校園網(wǎng)無線雙接入、雙認(rèn)證、雙運(yùn)營設(shè)計(jì)與實(shí)施

問題的提出及解決方案

近幾年，隨著無線終端工具，比如自帶無線網(wǎng)卡的手提電腦、上網(wǎng)本、iPAD、iPhone以及智能手機(jī)在師生中日益普及，使得有線網(wǎng)絡(luò)的空間局限性日益凸顯。

學(xué)生對于無線網(wǎng)絡(luò)需求的增加，不僅給校園網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)增加了壓力，同時也對校外提供手機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營商提出了更高的要求。

在校園內(nèi)，隨著3G手機(jī)等產(chǎn)品在學(xué)生中的普及應(yīng)用，提供出口帶寬的運(yùn)營商校外手機(jī)基站，已明顯不能支持?jǐn)?shù)據(jù)量日益增多的學(xué)生用戶的3G應(yīng)用，運(yùn)營商迫切需要在校園里建設(shè)無線局域網(wǎng)，再通過高速光纜傳輸數(shù)據(jù)，以緩解基站的數(shù)據(jù)擁塞。

無線AP和相應(yīng)的天線由運(yùn)營商投入建設(shè)，利用校園現(xiàn)有的有線主干網(wǎng)，通過設(shè)置相互隔離的邏輯信道，既保證了運(yùn)營商3G數(shù)據(jù)的暢通，也給學(xué)校師生提供了遍及校園的無線網(wǎng)絡(luò)信號，師生既可以通過運(yùn)營商的賬號上網(wǎng)，也可以學(xué)校的賬號獲取因特網(wǎng)上的信息資源。

這種雙接入、雙認(rèn)證、雙運(yùn)營的無線網(wǎng)絡(luò)模式，通過運(yùn)營商和校園網(wǎng)之間的相互合作，極大地縮短了無線網(wǎng)絡(luò)工程的建設(shè)周期，也大大降低了雙方的運(yùn)營成本，恰到好處地緩解了校方無線投入資金的不足又很好地滿足了校內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用要求。下面我們就分別從這種模式的設(shè)計(jì)原則及其實(shí)施方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。

設(shè)計(jì)原則

需求驅(qū)動原則

雙接入無線網(wǎng)絡(luò)存在兩類用戶，一類是運(yùn)營商的用戶，一類是使用校園網(wǎng)的用戶。用戶在校園里的不同區(qū)域其無線信息點(diǎn)的個數(shù)和信息傳輸量是不同的，在自習(xí)室、圖書館主要使用手提電腦、上網(wǎng)本，而在校園的空曠區(qū)域則主要使用iPAD、iPhone、智能手機(jī)等。

所以在無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)前，要進(jìn)行詳細(xì)的需求調(diào)研，形成需求報告，再對需求報告進(jìn)行充分的評審和論證，根據(jù)需求報告設(shè)計(jì)出學(xué)校的無線網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時需求報告也是設(shè)備選型、協(xié)議選擇、投入費(fèi)用估算、工期計(jì)劃等的依據(jù)。

責(zé)任共擔(dān)、利益共享原則

師生利用無線網(wǎng)絡(luò)收發(fā)數(shù)據(jù)，既要經(jīng)過運(yùn)營商的無線AP、無線AC(訪問控制器)、無線路由器等設(shè)備，又要通過學(xué)校的匯聚交換機(jī)、有線主干網(wǎng)、核心交換機(jī)、核心路由器等設(shè)備。

只有雙方都能保證各自的設(shè)備正常運(yùn)行，整個無線鏈路才能穩(wěn)定可靠，在上網(wǎng)資費(fèi)上，既要保障運(yùn)營商的既得利益，又不能損害學(xué)校和師生的利益。

經(jīng)濟(jì)適用性原則

無線AP安裝的位置和AP之間的距離，既要考慮能滿足師生正常的實(shí)際需要，又要防止出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)，在設(shè)備選型上盡可能考慮性價比高的國產(chǎn)設(shè)備，在充分考慮到運(yùn)行維護(hù)成本的基礎(chǔ)上，盡可能地降低初期的投入成本。

安全可靠性原則

學(xué)校所有的無線AP設(shè)備都通過有線與就近的交換機(jī)相連，任何一個AP出現(xiàn)故障，都不影響到其它AP的正常運(yùn)行，無線冗余結(jié)構(gòu)和備份無線設(shè)備也可以增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性，無線AC(訪問控制器)設(shè)備和基于MAC等的認(rèn)證、加密技術(shù)可保障校園無線網(wǎng)絡(luò)的安全。

維護(hù)管理透明性原則

對于運(yùn)營商的設(shè)備，運(yùn)營商的管理員擁有管理設(shè)備所有的權(quán)利，而學(xué)校的管理員只有查看設(shè)備運(yùn)行狀況的權(quán)利;對于學(xué)校的設(shè)備只有學(xué)校的管理員才能進(jìn)行設(shè)置，而運(yùn)營商管理員卻只能查看。在遵循雙方達(dá)成的管理協(xié)議的基礎(chǔ)上，任何一方對設(shè)備的正常管理維護(hù)都不會影響另一方的設(shè)備運(yùn)行。

設(shè)計(jì)與實(shí)施

胖AP架構(gòu)技術(shù)與瘦AP架構(gòu)技術(shù)的比較

胖AP架構(gòu)技術(shù)中的AP設(shè)備具有用戶數(shù)據(jù)加密認(rèn)證、Qos、網(wǎng)絡(luò)管理、漫游技術(shù)等高級無線網(wǎng)絡(luò)管理功能。胖AP架構(gòu)技術(shù)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、建設(shè)成本不高、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜且難于集中管理、網(wǎng)絡(luò)安全性差、不能統(tǒng)一管理、配置和管理成本高、用戶體驗(yàn)差等。

瘦AP架構(gòu)技術(shù)中的AP功能簡單且不能獨(dú)立工作，必須和AC(訪問控制器)結(jié)合才能使用。整個技術(shù)架構(gòu)由三個部分組成，分別是瘦AP、AC、無線網(wǎng)管平臺，瘦AP位于網(wǎng)絡(luò)接入層，由AC對其進(jìn)行統(tǒng)一配置，其作用是將無線用戶接入無線網(wǎng)絡(luò)中。

瘦AP架構(gòu)技術(shù)具有全局的統(tǒng)一管理、全局的統(tǒng)一安全、全局的統(tǒng)一認(rèn)證、:全網(wǎng)漫游等優(yōu)點(diǎn)，這種技術(shù)架構(gòu)的無線網(wǎng)絡(luò)管理功能都集中到了AC上，存在單點(diǎn)故障風(fēng)險，但可以通過使用AC備份技術(shù)消除風(fēng)險。在無線AP數(shù)量較多時，瘦AP架構(gòu)技術(shù)是設(shè)計(jì)無線局域網(wǎng)較好的選擇。

無線雙接入設(shè)計(jì)與AP部署

無線終端的接入過程是首先通過主動掃描或被動掃描技術(shù)來發(fā)現(xiàn)周圍存在的無線服務(wù)，然后與發(fā)射無線信號的AP建立無線連接，連接的建立過程是無線AP與無線終端成功地交換認(rèn)證請求、認(rèn)證響應(yīng)、關(guān)聯(lián)請求、關(guān)聯(lián)響應(yīng)等一系列信息幀，連接的維持也是通過定期發(fā)送或接收監(jiān)測幀，穩(wěn)定無線連接是無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤帷?/p>

針對“瘦AP+無線控制器”的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，接入設(shè)計(jì)是通過AC對AP的USSID、射頻以及認(rèn)證方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于AC能控制的有限數(shù)量的AP，為了避免用戶從一個AC控制的AP進(jìn)入到另一個AC控制的AP時因需要網(wǎng)絡(luò)重新連接、重新認(rèn)證而發(fā)生網(wǎng)絡(luò)中斷現(xiàn)象，還需要在AC之間設(shè)計(jì)漫游。

為AC控制的每一個AP設(shè)置兩個統(tǒng)一的SSID名稱，分別是ChinaNet和GDSSPT如圖一所示，ChinaNet為運(yùn)營商提供無線服務(wù)，GDSSPT給學(xué)校用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，相同名稱的SSID屬于同一個VLAN。

AP射頻的最大功率、支持的最大用戶數(shù)、天線類型以及現(xiàn)場的可視情況等是AP部署方案的主要依據(jù)，AP部署是根據(jù)AP信號的覆蓋范圍和用戶對網(wǎng)路的需求來確定AP設(shè)備安裝的位置以及AP之間的距離。

無線雙認(rèn)證設(shè)計(jì)與實(shí)施

依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，無線網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證可分為兩大類，一類是無線鏈路認(rèn)證，另一類是用戶接入認(rèn)證。無線鏈路認(rèn)證是無線終端與無線AP建立連接時進(jìn)行的認(rèn)證，認(rèn)證的結(jié)果是成功建立連接或不能建立連接，鏈路認(rèn)證又根據(jù)是否使用密鑰可分為開放式認(rèn)證和共享密鑰認(rèn)證，開放式認(rèn)證就是AP只要收到請求就同意建立連接，而共享密鑰認(rèn)證則是終端和AP必須使用相同的密鑰方可建立連接。

用戶接入認(rèn)證是成功建立連接的基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備對用戶是否有權(quán)利訪問網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行認(rèn)證，一般可分為預(yù)共享密鑰認(rèn)證(PSK)、802.1X認(rèn)證、MAC地址認(rèn)證等三種認(rèn)證方式，也可以在有線網(wǎng)絡(luò)中的認(rèn)證系統(tǒng)，對來自無線網(wǎng)絡(luò)的信息出口時進(jìn)行WEB認(rèn)證。