校園無線 無限校園

萬億泰

摘要:根據校園網絡的發展趨勢,論述了無線網絡技術的優點,給出了建設無線校園網的具體架構方案,無線校園網絡的管理方案,解決校園無線網安全的技術方案。指出了搭建無線網絡可以充分提高網絡的利用,提高學校教育信息化應用的深度和廣度。

關鍵詞:校園無線網絡;系統構建;安全認證

中圖分類號:G643文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2009)27-0267-02

一、校園無線網絡概述

近幾年來,隨著國家的飛速發展,校園網絡建設也取得了長足進步,校園辦公信息化、網絡化、自動化在各高校、中小學校已得到普遍應用,伴隨著學校的發展,迫切需要將應用系統擴展到整個校園。雖然各個教學、科研、學生生活區內都已經有了固定的網絡接口和信息插座,但是隨著創建世界性高水平綜合大學戰略的深入實施,學校的科研水平不斷提高,學術交流活動日益增多。在國際會議中心、綜合教學樓、學術報告廳、圖書館、自習室、綠地等開放性場所提供無線網絡接入環境的需求越來越強烈,而傳統的布線建設受環境影響,周期長、費用高、不利于移動辦公等諸多問題,在特定的場所也顯得更加突出。改進校園網現有的管理模式已經迫在眉睫,必須提供一個新的環境來滿足用戶的需求。為此,眾多學校啟動了無線校園網計劃,旨在建成高速度、廣覆蓋、易管理的安全校園無線網絡,滿足校園網可持續發展的要求,進一步提升學校的綜合實力,為師生帶來前所未有的無線體驗。

二、校園無線網絡分析

1.無線校園網絡優點

(1)全面覆蓋:無線校園網絡以高速無線的方式覆蓋整個校園,包括教學樓、辦公室、禮堂、公寓、圖書館、廊道、綠地、公共活動場所等,無線網絡強大的無縫漫游功能,讓學校師生隨時隨地可以接入網絡,享受無線校園帶來的樂趣。(2)管理方便:無線校園網絡建立在已有校園有線網絡之上,可以很好的融入既有校園管理系統中,便于統一管理和維護。(3)安全性高:無線網絡使用WPA、802.1x等安全認證技術,具有多層次的安全訪問控制措施,可以實現對用戶身份鑒別、訪問控制、可稽核性和保密性等要求。(4)可擴充性:在校園網絡規模不斷發展的情況下,無線網絡可滿足在不改變主體架構與大部分設備的前提下,平滑實現升級和擴充,并保證擴展后的系統可用性與穩定性。(5)多媒體支持:無線網絡支持多種無線媒體服務,如無線語音應用、無線視頻會議應用、無線多媒體通信應用等。

2.無線網絡傳輸標準

WLAN利用電磁波在空氣中發送和接收數據,無須線纜介質,在無線覆蓋的模式下室內傳輸可達幾十米,室外傳輸可達幾百米,在無線橋接的模式下,可連接相距幾十千米的兩地。WLAN大多使用的是2.4或5.8 GHz的頻率波段,這在世界范圍內是RF頻譜中非許可保留的波段,因此使用該頻段無須另外申請。

IEEE802.11協議族在協議、傳輸帶寬、傳播距離上更具有實用性,已經獲得了廣泛的市場認可度和廠商支持率,尤其是802.11b(工作于2.4 GHz頻段,提供11 Mb/s傳輸速度)、802.11a(工作于5.8 GHz頻段,提供54 Mb/s傳輸速度)和802.11g(工作于2.4 GHz頻段,提供54 Mb/s傳輸速度)的產品可滿足企業、校園等的高速無線傳輸需求。

3.無線網絡系統架構

通過分析,建議校園采用三層總體架構。

第一層為管理層,又稱為核心層。主要提供認證、管理等服務,由兩臺接入服務器構成,接入服務器是運營商和校內用戶數據管理系統數據庫對接的接口,并負責處理來自其下一層的無線網絡控制器發來的用戶認證請求,根據預設策略判斷認證類型并將請求轉發至接入服務器,對用戶賬號的有效性采用相應的協議(例如PAP、CHAP、EAP等認證協議)進行判別,并將結果返回給底層的無線網絡控制器,無線網絡控制器根據接入服務器的結果決定是否允許用戶的網絡訪問請求。在三層架構下,本層是最核心的一層,管理層系統的故障將導致整個無線網的癱瘓。因此管理層系統必須提供冗余備份,可以采用兩臺接入服務器,一臺為“主”,另一臺為“備”。平時只有主機工作,備機實時對主機數據庫中用戶賬號和配置信息等進行同步,一旦主機故障能夠確保備機可以擁有和主機相同的配置和用戶賬號信息,從而可以保證整個無線網的穩定運行。第二層為WLAN網絡控制層,也是安全控制層,由若干臺無線網絡控制器組成,每臺無線網絡控制器負責控制各自所在無線子網的無線用戶,接收所有用戶的認證請求,并將用戶的認證請求轉發至相應認證服務器。第三層為無線鏈路接入層,該層由熱點區域的眾多Access Point(AP)組成,主要負責如手提電腦、PC機等終端設備接入。

4.無線網絡組網

通過在校園內熱點區域采用蜂窩狀信號覆蓋方式,以實現無線網絡信號的無縫覆蓋。各熱點區域內AP通過在交換機上劃分到全局的獨立的VLAN中,該VLAN在中心不做三層交換以保證用戶在未認證之前與校園有線網絡之間的隔離。由于目前學校面積范圍普遍都比較大,因此考慮學校無線網絡規模大、覆蓋范圍廣、用戶數多的特點,對網絡性能和用戶認證都提出了很高要求,如果將全無線網絡都劃到一個VLAN內,則會嚴重影響網絡性能,因此建議將全無線網絡根據無線網絡覆蓋的功能區域及用戶數劃分為幾個子網,每個無線子網分別由一臺無線網絡控制器對其所轄無線子網用戶進行控制,以實現降低網絡廣播、用戶分流的目的。

5.無線網絡管理

為了保證無線網絡的穩定運行,對其進行方便、高效的管理是必不可少的。因此,建議在方案中采用一個完整的無線局域網網管系統WNMS。WNMS采用網絡管理的標準協議SNMP對相關無線局域網設備進行配置及管理數據、性能數據、故障數據的采集和分析,同時也可通過WNMS對具體設備上的參數進行配置、調整、故障診斷。WNMS還提供拓撲發現、管理的功能,可以直觀的反映出無線網絡控制器、AP和其他相關設備之間的對應關系。網絡監視基于網絡拓撲圖進行,在性能、告警、配置等方面動態反映網絡的變化。由于無線AP孤立地分布在比較分散的位置,因此在一個完整的WLAN解決方案中,WNMS系統將成為保障無線網絡穩定運行不可缺少的重要組成部分。

6.無線安全網絡認證

由于WLAN是承載于現有的有線校園網之上,通過電磁波信號將有線網擴展到整個三維空間中,實現了將有線網中的位置分散的信息點在連續空間中的延續,任何可以接受到電磁波信號的人都可以訪問網絡。而對于有線網絡來說一般只要控制有線信息點不讓非法人員接觸,就可以保障網絡的安全,因此如果應用了一個沒有控制的WLAN將會比有線網絡更易受到攻擊和入侵。因此,WLAN用戶的安全認證、接人控制、數據加密更是尤為重要。針對目前校園在無線網應用中的需求,筆者平衡了不同種類用戶對網絡安全級別要求不同及用戶易于使用兩者之間的關系,提出利用無線網絡控制器,為整體無線網絡提出基于WPA2認證和WEB+DHCP認證的用戶安全認證的解決方案:

(1)WPA2認證。無線網絡控制器采用WPA2認證,WPA即Wi-Fiprotected access的簡稱,WPA2是WPA協議的第二版,與WPA后向兼容,但是與WPA采用RC4加密算法不同,WPA2支持更高級的AES算法,能夠更好地解決無線網絡的安全問題。從而實現了對數據更高級別的安全保護。

(2)WEB+DHCP認證。考慮到WPA2認證方式對客戶端需要進行一定設置才能工作,為了便于用戶使用、簡化操作,也可以使用無線網絡控制器對無線用戶采用WEB十DHCP方式進行認證。WEB+DHCP認證方式是一種非常便于操作的認證方式,無須用戶端安裝任何軟件,當用戶需要上網時僅需打開瀏覽器即可彈出認證頁面,用戶在認證頁面上輸入自己的賬號名和密碼即可,同時用戶在認證時,用戶的賬號信息均通過SSL/TLS方式進行加密,保障用戶賬號信息的安全。并在認證頁面上也會有一系列的使用提示信息,能夠對用戶上網操作進行一定引導,方便了用戶的使用。

校園無線網絡伴隨著校園信息化、自動化無縫需求的發展而發展,它的搭建可以充分提高網絡的利用,滿足教學科研對網絡連接無所不在的要求,提高學校教育信息化應用的深度和廣度,是校園網絡發展的必然方向,校園無線網絡的構建,必將帶給師生前所未有的無線體驗。