第3章 无线局域网实 验 了解接入点(AcesPoint,AP)设备完成无线局域网MAC帧与以太网MAC帧之间 的相互转换过程是掌握无线局域网工作原理的基础。瘦AP+AC是目前最常用的无线 局域网结构,掌握接入控制器(AcesControler,AC)配置过程对完成类似校园网等大型 无线局域网的设计过程十分有用。无线网桥用于通过无线信道实现两个以太网之间互联 的应用场景。智能手机同时支持无线局域网和无线数据通信网络的特性是智能手机随时 随地可以访问互联网的基础,了解无线局域网和无线数据通信网络的互连过程有助于更 深入地掌握无线局域网的工作原理。 3.扩展服务集实验 1 1.实验内容 3.1 构建如图3.ExtendedServiceSet,ESS),实现位于不同基本服 1所示的扩展服务集( 务集(BasicServiceSet,BSS)的终端之间的通信过程。查看无线局域网MAC帧格式和 AP完成无线局域网MAC帧格式与以太网MAC帧格式相互转换的过程。 图3. 1 ESS结构 3.2 实验目的 1. (1)验证BSS的通信区域。 (2)验证终端与AP之间建立关联的过程。 (3)验证无线局域网MAC帧格式和地址字段值。 (4)验证扩展服务集不同BSS中终端之间的通信过程。 (5)验证Windows的自动私有IP地址分配(AutomaticPrivateIPAddresing, APIPA)机制。 (6)验证AP完成无线局域网MAC帧格式与以太网MAC帧格式相互转换的过程。 1.实验原理 3.3 终端需要安装无线网卡,无线网卡支持的物理层标准与AP支持的物理层标准匹配。 终端与AP之间成功建立关联的条件如下:一是终端位于AP的有效通信范围内;二是终 端与AP配置相同的服务集标识符(ServiceSetIdentifier,SSID);三是终端与AP配置相 同的鉴别、加密机制和密钥。为实现扩展服务集不同BSS中终端之间的通信过程,要求 扩展服务集中的所有终端配置网络号相同的IP地址。 CisoPcercr8.now终端 caktTae1中的终端支持Wids的自动私有IP地址分配机制, 如果启动自动获得IP地址方式,但在发送DHCP请求消息后,一直没有接收到DHCP服 务器发送的响应消息,Winow254.0/255.0. ds自动在微软保留的私有网络地址169.0.255.0 中为终端随机选择一个有效IP地址。因此,如果扩展服务集中的所有终端均采用这一 IP地址分配方式,无须为终端配置IP地址就可以实现终端之间的通信过程,安装无线网 卡终端的默认获取IP地址方式就是DHCP方式。 1.实验步骤 3.4 (1)无线局域网中终端与AP之间没有物理连接过程,但终端必须位于AP的有效通信 范围内,因此,无线局域网需要在物理工作区中完成实 验过程。如图3.2所示,选择物理工作区,单击导航 (NAVIGATION)菜单,选择家园城市(HomeCity),单 击跳转到选择位置(JumptoSelectedLocation)按钮,物 理工作区中出现家园城市界面。 2)设备类型选择框的上半部分选择设备大类网络 设备 ( (NetworkDevices),下半部分选择无线设备 图3.PitPT) s),设备选择框中选择接入点(A 可 (WirelesDeviceces 2 导航到家园城市过程on-设备。将接入点设备拖放到物理工作区中, 以看到接入点设备的有效通信范围,如图3. 3所示。将 笔记本计算机放置在接入点设备的有效通信范围内。 (3)默认情况下,笔记本计算机安装以太网卡,为了接入无线局域网,需要将笔记本 计算机的以太网卡换成无线网卡,换卡过程如下。单击Laptop0,弹出Laptop0配置界 面,选择物理(Physical)配置选项。关掉主机电源,将原来安装在主机上的以太网卡拖放 到左边模块栏中,然后将模块WPC300N拖放到主机原来安装以太网卡的位置,4 如图3. 64 网络技术基础与计算思维实验教程(第 2 版)———基于Cisco Packet Tracer 图3. 3 物理工作区中放置设备的过程 图3. 4 安装无线网卡过程 第 3 章无线局域网实验 65 所示。模块WPC300N是支持2.11 、11b和IEEE802. 4G频段的IEEE802.IEEE802.11g 标准的无线网卡。重新打开主机电源,Laptop0将和AcesPoint0建立关联。用同样的 方式,将其他笔记本计算机的以太网卡换成无线网卡。 (4)切换到逻辑工作区,5所示, 位于AcesPoint0通信范围内的 如图3.可以发现, 笔记本计算机与AcesPoint0建立关联,位于AcesPoint1通信范围内的笔记本计算 机与AcesPoint1建立关联。值得强调的是,逻辑工作区只体现设备之间的物理连接和 逻辑关系,无法给出设备之间的距离。 图3. 5 逻辑工作区界面一 (5)切换到物理工作区,用交换机将两个接入点设备互连。用简单报文工具测试位 于不同BSS的两个笔记本计算机Laptop0和Laptop3之间的连通性,证明Laptop0和 Laptop3之间可以相互通信,如图3. ( 6所示。 6)切换到逻辑工作区,在逻辑工作区中调整设备位置,可以发现,只要不在物理工作 区中改变笔记本计算机的位置,笔记本计算机与AP之间的关联不会改变,7所示。 如图3. (7)切换到物理工作区,将Laptop1从AcesPoint0通信范围内移到AcesPoint1 通信范围内,如图3.发现Lapto 8所示。再次切换到逻辑工作区, p1虽然在逻辑工作区中 的位置未变,但已经改为与AcesPoint如图3. 1建立关联,9所示。 (8)笔记本计算机没有配置IP地址和子网掩码就可以相互通信的原因是,终端一旦 选择DHCP方式,启动自动私有IP地址分配(APIPA)机制,在没有DHCP服务器为其 配置网络信息的前提下,由终端自动在私有网络地址169.0.255.0中随机选 254.0/255.0. 择一个有效IP地址作为其IP地址,Laptop0自动选择的IP地址如图3. 10所示。安装无 66 网络技术基础与计算思维实验教程(第 2 版)———基于Cisco Packet Tracer 图3.pp0和Lpp3之间相互通信过程 6 Latoato 图3. 7 逻辑工作区界面二 第 3 章无线局域网实验 67 图3.8 将Laptop1移到AcesPoint1通信范围内 图3. 9 逻辑工作区界面三 68 网络技术基础与计算思维实验教程(第 2 版)———基于Cisco Packet Tracer 线网卡的笔记本计算机的默认获取网络信息方式就是DHCP 方式,安装以太网卡的台式 机连接到交换机后,需要将获取网络信息方式设置为DHCP 方式。将两台台式机连接到 交换机后的界面如图3. 11 所示。 图3.p0自动分配的IP 地址 10Lapto 图3. 11 两台台式机连接到交换机后的界面 第 3 章无线局域网实验 69 (9)Laptop0和PC0的MAC地址如表3.启动Laptop0 1所示。进入模拟操作模式, 至PC0的ICMP报文传输过程,通过单击该ICMP报文打开Latop0传输给Aces Point0的无线局域网MAC帧,无线局域网MAC帧格式如图3. p 地址1字段值是 12所示, AcesPoint0的MAC地址,地址2字段值是Laptop0的MAC地址,地址3字段值是 PC0的MAC地址。打开AcesPoint0传输给交换机的以太网MAC帧, 13所 如图3. 示。源MAC地址是Laptop0的MAC地址,目的MAC地址是PC0的MAC地址。 表3.相关终端的MAC地址 1 终端 Laptop0 PC0 MAC地址 0007.3103 EC06. 0004.8815 9AC4. 图3. 12 无线局域网MAC帧格式 图3. 13 以太网MAC帧格式 70 网络技术基础与计算思维实验教程(第 2 版)———基于Cisco Packet Tracer (10)AP和安装无线网卡的笔记本计算机有关无线局域网的默认配置是相同的。可 以分别对AP和笔记本计算机配置有关无线局域网的信息,AP配置的信息有无线信道、 SSID 、加密鉴别机制及共享密钥。笔记本计算机配置的信息有SSID 、加密鉴别机制及共 享密钥。笔记本计算机配置的SSID 、加密鉴别机制及共享密钥必须与AP配置的SSID 、 加密鉴别机制及共享密钥相同,否则笔记本计算机无法建立与AP之间的关联。Aces Point0配置无线局域网信息的过程如下。单击AcesPoint0,选择图形接口(Config)配 置选项,单击Port1, 14所示的配置无线局域网信息界面, sPoint0 弹出如图3.为Ace 配置如图3.14所示的无线局域网信息。Laptop0配置的无线局域网信息如图3. 15所示。 图3.0配置的无线局域网信息 14 AcesPoint 图3.p0配置的无线局域网信息 15Lapto 第 3 章无线局域网实验 71 3.瘦AP+AC无线局域网结构实验 2 3.1 实验内容 2. 瘦AP(FitAP,FAP)+AC无线局域网结构如图3. 16所示。统一在接入控制器 (AcesControler,AC)中配置有关无线局域网的信息,然后推送给各FAP 。需要在AC 中创建两个无线局域网WLAN1和WLAN2,分别为这两个无线局域网分配SSID,指定 加密鉴别机制和密钥。这两个无线局域网分别绑定VLAN2和VLAN3 。使得终端A 和终端E与WLAN1建立关联,终端B和终端F与WLAN2建立关联。将终端C和终 端D分别分配给VLAN2和VLAN3,实现属于VLAN2的终端A、终端C和终端E之 间的通信过程,属于VLAN3的终端B、终端D和终端F之间的通信过程。 图3. 16 瘦AP+AC无线局域网结构 3.2 实验目的 2. (1)掌握AC配置过程。 (2)掌握FAP通过DHCP获取网络信息的过程。 ontrolAndProvisioningof (3)掌握FAP通过无线接入点控制和配置协议(CWirelesAcesPointsProtocol,CAPWAP)建立与AC之间的隧道,AC通过CAPWAP 隧道推送有关无线局域网配置信息的过程。 (4)掌握移动终端配置过程,使得移动终端可以与指定WLAN建立关联。 (5)掌握交换机配置过程,使得属于相同VLAN的终端之间可以相互通信,属于不 同VLAN的终端之间不能通信。 3.3 实验原理 2. FAP与AC属于同一个VLAN,在AC完成有关DHCP配置过程后,FAP从AC获 72 网络技术基础与计算思维实验教程(第 2 版)———基于Cisco Packet Tracer 取网络信息,从而通过CAPWAP建立与AC之间的隧道。在AC中定义两个WLAN,分 别是WLAN1和WLAN2,为它们分配SSID,指定加密鉴别机制和密钥。将WLAN1和 WLAN2分别与VLAN2和VLAN3绑定。AC通过与FAP1和FAP2之间的隧道向 FAP1和FAP2推送有关这两个WLAN的配置信息。 交换机S连接FAP1 、FAP2和AC的端口配置为被VLAN1 、VLAN2和VLAN3 共享的共享端口,其中VLAN1是本地VLAN 。交换机S连接终端C的端口配置为属于 VLAN2的接入端口,连接终端D的端口配置为属于VLAN3的接入端口。 配置移动终端,终端A和终端E配置的信息与WLAN1的配置信息一致,终端B和 终端F的配置信息与WLAN2的配置信息一致。使得终端A和终端E与WLAN1建立 关联,终端B和终端F与WLAN2建立关联。 3.4 实验步骤 2. (1)启动CicaktTae在逻辑工作区根据如图3. soPcercr, 16所示的网络结构放置和 连接设备,完成设备放置和连接后的逻辑工作区界面如图3.17中的WLC 17所示。图3. 是Cisco无线局域网控制器(WirelesLANcontroler),用于实现AC的功能。选择 WLC设备的过程如下。①设备类型选择框上半部分选择设备大类网络设备(Network Devices)。②设备类型选择框下半部分选择无线设备(WirelesDevices)。③设备选择框 图3. 17 完成设备放置和连接后的逻辑工作区界面 第 3 章无线局域网实验 73 中选择设备WLC 。图3.sco轻量接入点(LightweightAcesPoint), 17中的LAP是Ci 用于实现瘦AP的功能。LAP默认状态下是没有连接电源的,如图3. 18所示的LAP物 理配置界面。拖动底部的电源线,将电源线的插头对准LAP的电源插座,放置电源线,完 成LAP的电源线连接过程。 图3. 18LAP物理配置界面 (2)完成交换机Switch0配置过程,创建VLAN2和VLAN3,将连接LightWeight AcesPoint0的交换机端口GigabitEthernet0/1、连接LightWeightAcesPoint1的交 换机端口GigabitEthernet0/2和连接WirelesLANControler0的交换机端口 FastEthernet0/1配置为被VLAN1 、VLAN2和VLAN3共享的主干端口(标记端口), 其中VLAN1是本地VLAN,属于VLAN1的MAC帧进出这些端口时不携带VLAN ID 。将连接PC0的交换机端口FastEthernet0/2配置为属于VLAN2的接入端口,将连 接PC1的交换机端口FastEthernet0/3配置为属于VLAN2的接入端口。 -配置界面如图3. (3)完成WLCPT管理接口配置过程, 19所示,WLC-PT的管理接 口成为WLC-PT与LAP之间CAPWAP隧道WLC-PT一端的接口。 -配置界面如图3. (4)完成WLCPTDHCP服务器配置过程, 20所示,该DHCP作用 域用于为LAP分配网络信息,因此, IP地址范围中的IP地址必须与WLCPT管理接口 的IP地址有着相同的网络地址。由于LAP和WLC属于同一个VLAN———VLAN1, LAP通过在VLAN1内组播发现请求消息发现WLC,因此,DHCP作用域中无须给出 WLC的IP地址。 (5)完成WLC-PTWLAN配置过程。创建WLAN1和WLAN2,分别为WLAN1 和WLAN2配置SSID,指定加密鉴别机制和密钥。WLAN1的配置界面如图3. 21所示。 图3.21中的VLAN2是WLAN1绑定的VLAN,因此,所有与WLAN1建立关联的终端 74 网络技术基础与计算思维实验教程(第 2 版)———基于Cisco Packet Tracer 图3.PT 管理接口配置界面 19 WLC 图3.PTDHCP 服务器配置界面 20 WLC 第 3 章无线局域网实验 75 都属于VLAN2 。Centralswitchincentralauthentication选项表示由WLC完成MAC g, 帧转发和接入控制过程。Localswitching,centralauthentication选项表示由LAP完成 MAC帧转发,由WLC完成接入控制过程。Localswitchinlocalauthentication选项表 示由LAP完成MAC帧转发和接入控制过程。 g, 图3.21 WLC-PTWLAN的配置界面 (6)完成WLC-22 PTWLAN与LAP绑定过程。WLAN与LAP绑定关系如图3. 所示,WLAN1和WLAN2都与LightWeightAcesPoint0和LightWeightAces Point1绑定。某个WLAN与一组LAP绑定是指,WLC-PT将有关该WLAN的配置推 送到这一组LAP,这一组LAP可以与有着和该WLAN相同配置的终端建立关联。 (7)WLC完成向LightWeightAcesPoint0推送配置信息后,LightWeight Aceson1. 0的状态信息如图3.23所示,IP地址和子网掩码192.6/24通过DHCP 从WLC获取,建立与WLC之间的CAPWAP隧道,1.1是CAPWAP隧道WLC一 Pit1. 192.1. 端接口的IP地址,即WLC管理接口的IP地址。绑定WLAN1和WLAN2,即在其通信 范围内的终端可以分别与WLAN1或WLAN2建立关联。 (8)配置移动终端,一是配置移动终端的IP地址和子网掩码,使得该移动终端的网 络地址与该移动终端属于的VLAN的网络地址一致。移动终端所属的VLAN是指与该 移动终端建立关联的WLAN所绑定的VLAN 。如Laptop0需要与WLAN1建立关联, 76 网络技术基础与计算思维实验教程(第 2 版)———基于Cisco Packet Tracer 图3.PT建立WLAN与LAP绑定的界面 22 WLC 图3.0的状态信息 23LightWeightAcesPoint 与WLAN1绑定的是VLAN2,Laptop0需要配置与VLAN2一致的IP地址和子网掩 码。这里假定VLAN2的网络地址是192.2.因此,Lpp0配置的IP地址和子网 掩码如图3.1.0/24, ato 这些信息与该移动终端需 24所示。二是配置移动终端有关WLAN的信息, 要建立关联的WLAN一致。如Laptop0需要与WLAN1建立关联,配置的有关WLAN 的信息如图3.24所示,与如图3. ( 21所示的WLAN1的配置信息一致。 9)移动终端建立与WLAN之间的关联后,属于相同VLAN的终端之间可以相互 通信,属于不同VLAN的终端之间不能相互通信。由于逻辑工作区没有距离概念,因此, 移动终端随机选择LAP建立关联,如图3. 25所示。 第 3 章无线局域网实验 77 图3.p0无线接口配置界面 24Lapto 图3. 25 移动终端与各自WLAN 建立关联 78 网络技术基础与计算思维实验教程(第 2 版)———基于Cisco Packet Tracer (10)切换到物理工作区,将所有设备移到家园城市(HomeCity)。为了使物理工作 区中各设备之间的距离关系相对合适,调整LAP 的最大通信距离, 26 所示。物理 如图3. 工作区中各设备之间的位置关系如图3. 27 所示。与之对应的逻辑工作区中与各移动终 端建立关联的LAP 如图3. 28 所示。 图3. 26 调整LAP 的最大通信距离 图3. 27 物理工作区中各设备之间的位置关系 第 3 章无线局域网实验 79 80 网络技术基础与计算思维实验教程(第2 版)———基于Cisco Packet Tracer 图3.28 与各移动终端建立关联的LAP 3.2.5 命令行接口配置过程 Switch0命令行接口配置过程如下。 Switch>enable Switch#configure terminal Switch(config)#vlan 2 Switch(config-vlan)#name v2 Switch(config-vlan)#exit Switch(config)#vlan 3 Switch(config-vlan)#name v3 Switch(config-vlan)#exit Switch(config)#interface GigabitEthernet0/1 Switch(config-if)#switchport mode trunk Switch(config-if)#switchport trunk allowed vlan 1-3 Switch(config-if)#exit Switch(config)#interface GigabitEthernet0/2 Switch(config-if)#switchport mode trunk Switch(config-if)#switchport trunk allowed vlan 1-3 Switch(config-if)#exit 第3 章 无线局域网实验 81 Switch(config)#interface FastEthernet0/1 Switch(config-if)#switchport mode trunk Switch(config-if)#switchport trunk allowed vlan 1-3 Switch(config-if)#exit Switch(config)#interface FastEthernet0/2 Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport access vlan 2 Switch(config-if)#exit Switch(config)#interface FastEthernet0/3 Switch(config-if)#switchport mode access Switch(config-if)#switchport access vlan 3 Switch(config-if)#exit 3.3 无线网桥实现以太网互连实验 3.3.1 实验内容 无线网桥实现以太网互连的网络结构如图3.29所示。无线网桥一端连接以太网,一 端连接与AP之间的无线信道。在两个无线网桥分别建立与AP之间的关联后,连接在 不同以太网上的终端之间可以实现相互通信过程。 图3.29 无线网桥实现以太网互连的网络结构 3.3.2 实验目的 (1)掌握无线网桥工作原理。 (2)掌握无线网桥与AP之间关联建立过程。 (3)验证经过无线网桥与AP之间无线信道传输的MAC帧格式。 3.3.3 实验原理 通过无线信道实现以太网互连的关键设备是无线网桥,无线网桥实现MAC帧以太 网与无线信道之间的相互转发。AP在分别建立与两个无线网桥之间的无线信道后,实 现MAC帧两个无线信道之间的相互转发。当无线网桥工作在无线媒体网桥(Wireles MediaBridge)方式时,连接在以太网上的终端经过无线网桥实现与AP之间通信的过程 中,无线网桥对于连接在以太网上的终端和AP都是透明的。 3.4 实验步骤 3. (1)启动CiscoPacketTrace在逻辑工作区根据如图3.30所示。图3. r, 29所示的网络结构放置和 连接设备,完成设备放置和连接后的逻辑工作区界面如图3.30中的 HomeRouter是Cisco无线路由器(WirelesRouter),可以选择作为无线网桥使用。选择 HomeRouter的过程如下。①在设备类型选择框上半部分选择设备大类网络设备 (NetworkDevices)。②在设备类型选择框下半部分选择无线设备(WirelesDevices)。 ③设备选择框中选择设备HomeRouter。 图3. 30 完成设备放置和连接后的逻辑工作区界面 (2)单击WirelesRouter0启动配置过程,选择GUI选项卡,在Internet设置 (选项中选择无线媒体网桥(Wi如图3. InternetSetup) reles MediaBridge), 31所示。单 击底部的SaveSetings按钮保存配置信息。 (3)选择WirelesRouter0无线安全(WirelesSecurity)选项, 32所示的 弹出如图3. 82 网络技术基础与计算思维实验教程(第 2 版)———基于Cisco Packet Tracer