构建校园无线局域网--.doc

Trapeze无线网络解决方案
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Trapeze无线网络解决方案

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武 汉 职 业 技 术 学 院
WUHAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

实验项目：构建校园无线局域网

班 级：
作 者：
学 号：
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武 汉 职 业 技 术 学 院
WUHAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

实验项目：构建校园无线局域网

班 级：
作 者：
学 号：
指导老师：
时 间：2011.10.25

一、前言
无线局域网（Wireless Local Area Network，缩写为“WLAN”）是高速发展的现代无线通信技术在计算机网络中的应用，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。不像传统以太网那样，基于802.11标准的无线网络在空气中传播射频信号，在信号范围内的无线客户端都可以接受到数据，为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了实现的手段。
与有线网络相比，无线局域网以其方便、快捷、廉价等诸多优势，可以为不易布线的地方和短距离的数据传输提供网络支持，在校园和公共热点地区等领域的应用中很快得到了长足的发展和巨大的成功。此外，WLAN还有其他一些优点。它能够方便地实施联网技术，因为WLAN可以便捷、迅速地接纳新加入的雇员，而不必对网络的用户管理配置进行过多的变动。
项目简介
校园网已经成为校园生活的重要组成部分，成为教师和学生获取资源和信息的主要途径之一，它把学校中的学生、院系和社交、学术、业务活动的行政人员紧密地联系在一起，在高校教育中的作用与地位日益显著。随着信息技术的飞速发展，教师和学生对高校校园网的依赖性相当之高，“随时随地获取信息”已成为广大师生们的新需求。但是，传统的有线校园网存在着诸多“网络盲点”，比如在图书馆、大型会议室、体育馆等许多不宜网络布线的场馆设施如何联网？在教室、实验室等场合如何突破网络节点限制、实现多人同时上网的问题？此时，校园无线网络成为最佳的解决方案。
随着笔记本电脑和无线网卡的普及，无线网络使用越来越普及。同样无线网络在校园的使用也越来越普及，目前全国已经超过51％的许多高校部署了无线网络。通过部署无线网络，可以使校园内的网络应用涵盖到各个方面。无线网络作为网络链路可以为各种应用提供底层基础，各种各样的应用都可以在无线网络上得以实现。并且由于无线网络具有灵活性，移动性等特点，也可以在无线网络上支持一些特殊的应用。
二、需求分析
此次网络建设是在武汉职业技术学院原有的有线网络上，进行无线网络扩充。要求完成全方位立体式无线覆盖，新的无线网络建设要求在网络互联、认证计费、安全防御等方面与有线网络进行良好的兼容和互补，校园有线网络各部分主体结构内部不需要改变任何项目，只需用原有的网管、认证、计费系统就可以对无线网络进行管理和统一认证，同时做到尽可能的简化网络结构，提高网络访问速度与效率。而且在进行无线部署中，不能对装修和墙壁有任何损害。
三、现有网络特征分析
武汉职院早在2001年就按照主干千兆，百兆交换到桌面的网络架构选择网络设备对教学办公及家属区进行了校园网的规划与建设。于2006年启动的武职院数字化校园网建设项目，校园网系统覆盖全院，形成三个校区互连，两个出口备份，多种服务并存的网络格局校内光纤达50多公里，信息点超过12000个。
采用HP先进的且独有的“IDM-身份驱动管理” 及“AEA 适应性边缘网络架构”，它的优点在于让网络步入了安全时代，HP网络解决方案较好的解决了安全、移动和融合三大课题。适合有线与无线混建网络，IP的分配时内网静态分配，有完整的客户端管理和安全认证体制。
四、 网络设计原则与目标
4.1网络设计原则
结合武汉职业技术学院的网络和应用需求，无线网络通信系统的设计原则可以分为以下几大点：
· 采用无线交换架构组建无线网络子系统；
· 利用现有的有线网络资源，架设智能无线网络，保持已有的有线网络配置和设置不更改；
· 用户子网和设备子网隔离，无线用户无法访问设备子网；
· AP的IP网络设置从DHCP获取或者进行安装前静态配置，AP的无线网络设置由交换机集中推送；
· 全校园网络采用统一的专门硬件定位服务系统及硬件网络管理平台。
4.2网络设计目标
4.2.1提供教学无线网络
通过无线校园网络覆盖教学楼及些校内公共课教学环境，如计算机公共机房、电教楼公共教室等。为广大师生提供了一个更为有效的网络互动平台，加强了学习生活的交流，同时为学生在教室内的自习提供一个方便的查询资料的网络环境。
4.2.2提供图书馆无线网络
通过无线校园网覆盖整个图书馆内所有的区域，教师和学生可以很方便地利用无线网络使用图书馆提供的各种数字化服务，能够了解查阅各类信息知识。
4.2.3提供行政办公网络
通过无线校园网覆盖学校的各系、院办公楼和行政办公区，通过对办公区域提供无线网络，提高了各职能部门的效率，满足了教职员工的在线查询能力，大大提高了各职能部门的服务质量。
4.2.4提供教工、学生宿舍网络
在部分的教工宿舍和大部分的校内宿舍提供了无线局域网无限覆盖，满足了教工和学生临时上网的要求。
4.2.5无线应急系统
在出现需要突发性大规模网络服务要求的场合，提供临时性的无线网络服务，满足用户对网络的需求。比如露天的体育场的体育赛事。
五、网络逻辑结构设计
在每个校区，将无线控制器放置在数据中心，无线控制器的数量根据本校区使用的AP数量确定，如，武职南区第一期只需使用一台MX-2800，但考虑到设备的冗余以及日后的扩展，建议采用两台设备，而AP通过每个楼层交换机连接，楼层中的AP通过隧道汇接回到无线交换机，途经楼层汇聚有线交换机和其它相关的有线网络设备。各个校区的无线拓扑如下图所示

（武职三校区无线网络规划:如上）

东区建筑平面图

在这样的网络实现当中，在经过相应的策略匹配之后，用户会被要求认证，或者流量会被转发/丢弃，而被转发的流量则在AP上根据应用的不同，通过智能选择AP上用户的流量都通过AP与无线交换机建立起的隧道，流向无线交换机，或者在AP本地流入到校园有线网络中。
5.1.1设备选型与配置
由于此次无线网络通信系统需要部署多栋大楼，还需要考虑到备份中心使用的备份策略，同时还需要为将来各大楼的无线部署做扩容准备，所以在设备选型的时候需要着重考虑设备性能，冗余方案，扩展能力等因素。综合了以上几点之后，设备的型号以及配置见第六节的设备清单。
5.1.2核心无线交换机连接
采用TRAPEZE MX-2800交换机，放置在每个校区的网络机房，通过千兆上联接口与核心交换机相连接，每台TRAPEZE MX-2800无线交换机最大可以支持512个AP接入和管理，完全满足该大楼无线覆盖的需求，并留有一定的扩展余量。无线交换机和AP的连接可以穿透三层，因此，方案的实现完全不影响原有网络的结构，并且可以实现全网的漫游。
实现后的校园无线局域网系统，在校园内的任何一处，即便是在没有安装有线网络信息点的地方，也可以很方便地进行可视化的音视频和召开各种需要使用网络音视频的会议。在无线网络音视频会议中心系统的支持下，在大楼内的领导和行政办公人员以及与会的来宾等，就可以利用其所携带的笔记本电脑或是配置有无线网络适配器的PC 机，在大楼内的任何一个地方上网与世界的任何一地进行信息交流、媒体演示。这样可以十分方便、快捷地创造一个多方位的可视化的远程多媒体中心环境。
在TRAPEZE的解决方案当中，无线交换机的放置位置需要注意以下两点：
· TRAPEZE的无线交换机与相连核心交换机/路由器之间端口协商的匹配性：如果存在着匹配失误的情况，则整个网络的稳定性会受到影响，具体表现为AP会进行自我的重新启动。
· TRAPEZE的无线交换机与核心设备之间相连的VLAN情况需要和网络的规划一起进行，一般来说，TRAPEZE无线交换机和网络核心设备之间会建立VLAN trunk的标志，用于将用户划分到不同策略的VLAN当中去。
5.2.2接入层AP部署
TRAPEZE方案能够方便的实现跨三层部署，接入层的AP部署只是需要拿到属于自己的IP网络设置和网络中已经部署的TRAPEZE交换机IP地址即可。这样的架构大大简化了传统无线网络部署当中的复杂程度，减轻了AP设置与用户设备以及AP所连接的有线网络配置相杂揉的状况。
5.2.3室内室外AP统一管理
Trapeze无线网络系统允许AP在“瘦”AP模式下进行mesh，bridge等室外组网模式，在使用这些组网方式时也可以使用独特的智能转发的功能，为室外组网模式提高效率，无论室内还室外部署的AP，都将由无线交换机统一管理和控制，并且允许用户在室内室外环境中自由的进行无缝的漫游切换，避免了室内室外AP必须两个管理平台的局限性。
5.3用户接入策略
从学校的上网用户类型与应用类型情况分析，用户主要有：
（1）学校教职员工；
（2）来访学者和学生；
（3）参加会议人员和来访人员；
（4）学校工作人员；
（5）长期租用学校办公的人员。
应用主要有：（1）多媒体与网络教学；（2）各种学术报告与会议需要的移动VoIP（音视频）；（3）移动业务办公；（4）无线网络定位；（5）访问Internet；（6）无线视频及语音终端。
使用网络是被分为不同的业务类型，因此，在设计上采用无线局域网多SSID技术，设置多业务区分方式。在一个无线局域网内可以设置多个SSID，例如一个SSID可给来访人员所用，而另一个可给学校师生专用等等。SSID的最主要用途是可让无线终端以不同的安全认证和加密方式入网。用户可根据实际的情况和802.11发展来制定以怎样方式来实现无线加密。最常见的做法是使用二个SSID，一个定义为OPEN/Static WEP供客人，另一个SSID则为TKIP(WPA)专为学校员工使用。另外，可以增设一个802.11i SSID让学校员工以过度的方式逐渐从转移到这个SSID上。不能一步转到802.11i的主因在于很多的无线终端现在尚未支持802.11i。
SSID可以覆盖全网，也可以只局限于厂区内的某些范围。一般的情况下是全网开通，例如客人使用的SSID；但有些SSID则可能只供某些部门使用，所以无线覆盖范围通常只会局限在某些范围内。
所以针对无线局域网多种用户的不同业务类型应该采取不同的SSID进行管理和控制。学校内部的员工可以采用专门的SSID，可以采用级别较高的认证和加密手段，对于学校客人可以使用另一个SSID，采用级别相对较低的认证和加密手段，这样就实现了区分的服务。
5.3.1无线网络认证计费规划
建议对学生认证采用WEB网关式校园网认证计费系统。通过此系统，校内学生登陆访问校外网络时，会由网关进行认证，同时进行网络计费。
在部署无线网络之后，可以和有线网络共同学校的认证系统，同时对校内的有线网和无线网进行认证计费。具体到无线网络的认证计费要求是：
1． 当无线用户想要利用校园内的无线网络时，首先连接到附近的校园无线网的接入点（AP）上。
2． 无线接入点（AP）发现有用户要求进行无线连接时，会要求用户进行帐号认证。
3． 用户端的操作系统在收到AP的信号后，会要求用户输入系统的帐号和密码。
4． 用户输入完后，会将加密后的用户名密码发送给无线AP。
5． 无线AP在收到加密后的用户帐号、密码后，会将其发送给认证系统进行确认。
6． 认证系统在确认AP发来的帐号、密码后，会发送指令给AP。命令AP接受或拒绝用户的无线连接请求。
7． 如果认证系统命令AP接受用户连接，则AP打开无线信道，允许用户接入，同时认证系统开始对用户进行网络计费。
本次筹建全校无线网络系统，新建的无线系统应该能够在认证方面与原有的有线网络认证体系完全融合，对认证用户完全透明，不增加用户的认证次数和复杂性，同时还要保证无线用户入网即认证的目的，便于控制无线用户的安全访问和与有线网络的认证账号统一性。
因此，在校区的无线网络构架中设计中，Trapeze网络提供的无线接入点产品可以与武职的宽带计费认证管理网关联合以满足客户的需求。具体实现方式是采用无线接入点已经良好支持的EAP-PEAP作为认证加密协议，保证用户认证传输过程中的安全和身份的核查。认证用户采用与有线网络一致的用户名和密码，无线接入点作为EAP-PEAP的认证体，宽带计费管理网关作为后台Radius。具体工作原理如下：

建成后的武汉职业技术学院无线网络将获得与有线网络一致的认证方式，同时兼顾了无线网络的连接过程的安全，为此而进行的开发合作与调整是基于国际标准认证协议进行的，可保证开发投入的风险降低，开发时间大大缩短。
5.3.2无线网络安全规划
在目前面向行业级的WLAN产品的安全技术中，越来越强调单机安全策略的强化，以及与有线网络安全互补的核心思想。其中，SSID、WEP、WPA、VLAN等一系列技术的运用，将有效的提高无线网络的安全防御能力。本此规划中，将按照层次化的设计理念，完成武职的无线网络安全需求。
SSID（无线标识符）是用于无线终端与接入点匹配以获得通信的明文密码，对于初级安全防范有一定作用，且配置快速简单，非常适合室外无线覆盖使用。尤其是启用了目前先进的SSID广播禁止功能之后，由于空中不再广播明文的SSID号码，使得那些拥有截获SSID密码的无线终端非法访问网络。
另外，WEP（有线等效密钥）和WPA（接入保护）技术的出现，可以通过大量的密文加密位和动态的密钥，为非法访问者制造很高的安全难度，从而避免网络安全时间的发生。在校园无线网络规划中，由于目前校园有线网络具备一定规模，因此，在无线网络融合进有线网络进行数据交换之前，通过WEP和WPA加密技术可以增加一层保护手段，可以极大的提升安全防御的能力。
另外，对于室内、外型AP产品，由于其开放于公共环境，面对的是所有用户群体，对不同的用户群体的权限和身份识别则成为必须的功能。因此， AP产品应选择具备802.1Q VLAN功能的无线产品，协助接入层无线用户与接入层交换机用户同样接受全网统一管理和VLAN的划分，这样可以彻底解决无线用户无法管、不方便管的疑难问题。
基于以上的需求，本方案建议书建议采用Trapeze网络智能无线接入点产品MP-422A（a/b/g）和智能无线交换机产品MX-2800，这些产品均可支持独立的802.1Q VLAN，并可在每个VLAN内实现用户物理隔离，并可以对每个VLAN实现单独的SSID分配、WEP和WPA加密，以及802.1X认证。可以为同一个AP覆盖范围内的不同用户实施不同的管理手段，强化了整个无线网络的分布式安全防御能力。该功能尤其对于启用了DHCP动态地址分配能力之后，可获得更好的效果，可以针对不同的地址段实现VLAN划分，并赋予不同的安全策略，实现校园的动态安全体系，更可以为未来发展中的网络自防御体系打下很好的基础。

5.4认证与加密方案
5.4.1设备认证方式建议
校园网内将会存在两种类型的用户，一是无线移动设备，二是大楼中的接入用户。
对于运算和存储能力都相对比较弱的移动终端设备，目前业界普遍的做法是使用静态WEP与基于MAC地址的认证方式来进行设备接入认证。TRAPEZE无线网络解决方案支持内置和外置的MAC地址数据库用于网络的设备认证，同时内置的静态WEP算法由于采用了防止“弱”初始化向量措施，使得对于此类网络的破解大为困难。
无线网络通信系统不仅仅需要服务于需要进行数据传输的移动终端设备，对于可以借助网络进行其它业务操作的数据用户，也应该同样提供数据传输的能力，并且保证两者互不干扰。TRAPEZE所架设的无线网络系统支持多SSID，能够利用一套物理网络设备建立起几套虚拟的无线网络环境，并且每一套无线网络环境都具有其专门的认证方法。在一般数据用户进行网络访问的时候，TRAPEZE可以提供包括开放系统在内的五、六种认证方案，包括：WEB页面认证，802.1X认证，基于SSID的认证等。用户在接入网络之前，透过无线网络子系统把相关身份信息发送到后台的认证数据库当中，只有通过身份验证的用户才能够得到进入网络进行访问的许可授权。
5.4.2数据传输加密
TRAPEZE架构中的加密解密模式尤其适用于对于数据传输具有严格私密性要求的场所。在企业中心的通信系统，正是这样的一个典型例子。控制中心和终端之间的来往控制信息以及数据都不希望受到非授权用户的任意监听进而窃取其中的敏感信息，端到端的通信受到先进加密算法的保护。TRAPEZE架构中可以直接对二层的无线网络数据采用AES算法进行加密。
5.5目标区域无线网络信号覆盖设计
根据武职的校园楼宇分布状况、CAD建筑图纸等了解之后，提出了无线网络的具体部署规划。
以下将介绍将分别进行的详细无线网络部署规划。同时需要注意的是，由于无线局域网接入点设备，需要上联到有线网络的交换机上，以实现无线网络用户融入有线网络的目的，因此，在本规划书中我们设计了POE功能的交换机给大约95%以上的AP供电，降低了整网的实施成本。同时，本规划中所展示的部署图为逻辑图，并不标注处具体的部署位置，在经过对各个建筑物内部的部署点勘测之后，已经可以肯定均具备良好的部署条件，无需担心。具体的部署方式和位置，将会在该工程实施前提交具体的部署方案书中详细描述。
校园网无线网络规划
本次武职东校区无线校园需要信号覆盖的区域：(根据AutoCAD图纸对典型需要无线覆盖的区域做的覆盖规划，仅作为全校覆盖的参考值)
l 教学楼：东校区教学楼（包括实训中心）
l 宿舍楼：东一宿舍楼到东十一宿舍楼(包括教工家属楼，海谊楼等)
l 体育馆：东校区体育馆
l 食堂：东校区东一食堂东三食堂 （包括清真食堂和教工食堂）
l 图书馆：东校区图书馆第一到五层
l 校内超市：东一超市到东三超市
l 校园内室外部分，广场等
针对各个区域的覆盖需求，将通过Trapeze网络智能无线接入点来完成部署，以下将分别介绍各个重点区域的网络规划。
本次规划中，将采用Trapeze公司的无线网络管理软件RingMaster中的RF-planning功能对教学楼和网络中心进行无线AP的位置部署和信号覆盖程度的模拟。
5.5.1总体无线规划
现在根据校园建筑物的面积用途进行无线网络覆盖时所需使用网络设备的数量进行规划，估算数量会与实际部署稍有差距（以东区为例）：

所处位置
产品名称
产品型号
数量
教学楼
智能无线接入点
MP-422A
10000
体育馆
智能无线接入点
MP-422A
4
东一食堂
智能无线接入点
MP-422A
2
东二食堂
智能无线接入点
MP-422A
4
东三食堂
智能无线接入点
MP-422A
4
保卫处
智能无线接入点
MP-422A
1
图书馆
智能无线接入点
MP-422A
15
学生活动中心
智能无线接入点
MP-422A
5
行政办公用房
智能无线接入点
MP-422A
20
宿舍楼
智能无线接入点
MP-422A
2500
数控实验楼
智能无线接入点
MP-422A
45
机械实训楼
智能无线接入点
MP-422A
45
超市
智能无线接入点
MP-422A
3
预计室内AP数量总计：
12645

六．设备清单
根据用户实际环境，为了更迅捷和方便的使用无线网络，以及更好的使用和管理用户的无线网络，第一期（包含：教学楼，宿舍，体育馆，食堂，图书馆，文化纪念广场，自由绿地等区域。）建议采用如下配置方案。
根据规划的图纸以及各建筑物规划的面积估算，预计整个全部室内部分共需 30000个室内AP计算，全校预计需要使用的设备清单为：

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序号
产品类型
型号
说明
数量
1
无线网络交换机
MX-2800-CN
•Trapeze无线控制器
•每台控制器初始包含64个无线接入点的license，最大支持512个802.11n在线瘦AP数目
•具备2个10GB上行端口，8个1GB SFP端口和10/100/1000 Base-T RJ45 端口，1个console控制端口
• 双电源模块，初始包含一个电源
• 支持cluster集群技术
3
2
MX-2800-PSU-CN
无线控制器MX-2800的冗余电源
55
3
MX-2800-U64
无线控制器MX-2800的升级许可证，包含64个无线接入点数目，最大可升级到512个瘦AP数目
5
4
MX-2800-U128
无线控制器MX-2800的升级许可证，包含128个无线接入点数目，最大可升级到512个瘦AP数目
50
5
XSP-SR
10GE XSP多模光纤模块，LC duplex connector,，短波(850 nm)，最大可支持220米的50/125µm多模光纤, 最大可支持550米的62.5/125 µm多模光纤
～
6
无线接入点
室内型MP-422A
Trapeze室内无线瘦AP接入点，支持802.11a、b、g三种模式同时工作, 双802.3af PoE以太端口冗余,内置双频分集天线, 预留两个外接RP-SMA接口可外接a和b/g天线，支持MESH和bridge功能
30000
室外型MP-620A
Trapeze室外无线瘦AP接入点，支持802.11a、b、g三种模式同时工作, 工业级IP68标准，适合各种天气，预留两个N接口可外接a和b/g天线，支持mesh和bridge功能
100
7
无线定位服务器
LA-200-CN
无线定位服务器，采用服务器侧RSSI模式匹配模式
1
8
无线网管平台
RM-200
无线系统网络管理硬件平台，初始包含250个AP的管理和控制
～
RMTS-1000
无线控制器管理软件的许可证，包含1000个无线接入点的管理许可证
30
RMTS-100
无线控制器管理软件的许可证，包含100个无线接入点的管理许可证
～
9
PoE供电器
PD-7001G-CN（或选择其他硬件厂商产品）
PowerDsine PD-7001G/AC, single port 802.3af+ High Power Midspan PoE injector, 30W power, for use with MP-422A/432. Category B Product. (Note 1).
～
10
售后服务
SNS-SP-101
硬件部分一年维护服务（三年）
～
11
售后服务
SNS-SP-201
软件部分一年维护服务（三年）
～
12
安装服务
Service
深化设计、施工、安装服务
～

七、总结
通过这次的项目设计，我对无线局域网、无线接入点（AP）、无线设备（无线网卡、无线路由器等）以及安全防范和网络管理等知识都有了一定的了解。在整个毕业设计的过程中，我要感谢我的老师——李雪老师，老师的讲解带领我进入无线网络的世界，指导我们设计网络。
本设计方案还存在许多不足，特别是在无线局域网的安全防范中，随着无线技术的不断更新给无线局域网的发展带来了很大的发展，也对无线局域网的安全带来了前所未有的挑战。随着IPV6的发展趋势，无线局域网的发展也得随着IPV6的发展而发展。
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Trapeze无线网络解决方案

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武 汉 职 业 技 术 学 院
WUHAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY

实验项目：构建校园无线局域网

班 级：
作 者：
学 号：
沧甲滴脉韶针笛夏所汗滞纂迄铆闽躺控象挽耳扣狡慢慑窜士组呜韧背捉厘已吭王婶暇永抵咀昏膀浩伦巡缓消枝岗披仟状伴胚杖拢此苑荚猛差淘擅错绢狄鼻撞坞椅央扇透犊层瓦郸澡可擒叔吉击走裸卵塔珊方心戈无程奎亩欣范勋糜错禾伊沟篆淋迁鹊馏洲帮蘑范迎妓堆陷服垫匀莉鹿朋涉听销殿募环狠联佑主样攒翅衷汞竟戮前览蚀钧呆唆霉准柱慧便雪荧渍敲栅晰不苏诣朋孝沾搞区啡逐或嚼猎戈剧者匆丰汕惨朝禹垛踊稗费谗蚀掷悼盆摩补翅聂婚舅维盅锋束武粕炔引徒绘捉娠汪鹊苇救囤墩故杜授诅幂术岩二泌滤庐渭瞪遁疆糊奔图吊裁捡姜广糠茁照碘畅笋狗铝谅距矣像沿奴第羞采谗庶搞蚜皋