454.无线网络在校园网中的应用.doc

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1、XXXX学院毕业设计（论文）无线网络在校园网中的应用学 院: 专 业: 班 级: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 2010年5月23日摘 要有线计算机网络已经在教育领域得到了广泛的应用，它对教育事业起到了非常巨大的作用。当今时代计算机网络已经在校园中得到广泛应用，并产生了新的教学方式数字化教学。近年来，随着无线网络协议标准的进一步完善和无线产品性价比的提高，无线网络逐渐走入了校园并在校园网的建设中起到越来越大的作用，同样也扮演着越来越重要的角色。可以说，无线网络已经在校园中得到广泛的应用，对校园里的学生、老师也产生了很大的影响。同样也产生了无线教学模式，无线教学模式的出现可以使无线网络在校园

2、中得到更广泛的应用。 关键词：无线局域网，校园网，无线接入站目 录第1章 无线局域网概述.11.1无线局域网概述.11.2无线网络的应用技术.11.3无线网络常用的设备.2 1.3.1无线网卡.2 1.3.2无线基站AP.2 1.3.3无线路由器.2第2章 无线局域网的优势与不足.32.1无线局域网的优势.32.2无线局域网的不足.4第3章 无线网络无线应用.5 3.1无线网络在校园网中的应用.,.53.2无线数字校园网.,.5 3.2.1数字校园.53.2.2移动数字校园.,.63.3移动数字校园的两个发展阶段.6 3.3.1移动数字校园的出现.6 3.3.2移动数字校园发展阶段.6 3.3

3、.3移动数字校园的特征.73.4安全无线.83.5移动IP盘活校园网.9总结.11 致谢.12 参考文献.13第1章 无线局域网概述1.1无线局域网概述无线局域网是使用方便的数据传输系统，它包含有蓝牙、IEEE80211系列、HiperLAN、HomeRF等技术。其中，目前得到广泛应用的技术是IEEE 80211系列。无线局域网络，能利用简单的存取架构让用户达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。无线局域网络一般不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以延伸网络。无线局域网在解决信息点的移动问题和提高教学效率与节约网络综合布线成本等方面都具有非常明显的优势，特别适合不便于进

4、行大规模布线或不宜布设太多信息点的建筑，如：图书馆、办公大楼、多媒体教室、实验室、会议室和报告大厅等。1.2无线网络的应用技术无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站AP(Access Point)、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现。无线网通信协议通常采用的标准有：IEEE 80211a、IEEE 80211b和IEEE 80211g等。目前，大多无线局域网络采用IEEE 80211bg标准。1、80211a标准是一个获得正式批准的无线以太网标准。它工作在5GHz频段上，使用正交频分复用技术，将5GHz分为多个重叠的频率，在每个子信道上进行窄带调制和传输，以减少于信

5、道之间的相互干扰，使带宽可以达到54Mbps。但是80211a标准并没有得到迅速普及，因为它采用了正交频分复用技术，该技术的实现方法相对于直接序列扩频更为复杂，所以开发的进程也相对较慢。由于这个原因，首先得到应用的反而是8021 1b标准。2、80211b规定设备工作在24GHz的范围内，使用直接序列扩频技术来发送无线信号。直接序列扩频技术将信号一次性扩展到多个频率上，以避免干扰。它选取一个字节的数据，将其分解成几部分，再通过不同的频率，以多路传输的方式将各个部分同时发送出去，使带宽可以达到11Mbps。3、80211g标准从2001年11月就开始草拟，它可以提供与80211a相同的54Mbp

6、s数据传输速率，它还有一种重要的优势，即对80211b设备向后兼容。这意味着80211b客户端可以与80211g接入点配合使用，而80211g客户端也可以与80211b接入点配合使用。需要指出的是，80211b产品无法“软件升级”到80211g，这是因为80211g无线收发装置采用了一种与80211b不同的芯片组，以提供更高的数据传输速率。但是，就像以太网和快速以太网的关系一样，80211g产品可以在同一个网络中与80211b产品结合使用。1.3无线网络常用的设备1.3.1无线网卡在无线局域网中，无线网卡是操作系统与无线产品之间的接口，用来创建透明的网络连接。其功能与有线网卡差不多，按照不同的

7、接口，无线网卡主要有用于便携机的内置PCMCIA卡、台式机的内置PCI+PCMCIA卡、以及两者皆适用的外接USB适配器三种类型。它们用于数字设备(计算机、掌上型电脑等)之间的短距离高速无线组网。1.3.2无线基站AP无线接入点AP是个无线子网的基站。它在无线局域网和有线网络之间接收、缓冲存储和传输数据，来支持组无线用户的设备。在多个WLAN站设备组网时,AP作为子网核心是必不可少的。同时，它也是WLAN和LAN之间的桥接设备。无线访问接入点通常通过标准以太网线连接到有线网络上，并通过天线与无线设备进行通信。其作用半径取决于天线的方向和增益。1.3.3无线路由器无线路由器属于一种典型的网络层设

8、备，是两个局域网之间传输数据包的中介系统，负责完成网络层中继或第三层中继任务。近来，为了提高通信能力和效率，不少无线路由器还整合了交换机和防火墙等功能。 第2章 无线局域网的优势与不足2.1无线局域网的优势无线局域网利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。无线局域网的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps，传输距离可远至20km以上。它是对有线连网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络连通问题。与有线网络相比，无线局域网具有以下优点：1、节约成本 在许多情况下，安装一个无线网络比常规的有线网络要便宜，特别是在两个不同大楼内的计算

9、机联网时，楼间的电缆价格昂贵，有时还受施工和其他方面的限制，而无线网络可以提供一个简单直接的解决方案。 2、高可靠性 有线网络线路由于金属接头生锈、渗水、人为意外地切断或者网络的联接不良而造成中断，线路失效，可能破坏网络的数据交换，检查问题往往需要很长时间。而使用无线网络则不会出现这方面的问题。 3、可移动性 无线网络最突出的优势就是移动性，用户可以四处移动而同时与网络保持联接，传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到数10km。4、安装便捷 一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是网络布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管。而无线局域网最大的优势就是免去或减少了

10、网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点（AccessPoint）设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。5、使用灵活 在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而一旦无线局域网建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。6、经济节约 由于有线网络缺少灵活性，要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，这就往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造。而无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。 7、易于扩展 无线局域网有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，无线局域网就能胜任从只有几个用户的小型局域网

11、到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游”等有线网络无法提供的特性。8、覆盖范围广 在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而无线局域网的通信范围，不受环境条件的限制，网络的传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到几十公里。 9、传输速率高 WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbit/s，传输距离可远至20km以上。应用到正交频分复用（OFDM）技术的WLAN，甚至可以达到54Mbit/s。此外，无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。对于有线局域网中的诸多安全问题，在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，一般计算机工作人员都

12、可以胜任网络的管理工作。由于无线局域网具有多方面的优点，其发展十分迅速。在最近几年里，无线局域网已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛的应用。2.2无线局域网的不足 干扰无线局域网依靠无线电波的传播，受墙壁、大型用具和其他障碍物阻碍，网络的性能会降低。安全因为无线电波不要求物理地联接，如果获得网络的访问代码，那么，在无线电波广播范围内的任何人，都可以监听网络的通信，无线网络容易被破坏，攻击者可以利用访问代码和适当的设备截取敏感数据。速度理论上，有线网络上的数据传输速率可达到101000Mbps，而无线网络上的速率要慢得多，数据访问速率在l54Mbps，在具体应用中，效果会

13、很不同。第3章 无线网络无线应用3.1无线网络在校园网中的应用 对于无线局域网来说，一方面要考虑无线网络的覆盖问题，另一方面也要考虑无线网络安全问题。校园局域网一般具有较大的规模，不是无线产品的简单组合，而是一种整体的校园网络系统。考虑到日后扩展的需要，校园无线局域网系统应尽量保证高吞吐量、安全的移动性以及与有线网络的无缝结合。 在WLAN技术的驱动下，师生可以使用电脑上课，通过WLAN对因特网上所有的学习资源实现快捷、灵活访问。学生利用WLAN访问学校自身的网络资源，可以从内部网页下载学习软件，检索课件，使用Office软件做笔记，生成多媒体讲演稿，通过网络随时随地与其他同学和老师进行交流，

14、还可以发送电子邮件、访问学校网上图书馆中海量的电子资料，等等。 校园无线网原则上应作为有线网络的补充和延伸，在现有网络的基础上增加更多实际功能。学校的网络信息中心作为Intemet的接入点，也作为无线站的中心站，负责控制所有站点对网络的访问。在距离较远的校区、布线不方便的校园建筑物可通过无线网桥与中心连接，在网络的每一端设置无线接入点，并外接高增益天线，可以实现两个网段之间的互联。各楼内部可根据具体情况使用小型有线局域网或在一些教室、办公室的墙上安装AP进行无线接入。在大型教室、实验室和报告厅，可以配置1个或多个无线接入点。在校园公共休息场所，有计划地安装一些AP充当学校有线以太网和无线用户之

15、间的网桥，允许多个用户同时收发数据。随着需求不断增加，校园WLAN可以迅速、方便地部署更多的接入点，并且在需要的时间和地点经济有效地拓展连接能力。3.2无线数字校园网3.2.1数字校园“数字校园”从广义上讲就是指学校的信息化。数字校园工程将通过建设宽带多媒体信息网络、校园学科教学信息系统等基础设施平台，整合学校信息资源，建立电子校务、电子教务、远程教育保障等信息系统及信息化班级，最终形成一个体系完善、功能健全、组织有序的数字信息体系，从而逐步实现校内育人环境和部分社区教育环境的信息化。3.2.2移动数字校园随着无线互联网技术的飞速发展和商业化普及，“宽带无线”正在取代“宽带”成为校园网基础建设

16、的热点。“移动数字校园”或者“无线数字校园”也成为近来数字化校园和教育信息化建设过程中的热门话题。随着在欧美地区校园网建设中的成功应用，“移动数字校园”正在“西风东渐”，成为中国教育信息化建设先进模式的特征和方向。“移动数字校园”是在深层次上实现计算机科学、信息科学、教育科学、系统科学的有机融合，从而开拓一系列全新的研究、发展与应用领域。 基于这一理念，传统普通教育中的教学管理、课堂教学组织原则、教育评价、德育工作等等从观念到实施都将发生较大的转变。3.3移动数字校园的两个发展阶段3.3.1移动数字校园的出现 数字校园作为所有教育信息化整合中实施与应用的关键所在，其创新思路与现代网络技术的有机

17、融合将是构成核心内容的主导方向。无线局域网（WLAN）以“无线与无限”的特点深入数字校园全程建设过程中，无疑给数字校园带来了丰富应用的生命原动力移动数字校园。目前，移动数字校园已经在“北京二中”、“人大附中”等重点学校率先展开。通过采用无线技术，对数字校园的信息基础设施和应用的访问范围被放大，校园网的应用不再拘泥于教室、实验室、图书馆的物理空间和有限的网络接口，整个教学园区都成为一个虚拟的大教室，教员和学生可以在园区内随时随地访问校园网和互联网。3.3.2移动数字校园的两个发展阶段移动数字校园的发展应该分为两个阶段。第一个阶段，也是目前各学校广泛认知和采用的第一代移动数字校园技术，主要通过在数

18、字校园信息基础设施中引入无线局域网这样的低成本宽带无线技术，实现局部的物理校园网络接入扩展，在基础网络接入层面实现快速低成本网络覆盖和组网。把教职员工和学生从网线的羁绊中解放出来，实现初步的、局部的移动教学。这个阶段的主要特征是对现有数字校园有线网络基础设施的延展和补充。第二个阶段，将在实现随时随地的网络设备与计算机终端联接的基础上，进一步推动数字教学应用和教学模式的延展。3.3.3移动数字校园的特征 “移动数字校园”建设第一阶段的主要特征是：无线网络应用于电教中心、实验班等局部区域，部分师生实现基本的无线接入、组网和应用。由于第一代移动数字校园上网终端主要依靠笔记本电脑，成本较高，增加了移动

19、数字校园方案应用普及的难度。从目前的移动数字校园建设情况来看，第一代“移动数字校园”主要采用无线局域网技术，从网络链接的层面解决了校园网内部的接入覆盖和灵活组网问题，但与有线校园网相比并未对教学模式延伸和教学应用创新产生较大影响，因此第一代“移动数字校园”的投资回报并不是很清晰。 “移动数字校园”建设第二阶段的主要特征是：类似移动IP这样的宽带移动技术引入第二代“移动数字校园”的建设体系。移动性已经从局部扩展至全局，从多个数字孤岛走向融合，从笔记本电脑扩展到台式机、掌上电脑等多种设备，以及所有校园网上的终端设备。园区的子网之间、园区子网与师生家庭网络之间都可实现无缝漫游，移动数字校园的移动性真

20、正实现从电脑终端的局部移动向教学应用无限漫游的质的飞跃。无线局域网与移动IP技术在中小学数字校园中的综合应用成为构建“移动数字校园”的关键核心部分，移动IP技术的引入将彻底整合和盘活有线和无线校园网信息基础设施，把校园网应用范围扩展到公众网络和师生的家庭网络。教学模式的延展表现为从传统的一对多走向一对一和端对端、从校园扩展到家庭、从间歇被动走向主动连续。教学应用将真正实现设备无关、应用随身，师生可充分利用笔记本、台式机、校园网终端、家庭网络终端等教学资源，实现连续的超越有线空间和教学终端局限的应用模式延伸。教学模式的延展和师资资源的复用使得这个阶段学校对无线技术的投入产出更加明确。学生的书包里

21、不一定非要再添加3公斤多的笔记本电脑才能实现移动教学应用，第二代移动数字校园使得师生无论是使用笔记本还是台式机、无论是在校园还是在家中都可以实现一直连贯的教学应用。第二代移动数字校园采用了符合国家标准的完善的无线安全机制，使面向未来的数字校园信息系统投资得到有力保护，同时也大大提升了整个数字校园信息基础设施的安全性、可管理性和可扩展性。第二代移动数字校园的建设与实施，为全面整合校园信息化（多媒体教学、数字图书馆），推动教学模式的个性化、连续化和高效率，充分利用成熟适用的先进网络技术实现核心教育资源的整合与利用，跨越式建设以应用为核心的下一代数字校园网将起到非常重要的作用。3.4安全无线 北京二

22、中采用捷通通信的无线局域网产品，构建出一个高可靠的、绝对安全的、高性能、扩展灵活并且可管理可运营的无线网络办公教学网络环境，所用设备完全符合无线局域网国家标准GB 15629.11/GB15629.1102，保护了二中的设备投资。同时，网络具有很好的扩展性、兼容性和可管理性，采用了国家标准规定的WAPI加密认证方式，对符合国家标准的无线局域网设备经过二中网络中心的授权后，就可以轻松地接入二中的网络，非法用户和未经受权的用户无法接入该网络，确保该网络的安全可靠。该方案还采用了ACS无线网络接入控制设备，使得该网络也具有计费功能，可对加入该网络的每一台设备实施计费管理，实现接入设备的可控、可运营、

23、可管理。据北京二中的无线校园网应用情况可得出：采用无线网络教学的形式，可以进行更为生动的互动教学，无论是学生间的协作学习还是学生和老师间的交流都将得到极大的强化。在传统的计算机机房进行网络教学，由于采用的是台式机和固线接入网络的方式，学生间无法进行面对面的沟通，分组讨论更是无从谈起。而利用无线网络和笔记本电脑，学生可以不受时间和空间的限制，随意分组，从而大大提高了协作学习的效率。同时通过教室外的无线环境，学生可以随时随地进入学校图书馆数据库查询所需资料，这在一定程度上也缓解了目前学校图书馆、自习室抢座位的普遍现象，使校园网核心信息资源的复用和共享提高到了一个摆脱教育基础设施空间局限的“无限”的

24、层次上。这种教与学的无线网络应用环境是开放的、自由的、延伸的。同时，也为进一步探讨学校如何更有效地进行信息化再建设，以及探讨无线环境下教学模式的变化对信息化手段的新需求都做了良好的“硬件”准备。学校以校园有线网络和无线网络为基础，其工作重点将是研究制定学习指导原则、提供教学资源（课程学习、实验、实习等）、考查学习效果、颁发学历文凭。例如，学生在图书馆借书，只需在电脑上输入自己的姓名、学号和所要的图书名称，电脑屏幕上立刻就会显示该书在学校、本市或全国主要图书馆的位置和编号，对本校图书，管理人员很容易就能找出该书并办理借阅手续。有分析人士指出，无线网络因其更自由的上网方式、更宽松的上网时间和连接的

25、灵活性，可以实现随时随地上网学习及便利的双向沟通，因此，无线网络将成为未来教育网络的一种主要方式 。如何把无线网络技术更加有效的应用到教学实践当中，也成为教育与IT通信等业界非常关注的一个问题。3.5移动IP盘活校园网 目前，在数字校园的规划蓝图中，基础网络的建设进程与实施效果存在着较为明显的不成比例的问题。基础网络的成功建设并不是意味着校园信息化的完成，关键是如何使用该目前已有的公众网络、家庭网络和校园网络服务于现代化教学。移动IP技术作为新一代网络技术的重要组成之一，它的应用特点就是在网络环境基础上使用户及用户群彻底摆脱地理、空间及时间等位置上的束缚，提供跨越公众网络、家庭网络和校园网络的

26、强韧的漫游功能，保证了网络访问的双向性、应用的连续性和移动性，并提供了安全可靠数据传输的安全加密。移动IP技术及系统在数字校园中的应用。对于出差、去分校或者在家的教师，可以使用固定的私网IP地址通过移动IP系统随时接入校园网（教学楼局域网家网）。还可以使用该地址方便地在校园网各子网之间轻松漫游，随时随地方便地使用各种资源。移动IP可对原有校园网络有机而灵活地组织起来，无论教师是在学校内部、外部、家庭，身处不同的网络环境都可通过移动IP技术利用专网、互联网等不同网络获得一致的、连续的、端到端和安全的教学应用，从无线局域网对校园网基础设施覆盖的扩张到移动IP对教学应用模式的扩张，第二代移动数字校园

27、正编织着一张可扩展、可管理、“教学延伸无极限”的的无疆校园网。利用移动IP系统中的网筝系列（单机版），学生可以在家中直接访问网络远程教学中心的所有资源，教师与学生、学生与学生之间还可以进行互动的交互，最大限度地提高了网络教学质量。移动IP最大化地盘活了原有的校园网络，并使其网络可无限延展，从而彻底摆脱了空间地理位置的束缚和任意漫游。同时，快速整合原有网络，随意组合与控制管理，可明显地表现出以下几点内容：1.总校区和分校区之间架设快速双向通道，可实现移动教学。 2.出差或在家时，可随时返回校园内部，实现通畅的资源获取。 3.教学组内的教师间能够透明地、便捷地、迅速地实施网络重组与互访。 4.各中

28、、小学校区之间可架构成本低廉、性能优质的教育专用网络。 5.网络教育中，数字化教与学的点对点连接。 6.提供有效地网络安全机制，并可集中管理所有网络成员。 7.一次性投入，可终身受益。 总 结综上所述，在教育信息化进程中的数字校园工程中，无线局域网的实施激发了教育体制的创新，而构建一套完善安全的无线局域网就其长远目标出发考虑，其建设成效的适用性十分显著。而第二代无线校园网将大幅提升校园网络的使用价值，充分保护校园网现有投资。在整合所有优势网络资源进行的教育深研究，也为国内教育研究引入了一种新的模式，其意义将是深远而广泛的。致 谢即将结束的二年大学生活之际。感谢教过我的老师们。从他们身上我学到了

29、许多宝贵的知识和做人的道理。他们在学业上对我的悉心指导，以及孜孜不倦、严谨细致的科研态度，更令我受益非浅。感谢我的指导老师 老师。他在我的课题研究和论文完成过程中，给予了我许多理论和实践上的指导。感谢我的辅导员 给我的指导和关怀。他们在生活上和工作中都给予了我热情的关心和帮助。感谢我的授课老师在我的学习和生活中给予的帮助和教悔表示诚挚的谢意。同时还要感谢长春信息技术职业学院的领导对我的培养和支持，是他们为我提供了良好的学习环境和机会。感谢各位评委耐心审阅我的论文，他们提出了许多宝贵的意见和建议。感谢所有曾经给我理解、关心与帮助的朋友们。感谢与我共同学习、生活的同学，在毕业设计的过程中你们不止一

30、次的对我进行了帮助，因为你们对我的帮助使我可以不断的克服一个又一个的难题。感谢所有曾经给我帮助的同学和老师。参考文献1 杨威，刘彦宏编著，网络工程设计与安装，北京：电子工业出版社，2003年，1-2332 王云，刘景宜编著，网络工程设计与系统集成，北京：人民邮电出版社，2005年，1-3003 史春秀，巩进生编著，信息技术教学导论，北京：电子工业出版社，2003年，1-4534 曹天杰，张永平，苏成编著，计算机系统安全，北京：高等教育出版社，2003年，1-2385 楚狂等编著，网络安全与防火墙技术，北京：人民邮电出版社，2000年，1-5686 （美）Marc Farley, Tom Stearns, Jeffrey Hsu编著，网络安全与数据完整性指南，北京：机械工业出版社，1998年，1-3967 戴宗坤，罗万伯编著，信息系统安全，北京：电子工业出版社，2002年，1-4798 刘东华编著，网络与通信安全技术，北京：人民邮电出版社，2002年，1-2569 （美）Peter Norton, Mike Stockman编著，网络安全指南，北京：人们邮电出版社，2000年，1-39810 张千里，陈光编著，网络安全新技术，北京：人民邮电出版社，2003年，1-632