路访问)
• CSMA/CA是一种数据传输是避免各站点之间数据传输冲突的算法，其特点是发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量“避免”。
• 当不同节点发送数据造成冲突时，发送者可以随机等待一段时间，然后重发控制消息。发送节点在发送完一帧之后，必须等待接收站发回帧的确认ACK。
• 如果接收到确认，则说明此次发送没有出现冲突，发送成功。如果在规定的时间内没有接收到确认，表明出现冲突，发送失败，重发该帧。这个规定时间间隔叫做帧间隔（IFS）。

2.3 AC无线控制器+AP节点的无线网络架构:

• 对于小型网络部署无线环境，AP可以使用Fat模式通过无线桥接的方式进行互联，但是这种部署方式会存在网络稳定性差，不能实现无缝漫游。
• 所以在中大型的无线局域网部署中一般采用AC无线控制器和Fit模式的AP进行部署。
• AC是一种网络设备，用来集中化控制管理无线AP，对AP进行下发配置、修改相关配置参数、安全控制等。

AC模式

• 路由模式:部署在局域网边界。可以代替路由器，具备基本的路由转发及NAT功能。
• 网桥模式:设备以网桥模式部署时对客户原有的网络基本没有改动，相当于透明串接在网络中，可以做行为管理，一般部署在边界路由器与交换机之间的链路。具体的部署位置根据网络需求而定。
• 旁路模式:旁路模式主要用于实现监控功能，一般以旁挂的方式部署在核心交换机或汇聚交换机。

无线控制器转发模式

• 本地转发_(直接转发)

  • 管理数据和业务数据分开，业务数据从AP直接转发，无隧道封装，AC只负责管理AP，包括为AP下发控制器系统版本，管理模板等。
  • 优势:减少AC的负载;AC故障不影响业务。
  • 劣势:不易排查问题;功能实现不全;不利于收集和分析数据。

• 集中转发

  • 无线终端STA所有的上网业务数据到达AP后，由AP进行数据封装，由AP集中转发给AC，再由AC解封装后将数据业务集中转发出去上网。
  • 优势:便于管理，功能实现全面;网络规划更加灵活;便于扩展新功能。
  • 劣势:单点故障;AC吞吐、负载高。

2.4 无线加密:

• WEP:有线等效保密WEP协议是对在两台设备间无线传输的数据进行加密的方式，用以防止非法用户窃听或侵入无线网络。WEP使用了RC4算法，有漏洞，被淘汰。
• WPA-PSK (TKIP):基于802.11i协议。WPA的安全机制，使用TKIP协议（临时密钥完整性协议），加密算法还是WEP中使用的加密算法RC4，每一个使用者必须输入密钥来接入网络，密钥可以是8到63个ASCII字符、或是64个16进位数字（256位元）。
• WPA2-PSK (AES）: WPA2支持AES（高级加密算法），使用CCMP协议（计数器模式密码块链消息完整码协议）。
• WPA-PSK(TKIP)+WPA2-PSK(AES）:采用上述两种加密方式的结合，是当前无线路由里最高的加密模式，但是这种加密模式因为兼容性的问题，还没有被很多用户所使用。目前最广为使用的就是WPA-PSK (TKIP）和WPA2-PSK(AES）两种加密模式。

2.5 客户端认证方案

• 普通的加密认证
• MAC地址认证
• SSID隐藏
• portal认证
• 短信认证
• 结合802.1X认证和Radius认证

2.6 AP的种类

• AP分为室内AP与室外AP

• 室内AP分为吸顶式AP、面板式AP、桌面式AP，一般功率小，覆盖范围小

• 室外AP一般功率大，覆盖范围大，抗干扰性能好，适应自然环境。

2.7 AP的部署

• 无线网络覆盖要求AP部署时，AP之间覆盖范围要有一定重叠，且不同AP的工作信道要尽量分开，避免信道干扰。
• 根据网络覆盖范围大小，环境中障碍物对无线信号的影响等因素，优化AP点位的部署。
• 距离AP越远，或者障碍物越多，信号衰减越大。信号衰减一般由-db表示，值越小，证明信号衰减越小，信号质量越高。

2.8 无线漫游的条件

• SSID相同

• 密钥相同（避免重新认证）

• AP之间覆盖重叠

2.9 AP的供电方式

• 电源供电:成本高，灵活性差
• POE供电：通用方式，利用POE交换机供电。POE供电系统由供电端设备（PSE)和受电端设备（PD）组成。
  • POE供电遵循IEEE 802.3af和IEEE 802.3at标准，IEEE802.3af标准的受电设备功率上限13W，而IEEE 802.3at的受龟设备功率提高至25W。
• 供电方式分为应用空闲脚供电和应用数据脚供电。
  • 应用空闲脚供电时: 4、5脚连接为正极，7、8脚连接为负极。
  • 应用数据脚供电时: 线对1、2和线对3、6可以为任意极正负极。

3 广域网技术

3.1 公共交换电话网PSTN:

• 早期电话线上网，使用数据终端设备DTE（计算机，电话)和数据电路设备DCE（调制解调器modem)，电话线路的模拟信号和数字信号转换，可达到56kb/s。使用电路交换技术和时分多路复用技术。

3.2 公共数据网x.25:

• 最早的综合网络。使用分组交换的虚电路技术和时分多路复用TDM。面向连接，采用后退N帧ARQ，滑动窗口机制。

3.3 帧中继网络FR:

• 是X.25网络的改进，工作在OSI模型的物理层和数据链路层。在数据链路层建立虚电路。**使用分组交换技术和时分多路复用TDM。**面向连接。FR只做检错，不提供重传，流控等机制，这些机制由高层应用来处理。其数据层面采用LAPF协议，控制层面采用LAPD(Q.921)协议。

3.4 基于异步传输模式的ATM网络:

• 采用固定53字节来进行帧的分割，称为信元。使用信元交换技术和统计时分复用STDM技术。面向连接。使用虚电路的虚通路VPI和虚信道VCI作为链路标识。

3.5 综合业务数据网ISDN:

• 窄带ISDN (N-ISDN)以电话线为基础，速度在1.5M以下，采用电路交换技术。
• 宽带ISDN (B-ISDN）采用光缆，传输速率高，采用报文分组交换。
• 基本速率接口（BRI)
  采用2B+D模式。B信道64kbps，传送用户数据;D信道16Kbps，传送控制信息。加上帧同步开销，速率144kbps。
• 基群速率接口(PRI)
  B信道和D信道均为64kbps。B信道传送用户数据，D信道传送控制信息;北美和日本使用23B+D结构，速率为1.54Mbps (T1接口标准**）﹔中国和欧洲使用30B+2D结构，速率为2.048Mbps (E1接口标准)**。
• 

3.6 DDN数字数据网:

• 利用数字信道提供数据通信的传输网，主要提供点到点及点到多点的专线专网。DDN采用时分多路复用技术TDM，为用户提供半永久性或永久性连接电路，所以DDN的信道是非交换，用户独占的永久虚电路（PVC)。

3.7 SDH光同步数字传输网:

• 是一种全新技术体制，采用时分复技术TDM。具有路由自动选择能力，上下电路维护、控制、管理功能强，标准统一，便于传输更高速率的业务等优点。具有统一的光接口，自愈环。SDH采用的信息结构等级为同步传送模块，最基本模块为STM一1，可以进行构成复用，最高可复用为STM一256。
• STM一1: 155.520Mbps
• STM一4: 622.080Mbps

3.8 SONET同步光纤网:

• (SDH/SONET定义了一组在光纤上传输光信号的速率和格式，通常统称为光同步数字传输网，是宽带综合数字网B-ISDN的基础之一。SDH/SONET采用时分复用技术TDM。SONET多用于北美和日本，SDH多用于中国和欧洲。OC-N是SONET的速率标准。
• 0c-1 : 51.84Mbps
• 0C-3: 155.52Mbps
• 0C-12:622.08Mbps（也是复用）

3.9 基于SDH的多业务传输平台:

• 基于SDH平台同时实现ATM、以太网等业务的接入、处理和传送，提供统一网管的多业务节点。业务的带宽灵活配置;具有多种类接口，例如WAN,LAN接口;具备MAC地址自动学习的功能。
• (就是一台综合的设备，啥都有)

4 接入网技术

4.1 xDSL

• SDSL:
  • 单线对数字用户线，2Mbps，对称模式，传输距离可达3 km左右
• HDSL:
  • 高数据速率数字用户线路，1.5-2Mbps，对称模式，传输距离可达到4.5km
• ADSL:
  • 非对称用户数字线路，采用频分多路复用技术与DMT技术（离散多音频)，上行1Mbps，下行8Mbps，非对称模式
• VDSL:
  • 超高数据速率数字用户线路，上行1.5-2Mbps，下行13-52Mbps，非对称模式，成本高，速率高，传输距离短，可传输DHTV。

4.2 局域网接入

• 采用千兆以太网交换机接入小区，百兆以太网交换机接入楼层。千兆光纤直接经由IP城域网汇聚层路由接入城域骨干网。
• 汇聚层将电话，数据等业务接入城域骨干网。汇聚层还可提供视频点播，有线电视，信息广播等业务，可以对用户进行授权，认证，计费，管理。
• 汇聚层典型设备有路由器，交换机，网管，宽带接入服务器，DNS服务器,AAA（授权，认证,计费）服务器等。

4.3 电缆调制解调器(cable modem)

• 基于有线电视网络，利用了有线电视电缆可以同时传输多个频道的工作机制，其主要作用是完成数字信号的远距离传送。采用QAM调制方式或QPSK调制方式。我国现在开通的Cable moden接入业务基本上是基于双向的混合型光纤同轴电缆HFC。典型的应用为CATV（有线电视）。

4.4 FTTx光纤接入技术

• FTTx光纤接入技术是指从用户端到局端完全以光纤作为传输媒体。

• 光纤接入技术具有带宽高，抗干扰强，传输距离远等特点，但是接入网络的成本较高。

• 常见的几种FTTx方式为:

  • FTTC:光纤到路边;
  • FTTZ:光纤到小区;
  • FTTB:光纤到办公楼;
  • FTTF:光纤到楼面;
  • FTTH:光纤到户

4.5 无源光网络PON:

• 在OLT（光线路中断）和ONU（终端单元）之间是光分配网络（ODN)，没有任何有源电子设备，避免了有源设备的电磁于扰和雷电影响，减少了线路和设备的故障率，节省维护成本，下行采用TDM广播方式、上行采用TDMA(时分多址接入)方式，而且可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构(典型结构为树型)。
• APON:
  • 基于ATM的PON，上行速率为155Mbps，下行速率为622Mbps，二层采用的是ATM封装和技术，以53字节固定长度的ATM信元方式传输。
• EPON:
  • 基于以太网的PON技术，支持1.25Gbps对称速率，适合IP业务的带宽接入。
• GPON:
  • 二层采用GFP（通用成帧规程）对以太帧，ATM等业务进行封装映射，上行速率为1.25Gbps.下行速率为2.5Gbps速率（非对称）。

5 PPP与PPPoE技术

5.1 点对点协议PPP

• 点对点协议PPP为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准方法，是面向字符的链路控制协议。

• PPP最初设计是为两个对等节点之间的IP流量传输提供一种封装协议。

• PPP帧的格式需要分两种情况:采用如SONET和SDH链路时，使用零比特插入法(面向比特编码）﹔采用异步传输链路时，使用特殊的字符填充（面向字符编码）。

• PPP特点

  • PPP具有动态协商IP地址的能力。允许在数据链路层协商成功后（链路控制协议层LCP负责〉，再协商IP地址和路由（网络控制协议层NCP负责）。
  • PPP支持多种网络协议。
  • PPP具有身份验证功能，但不具备纠错能力和重传机制，所以ppp是不可靠传输协议。
  • PPP可以用于多种类型的物理介质上。

• PPP的两种认证方式

  • PAP认证（明文认证):被认证方向认证方发送Authenticate-Request报文，其中包含了身份和口令信息。若通过认证，认证方回复Authenticate-Ack，否则返回Authenticate-Nak。基于PAP的认证方式，协商信息以明文方式传输，安全性低。
  • CHAP挑战认证（密文认证）:认证方主动发起挑战信息challenge，信息中包含识别ID和一个随机的challenge字符串。被认证方收到后，将收到的ID和随机字符串加上认证的口令密码进行MD5运算，生成一个摘要，将摘要和用户名一并作为Response信息发送给认证方。认证方收到后，根据收到的用户名，在本地认证库查找对应的口令密码，然后将查找到的密码加上最初的随机字符串和识别ID，进行一次MD5运算，得到一个摘要，然后将此摘要和从被认证方收到的摘要进行对比，如果相同，则返回Success信息。不同则返回Failuer信息。这种认证方式，协商信息已密文形式传输，安全性高

5.2 PPPoE

• 将点对点协议（PPP）封装在以太网中的一种网络隧道协议。由于协议中集成PPP协议，可以实现传统以太网不能提供的身份验证、加密以及压缩等功能，和数字用户线路(DSL)等以以太网协议向用户提供接入服务的协议体系。
• PPPoE的两个阶段:
  • PPPoE发现阶段:两端获得对端的MAC地址，创建会话ID以供后面交换报文使用。
  • PPP会话阶段:一旦连接的双方知道了对端的MAC地址，会话就创建了。用户主机与接入集中器根据在发现阶段所协商的PPP会话连接参数进行PPP会话。

最后

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