無線網絡通信技術的設計及實現探析

摘要：無線網絡通信技術利用微波無線信號作為媒介實施數據傳輸，與傳統的有線網絡功能類似，可以和有線網絡互為備份。通過在數字設備中嵌入無線網絡技術構成個人局域網，被廣泛的應用于辦公樓、家庭以及高校的無線連接中。文章從無線網絡通信技術在校園局域網中的應用為例，基于通信網絡不穩的問題提出了一種多層防護的安全無線通信網絡設計思想，并對個人局域網的軟硬件實現進行了簡述。

關鍵詞：無線網絡 通信技術 設計 實現

21世紀作為信息化社會，人們對于通信網絡的要求逐步提高，而相應的通信網絡技術本身也在信息處理技術、微電子技術的支撐下發展到了新的層面。但是無線網絡通信技術在表現出移動性與便捷性的同時也出現了一些安全隱患。只要是訪問者的授權機制以及身份驗證足夠健全，任何一個具有兼容的無線網卡的用戶均可以訪問該網絡。如果不速之客破解了無線網絡不安全的相關安全機制就可以摧毀整個網絡，為此無線局域網傳輸數據具有先天的安全隱患。

1、需求分析

現今高校使用的無線網絡結構一般設計為簡單的出口認證的層次化無線網絡結構，即Hierarchical Wireless Network Architectur 或者簡稱為HWNA。這種簡單的設計結構主要由校園網、外部網絡以及出口認證組成，是一種通用的設計方案，被廣泛的應用于校園無線網絡中。但是上述無線網絡結構并不能滿足校園網絡對于安全的需求，尤其是隨著無線網絡的發展以及對于網絡安全問題的重視，需要對這種存在缺陷的網絡設計進行改造升級，從而營造更為安全的局域網。由于上述HWNA設計結構中的防火墻可以對外部攻擊起到很好的防御作用，但是內部用戶是否合法很難判斷，因此對于內部用戶的攻擊防御能力很弱，為此不適于應用于無線校園網絡。下面針對以上問題提出一種MSWN（Multi—layered Security Drotection ofWireless Networ）.

2、多層防護的安全無線網絡設計

MSWN的結構主要由poe交換機、核心CI、認證服務、校園網服務、DHCP、防火墻以及電信公司與教育網構成，其中最重要的部分是核心CI的設計。

MSWN具有更高的穩定性、通用性與可靠性，可以有效的提升無線通信網絡的安全性，對于改善辦公室、校園等無線網絡信息化建設具有極強的現實意義。合法用戶無論是在HWNA或者是MSWN結構的網絡，使用上不存在差異。但是非法用戶在MSWN結構網絡中卻不能像在HWNA結構網絡中一樣獲得相關網絡信息，從而有效地避免校園用戶被攻擊等情況的發生。此外合法用戶在這種結構網絡中即可以訪問校內資源也可以訪問校外資源，沒有資源受限的情況，但是不合法用戶由于沒有IP就不能實施破壞活動。為此，MSWN較之HWNA更為安全可靠。

3、個人局域網實現

3.1硬件

系統的硬件實現分為四大部分：藍牙天線、藍牙模塊、供電電源、接口電路。其中藍牙模塊分為無線層、基帶層以及鏈路管理層。其中無線層主要負責符號的過濾與轉換、頻率的合成、以及符號的收發操作等；其中基帶層可以完成加密/解碼、編碼/解碼以及調頻頻率的選擇與生成等；鏈路管理層負責實現連接的建立以及管理。

藍牙技術作為一種常用的短距離無線連接通訊手段，其傳輸距離主要由射頻發送功率、使用頻率以及天線性能與接收靈敏度決定。由于藍牙適用電壓為3.3v，而PC機串口的工作電壓為±12v，為此需要經過電壓轉換。

3.2軟件

藍牙體系中的協議可大體分為4層：可選協議，包括：IrM、WAP 、PPP、OBEX、WAE、VCard、Vcal UDP/TCP/IP、等；電纜替代協議，串口仿真（RFCOMM）；核心協議，連接管理（LMP）、基帶（Base Band）以及服務發現（SDP）和鏈路控制（L2CAP）；電話傳送協議，AT命令集與電話通信（TCS）。

（1）主機控制接口（HTC）驅動程序。位于中間協議層與兩路管理層之間的HCL為主機提供了控制藍牙模塊的方法及途徑，從而將兩層聯系起來，最終實現數據交換。但是要實現有機連接需要向藍移提供一套驅動程序，即HCL UART驅動程序，這一程序主要完成鏈路的鏈接建立以及控制、鏈路級安全管理以及低功率模式等。

（2）邏輯鏈路控制以及適配層協議（L2CAP）.這一協議負責向高層提供無連接以及面向連接的兩種數據服務，它所支持的協議功能主要包括：服務質量、協議復用、組、分段與重組。藍牙傳輸與有線物理傳輸不同，藍牙基帶有數據包大小的限制。輸出與最大基帶有效載荷限制了更高層的協議帶寬的有效使用，從而要求高層協議使用更大的分組。為此就需要在無線傳輸之前將大L2CAP分段為多個小基帶分組。反之，分組后的小基帶也可以組裝為大L2CAP。

（3）應用程序。應用程序主要為主機數據以及藍牙服務提供通信接口，也就是建立了兩個L2CAP信道：數據信道與控制信道。以文件傳輸為例：首先要設置本地藍牙端口、查詢遠程藍牙設備，然后是建立ACL連接或者SCO連接，最后實施文件傳輸。

通過運行發現，MSWN在安全性及適用性上可以滿足設計要求，有效地提升了無線網絡的安全性。藍牙作為個人區域網的領先技術，可謂是一種適用于小范圍多媒體通信的廉價通信方法，最終實現將各種移動設備、計算機、固定通信設備以及終端連接起來。

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