高校計算機無線網絡系統構建與應用研究

楊 莉

（三門峽職業技術學院，河南 三門峽 472000）

0 引 言

隨著計算機技術的不斷發展，尤其是5G技術的發展，無線網絡已經成為高校師生學習、生活不可獲取的部分。因此，某高校要結合自身特點構建完善的無線網絡系統，實現無線網絡的全覆蓋。

1 高校計算機無線網絡系統構建的目標

計算機無線網絡最早在北京大學實施。2004年9月英特爾公司聯合CERNET宣布推出中國無線大學計劃，促進了無線網絡在高校的應用。2019年教育部出臺了教育信息化2.0行動計劃，為高校無線網絡建設提供了行動指引。基于校園數字化建設的不斷發展，構建安全、穩定的無線網絡系統是適應高校教學工作的內在要求。一方面基于高校網絡教學模式的發展要求，高校要構建安全穩定的無線網絡系統，其中線上教學成為高校教學工作的重要組成部分，而線上教學必須依賴穩定的無線網絡系統；另一方面，無線網絡系統的構建彌補了有線網絡的不足，即有線網絡存在前期規劃設計不足、有效接入點利用率不高的缺陷，而無線網絡系統依托架構簡單、管理方便的特點彌補了有線網絡的缺陷。

隨著移動終端設備的不斷發展，高校無線網絡建設需要滿足以下幾方面要求。

（1）穩定的無線覆蓋。基于無線網絡在高校教學中的重要性，為了保證無線網絡信號傳輸的穩定性，避免無線信號被周圍環境影響而導致網絡傳輸差出現卡頓等現象，高校無線網絡建設必須要保證新建的無線網絡系統具有穩定的信號傳輸性能。

（2）安全的無線覆蓋。無線網絡基于無線信號的開放性，因此在高校無線網絡建設過程中如何阻止未授權用戶接入無線網絡是高校無線網絡系統建設所要解決的關鍵問題。尤其是在電子商務經濟發展的環境下，無線網絡已經成為高校師生消費的重要技術支撐，如校園一卡通等都依賴于無線網絡的支持，所以無線網絡覆蓋安全性必須要設置無線網絡安全防護技術。

（3）可擴充的無線覆蓋。無線網絡技術處于不斷完善發展的過程，高校需要根據無線網絡技術的發展不斷更新校園無線網絡系統，因此構建無線網絡時必須要保證系統具有可擴充性。例如，基于Wi-Fi 6的發展，高校要及時更新升級無線網絡，以滿足教學需求[1]。

2 網絡基本結構與安裝部署方案

2.1 網絡結構設計

基于高校建設規模的不斷擴大和在校生人數的增加，現有的有線網絡系統已經不能滿足高校網絡教學工作及師生的學習、生活要求。因此，根據高校建筑結構布局，在位于高校正中心的圖書館6樓設定無線網絡控制機房。考慮到無線網絡出現故障可能會影響高校正常的教學秩序，因此采取獨立成網的無線網絡結構，以避免有線網絡出現故障后無線網絡無法使用的弊端。考慮到無線網絡需要覆蓋整個校園，如宿舍、教學樓、食堂以及家屬院都要含有無線網絡信信號，因此某高校無線網絡采取3層網絡結構的方式，即接入網（以每棟建筑物為單位，布置若干接入交換機）、中間層的匯聚網（主要是根據用網需求將交換機中的信號匯集到匯聚交換機，以實現對交換機無線信號的分配）以及頂層的核心網（將匯聚交換機連接到核心交換機中，以實現與外網的連接）。

2.2 校園WLAN部署

實務操作中，無線AP設置主要分為胖AP和瘦AP兩種模式。胖AP帶有完整的操作系統，可以獨立實現撥號、路由器等功能。瘦AP是去掉路由、DNS等功能，僅保留無線接入部分，是無線局域網的重要部件，必須配合AC才能實現無線網絡設計。雖然胖AP具有獨立的操作系統，但是比較適用于對覆蓋面積較小的家庭、小型辦公場景等。因此，基于某高校無線網絡設計的總體要求，采取“瘦AP+AC”的模式。本著節省資金，盡可能降低對現有網絡的改動，采取將AC旁掛在匯聚交換機上的方式，并且部署2臺做冗余備份，具體見圖1。

圖1 某高校WLAN部署

2.3 無線AP部署

無線網絡實現全覆蓋的關鍵是要根據覆蓋范圍設計相應的AP。基于節省成本的原則，高校在設置AP時考慮到了系統容量最大原則。由于該高校主要是在教師、圖書館、宿舍以及食堂設置無線網絡，而不同場景對于無線網絡的需求不同，因此AP部署也不同。

教室AP部署。由于教室無線網絡主要是服務于教學工作，而教室教學使用無線網絡的要求主要是服務于本教室師生，因此帶寬需求相對較小，具體的覆蓋需求為能夠滿足用戶的下行容量2M，上行容量1M即可。因此，考慮到教室面積，選擇在每層教學樓的天花板安裝3個AP的設計結構，見圖2。

圖書館AP部署。由于圖書館屬于高密集人群場所，基于數字化圖書館建設的要求，為了滿足師生用網需求，在圖書館的每間借閱室內安裝6個AP，在走廊安裝6個AP。這樣既能滿足師生瀏覽網絡的需求，也能最大程度節約網絡資源。

圖2 A3棟教學樓AP布置結構圖

學生宿舍。學生宿舍是無線網絡使用的主要場所，如學生通過無線網絡瀏覽網頁、登入網課系統、購物以及玩游戲等。同時，宿舍無線網絡使用時間相對集中，并發率較高，在無線網絡AP部署時需要考慮上述因素，要保證無線網絡信號覆蓋率達到100%的效果。因此，在每間宿舍內設置1個AP，在走廊內每隔10 m設置1個AP[2]。

3 高校無線網絡系統安全應用的技術措施

針對無線網絡開放性特點，高校無線網絡系統構建必須要關注網絡安全問題。因此，在具體的規劃設計中采取以下安全防范技術。

3.1 用戶接入認證

由于無線網絡具有開放性，為了保護師生個人信息安全，需要在無線網絡部署設計中實施用戶接入認證技術。目前，對用戶的網絡接入進行認證的方式主要包括短信認證、微信認證、802.1X認證以及CA雙向證書認證等。傳統的802.1X認證需要在終端安裝客戶端軟件，這樣會出現兼容性問題，增加了后續的工作量。因此，考慮到高校的實際情況，本次選擇IPOE認證方式。學生的認證賬號為學號，密碼為身份證號碼后8位。初次登錄時，系統會提示修改密碼。

3.2 無線非法入侵和非法攔截技術

在無線網絡構建過程中，無線管理系統需要及時檢測與攔截非法入侵的無線網絡，以保護師生的用網安全。對于非法入侵的檢測設計，主要通過AC交換機的網管系統檢查校園網內是否有未授權的AP。未授權的無線AP接入點會被同最近的AP通過所發出的802.11De—A uth所切斷[3]，即通過不停地發出802.11 De—A uth包直到已經連接的無線終端連接被打斷。另外，系統中還要實施數據加密技術，即利用無線網絡傳輸時要對數據進行加密處理，從根本上保證數據的安全性。

3.3 上網權限管理

無線網絡系統雖然為師生提供了便利條件，但是也存在學生利用無線網絡在上課期間玩游戲的現象。針對該問題，在無線網絡設計中實施上網權限管理，根據用戶的身份、終端種類以及地理位置等進行訪問規則設置，以確保信息數據在授權范圍內合法使用。為了防止學生通宵玩游戲的現象，高校將宿舍無線網絡進行了時間設置，規定22：30到次日5：30斷網。該高校在上網權限上主要通過設置SDXY_Teacher和SDXY_Student兩個服務集標識（Service Set Identifier，SSID）信號實現。SDXY_Teacher主要分配給教師使用，便于教師從事辦公工作，主要通過該信號進入到學校的科研系統、慕課網站以及教務系統；SDXY_Student主要是供學生使用，可以接入到高校的教務系統、各種學習網站，以實現數字化教學，同時有效阻斷了系統與游戲網絡的接入[4]。

3.4 設置防釣魚AP

針對當前網絡黑客利用AP非法入侵用戶網絡系統的弊端，高校根據無線網絡布局結構，在圖書館、會議室等安全要求高的場所設置防釣魚AP，以實時掃描無線信號，從而根據防釣魚AP系統識別釣魚信號，然后系統將識別信息反饋給后端無線控制系統，由系統對前端反制AP下發并執行反制命令。AP接收到命令，發射對應釣魚信號的無線解關聯數據幀給已鏈接該釣魚信號的終端設備，終端設備接收到解關聯數據幀后，通過打斷手機終端與釣魚AP的關聯隧道。這樣即使用戶可以看到釣魚無線信號，但是其不能與之聯網，從而有效保護了師生的個人信息安全。

通過對該高校無線網絡系統構建運行成效分析，經過一段時間的運行測試可知，構建的無線網絡系統能夠滿足師生用網需求，大大提升了無線網絡系統的安全性。

4 結 論

基于高校數字化教育模式的發展，構建安全、高效、全覆蓋的無線網絡系統是促進高校智能化教學發展的重要基礎。因此，高校要結合師生特點，依托現有網絡架構不斷優化與改造無線網絡系統，為師生提供安全的網絡環境。