校園網(wǎng)無線雙接入、雙認證、雙運營設計與實施

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以及智能手機在師生中日益普及，使得有線網(wǎng)絡的空間局限性日益凸顯。

學生對于無線網(wǎng)絡需求的增加，不僅給校園網(wǎng)絡無線網(wǎng)絡建設增加了壓力，同時也對校外提供手機無線網(wǎng)絡的運營商提出了更高的要求。

在校園內(nèi)，隨著3G手機等產(chǎn)品在學生中的普及應用，提供出口帶寬的運營商校外手機基站，已明顯不能支持數(shù)據(jù)量日益增多的學生用戶的3G應用，運營商迫切需要在校園里建設無線局域網(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和相應的天線由運營商投入建設，利用校園現(xiàn)有的有線主干網(wǎng)，通過設置相互隔離的邏輯信道，既保證了運營商3G數(shù)據(jù)的暢通，也給學校師生提供了遍及校園的無線網(wǎng)絡信號，師生既可以通過運營商的賬號上網(wǎng)，也可以學校的賬號獲取因特網(wǎng)上的信息資源。

這種雙接入、雙認證、雙運營的無線網(wǎng)絡模式，通過運營商和校園網(wǎng)之間的相互合作，極大地縮短了無線網(wǎng)絡工程的建設周期，也大大降低了雙方的運營成本，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)絡的應用要求。下面我們就分別從這種模式的設計原則及其實施方法進行詳細介紹。

設計原則

需求驅動原則

雙接入無線網(wǎng)絡存在兩類用戶，一類是運營商的用戶，一類是使用校園網(wǎng)的用戶。用戶在校園里的不同區(qū)域其無線信息點的個數(shù)和信息傳輸量是不同的，在自習室、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、智能手機等。

所以在無線網(wǎng)絡設計前，要進行詳細的需求調(diào)研，形成需求報告，再對需求報告進行充分的評審和論證，根據(jù)需求報告設計出學校的無線網(wǎng)絡邏輯拓撲結構，同時需求報告也是設備選型、協(xié)議選擇、投入費用估算、工期計劃等的依據(jù)。

責任共擔、利益共享原則

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

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

經(jīng)濟適用性原則

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際需要，又要防止出現(xiàn)重復建設和資源浪費，在設備選型上盡可能考慮性價比高的國產(chǎn)設備，在充分考慮到運行維護成本的基礎上，盡可能地降低初期的投入成本。

安全可靠性原則

學校所有的無線AP設備都通過有線與就近的交換機相連，任何一個AP出現(xiàn)故障，都不影響到其它AP的正常運行，無線冗余結構和備份無線設備也可以增強無線網(wǎng)絡的可靠性，無線AC(訪問控制器)設備和基于MAC等的認證、加密技術可保障校園無線網(wǎng)絡的安全。

維護管理透明性原則

對于運營商的設備，運營商的管理員擁有管理設備所有的權利，而學校的管理員只有查看設備運行狀況的權利;對于學校的設備只有學校的管理員才能進行設置，而運營商管理員卻只能查看。在遵循雙方達成的管理協(xié)議的基礎上，任何一方對設備的正常管理維護都不會影響另一方的設備運行。

設計與實施

胖AP架構技術與瘦AP架構技術的比較

胖AP架構技術中的AP設備具有用戶數(shù)據(jù)加密認證、Qos、網(wǎng)絡管理、漫游技術等高級無線網(wǎng)絡管理功能。胖AP架構技術有網(wǎng)絡結構靈活、建設成本不高、網(wǎng)絡穩(wěn)定性高等優(yōu)點，缺點是設備結構復雜且難于集中管理、網(wǎng)絡安全性差、不能統(tǒng)一管理、配置和管理成本高、用戶體驗差等。

瘦AP架構技術中的AP功能簡單且不能獨立工作，必須和AC(訪問控制器)結合才能使用。整個技術架構由三個部分組成，分別是瘦AP、AC、無線網(wǎng)管平臺，瘦AP位于網(wǎng)絡接入層，由AC對其進行統(tǒng)一配置，其作用是將無線用戶接入無線網(wǎng)絡中。

瘦AP架構技術具有全局的統(tǒng)一管理、全局的統(tǒng)一安全、全局的統(tǒng)一認證、:全網(wǎng)漫游等優(yōu)點，這種技術架構的無線網(wǎng)絡管理功能都集中到了AC上，存在單點故障風險，但可以通過使用AC備份技術消除風險。在無線AP數(shù)量較多時，瘦AP架構技術是設計無線局域網(wǎng)較好的選擇。

無線雙接入設計與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來發(fā)現(xiàn)周圍存在的無線服務，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證請求、認證響應、關聯(lián)請求、關聯(lián)響應等一系列信息幀，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)絡進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤帷?/p>

針對“瘦AP+無線控制器”的網(wǎng)絡體系結構，接入設計是通過AC對AP的USSID、射頻以及認證方式進行設計，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進入到另一個AC控制的AP時因需要網(wǎng)絡重新連接、重新認證而發(fā)生網(wǎng)絡中斷現(xiàn)象，還需要在AC之間設計漫游。

為AC控制的每一個AP設置兩個統(tǒng)一的SSID名稱，分別是ChinaNet和GDSSPT如圖一所示，ChinaNet為運營商提供無線服務，GDSSPT給學校用戶提供網(wǎng)絡服務，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設備安裝的位置以及AP之間的距離。

無線雙認證設計與實施

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

用戶接入認證是成功建立連接的基礎上，網(wǎng)絡控制設備對用戶是否有權利訪問網(wǎng)絡進行認證，一般可分為預共享密鑰認證(PSK)、802.1X認證、MAC地址認證等三種認證方式，也可以在有線網(wǎng)絡中的認證系統(tǒng)，對來自無線網(wǎng)絡的信息出口時進行WEB認證。