无线网络课程设计报告

课程设计报告

课程名称硬件课程设计

设计题目无线网络、EDA课程、电子密码锁专业、班级信工1401 学号

姓名枫叶

指导教师

设计时间——

2017 年10 月20 日

一、引言（简要说明设计题目的目的、意义、内容、主要任务等）

1、无线网络简介

无线局域网（WLAN）技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用，既可以作传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络。无线局域网具有以下显著特点：

简易性：WLAN网桥传输系统的安装快速简单，可极大的减少铺设管道及布线等繁琐工作；

灵活性：无线技术使得WLAN设备可以灵活的进行安装并调整位置，使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域；

扩展能力强：WLAN网桥系统支持多种拓扑结构及平滑扩容，可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量传输系统；

随着WLAN技术的快速发展和不断成熟，目前在国内外具有较多的中大规模应用，诸如荷兰的阿姆斯特丹市的全城覆，向客户提供各种业务。

2、课程设计目的

本次课程设计基于Cisco Packet Tracer软件平台，搭建无线网络，实现全网连通，WRT300N无线路由器通过2811Router连接到ISP，ISP提供DNS和Web服务。

3、需求分析

在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域

网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

4、意义

此课程主要讲授无线通信网络优化的基础知识、无线通信网络的主要技术（扩频技术、多址技术、切换技术、功控技术、信道分配技术、天馈技术）、CDMA移动通信系统优化技术等。通过本门课程的学习，主要是学生掌握无线网络优化的主要技术，能够对无线通信网络的各种性能指标进行优化设计，对网络的各种故障能够进行整改。

移动通信网络还会出现在网络规划阶段不可预料的问题，这些问题只能在网络建成后通过无线网络优化技术来加以解决，如网络投入运营出现的小区用户剧增带来用户服务质量下降问题通过改变PN码参数加以解决。因此无线网络优化的问题，将日益严重，PN规划后也将面临不断的改善，从未保证对正常运行的移动通信网络进行持续不断的优化。

5、任务和部分内容

无线通信网络优化是一项持续性长的系统工程，无线通信网络优化主要有三个步骤：采集数据、分析性能、实施和测试优化方案。

采集数据是指对网络设计目标、网络总体运行和其工程情况的系统数据进行采集，其目的是对网络性能和质量能够更加有针对性的分析。采集数据的方法有话务数据采集和路测数据采集两种。

导致掉话的故障则可能是：覆盖盲区、硬件故障、交换链路失败、

搜索窗长度设置不正确、深度衰落、阴影衰落、其他网络干扰等;而引起高误帧率的故障原因有：前向/反向业务信道差、前向/反向链路功控问题、导频污染、导频信号差等。

另外，在对关于通话干扰的数据进行分析后，我们可以得知GSM系统正是一个干扰受限的系统。干扰使得错误率增加，进一步降低语音通话的质量。

最后，在对无线网络的性能分析完成后，就要实施和测试优化方案。实施的优化方案主要包括了覆盖优化、设备优化、硬件系统优化、话务量优化、干扰信号分析、网络结构优化、无线参数优化、容量优化及领区优化等。实施优化方案后必须重新对无线网络进行测试，测试的重点是对无线网络中的覆盖、接入、干扰、掉话、容量等的测试。

6、EDA课程

EDA课程即电子设计自动化，是对于数字电路技术基础的实践运用，这门课程主要用于对现代高新电子产品的设计，是一款综合性很强的工具，综合训练学生学过的的数字电路的知识。

硬件平台是FPGA开发板，根据不同题目设计的数字电路下载到一片可编程逻辑器件上。软件平台是ALTERA公司的QUARTUSII。

7、电子密码锁

电子密码锁是一种通过密码输入来控制电路或者是芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。了解电子密码锁的基本电路情况和电路所需元器件，根据PCB图完成相应的焊接工作；

在日常生活中，若使用传统的机械开锁方式，则需要人们常携带很多把钥匙。随着单片机的应用领域越来越广泛，电子密码锁的问世越来越满足人们对锁的要求，具有保密性强，灵活性高，安全性强的优点。给人们带来了许多方便。

二、正文（课程设计的主要内容，包括实验与观测方法和结果、仪器设备、计算方法、编程

原理、数据处理、设计说明与依据、加工整理和图表、形成的论点和导出的结论等。正文内容必须实事求是、客观真切、准确完备、合乎逻辑、层次分明、语言流畅、结构严谨，符合各学科、专业的有关要求。）

无线网络课程：

1、TCP/IP协议

Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet 最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。

2、ARP协议简介

地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。主机发送信息时将包含目标

IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP 缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的，网络上的主机可以自主发送ARP应答消息，其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存；由此攻击者就可以向某一主机发送伪ARP应答报文，使其发送的信息无法到达预期的主机或到达错误的主机，这就构成了一个ARP欺骗。ARP命令可用于查询本机ARP缓存中IP地址和MAC地址的对应关系、添加或删除静态对应关系等。相关协议有RARP、代理ARP。NDP用于在IPv6中代替地址解析协议。

3、DNS服务简介

DNS（Domain Name System，域名系统），因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过主机名，最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析（或主机名解析）。DNS协议运行在UDP协议之上，使用端口号53。在RFC文档中RFC 2181对DNS有规范说明，RFC 2136对DNS的动态更新进行说明，RFC 2308对DNS查询的反向缓存进行说明。

DNS功能：

每个IP地址都可以有一个主机名，主机名由一个或多个字符串组成，

字符串之间用小数点隔开。有了主机名，就不要死记硬背每台IP设备的IP地址，只要记住相对直观有意义的主机名就行了。这就是DNS协议所要完成的功能。

主机名到IP地址的映射有两种方式：

1）静态映射，每台设备上都配置主机到IP地址的映射，各设备独立维护自己的映射表，而且只供本设备使用；

2）动态映射，建立一套域名解析系统（DNS），只在专门的DNS服务器上配置主机到IP地址的映射，网络上需要使用主机名通信的设备，首先需要到DNS服务器查询主机所对应的IP地址。

通过主机名，最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析（或主机名解析）。在解析域名时，可以首先采用静态域名解析的方法，如果静态域名解析不成功，再采用动态域名解析的方法。可以将一些常用的域名放入静态域名解析表中，这样可以大大提高域名解析效率。

DNS故障解决：

当DNS解析出现错误，例如把一个域名解析成一个错误的IP地址，或者根本不知道某个域名对应的IP地址是什么时，就无法通过域名访问相应的站点了，这就是DNS解析故障。出现DNS解析故障最大的症状就是访问站点对应的IP地址没有问题，然而访问他的域名就会出现错误。

（1）用nslookup(网路查询)来判断是否真的是DNS解析故障：

要想百分之百判断是否为DNS解析故障就需要通过系统自带的NSLOOKUP来解决了。

第一步：确认自己的系统是windows 2000和windows xp以上操作系统，然后通过“开始->运行->输入CMD”后回车进入命令行模式。

第二步：输入nslookup命令后回车，将进入DNS解析查询界面。

第三步：命令行窗口中会显示出当前系统所使用的DNS服务器地址，例如笔者的DNS服务器IP为。

第四步：接下来输入无法访问的站点对应的域名。假如不能访问的话，那么DNS解析应该是不能够正常进行的，会收到DNS request timed out，timeout was 2 seconds的提示信息。这说明本地计算机确实出现了DNS解析故障。

小提示：如果DNS解析正常的话，会反馈回正确的IP地址。

（2）查询DNS服务器工作是否正常：

这时候要看本地计算机使用的DNS地址是多少了，并且查询他的运行情况。

第一步：通过“开始->运行->输入CMD”后回车进入命令行模式。

第二步：输入ipconfig/all命令来查询网络参数。

第三步：在ipconfig /all显示信息中能够看到一个地方写着DNS SERVERS，这个就是本地的DNS服务器地址。例如笔者的是和。从这个地址可以看出是个外网地址，如果使用外网DNS出现解析错误时，可以更换一个其他的DNS服务器地址即可解决问题。

第四步：如果在DNS服务器处显示的是个人公司的内部网络地址，

那么说明该公司的DNS解析工作是交给公司内部的DNS服务器来完成的，这时需要检查这个DNS服务器，在DNS服务器上进行nslookup操作看是否可以正常解析。解决DNS服务器上的DNS服务故障，一般来说问题也能够解决。

4、DHCP服务简介

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中的管理、分配IP 地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。

DHCP协议采用客户端/服务器模型，主机地址的动态分配任务由网络主机驱动。当DHCP服务器接收到来自网络主机申请地址的信息时，才会向网络主机发送相关的地址配置等信息，以实现网络主机地址信息的动态配置。DHCP具有以下功能：

1. 保证任何IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户机所使用。

2. DHCP应当可以给用户分配永久固定的IP地址。

3. DHCP应当可以同用其他方法获得IP地址的主机共存（如手工配置IP地址的主机）。

4. DHCP服务器应当向现有的BOOTP客户端提供服务。

DHCP有三种机制分配IP地址：

1) 自动分配方式（Automatic Allocation），DHCP服务器为主机指定一个永久性的IP地址，一旦DHCP客户端第一次成功从DHCP服务器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用该地址。

2) 动态分配方式（Dynamic Allocation），DHCP服务器给主机指定一个具有时间限制的IP地址，时间到期或主机明确表示放弃该地址时，该地址可以被其他主机使用。

3) 手工分配方式（Manual Allocation），客户端的IP地址是由网络管理员指定的，DHCP服务器只是将指定的IP地址告诉客户端主机。

三种地址分配方式中，只有动态分配可以重复使用客户端不再需要的地址。

DHCP消息的格式是基于BOOTP（Bootstrap Protocol）消息格式的，这就要求设备具有BOOTP中继代理的功能，并能够与BOOTP客户端和DHCP 服务器实现交互。BOOTP中继代理的功能，使得没有必要在每个物理网络都部署一个DHCP服务器。RFC 951和RFC 1542对BOOTP协议进行了详细描述。

5、HTTP请求头、响应头格式

HTTP请求头和响应头中包含了目标主机向服务器请求的页面的重要控制信息，如请求页面的资源类型，编码方式，所使用的HTTP版本，页面长度，是否加密等，在对HTTP页面进行假消息注入时对页面的控制信息的分析尤为重要，优秀注入数据的欺骗性和诱导性是建立在对原有页面的保持之上的，如在注入数据时不修改页面的长度信息直接注入，会

导致浏览器无法正常显示页面，无法达到欺骗受害者的目的。

Http请求头格式:

Accept：浏览器可接受的MIME类型。

Accept-Charset：浏览器可接受的字符集。

Accept-Encoding：浏览器能够进行解码的数据编码方式，比如gzip。Servlet能够向支持gzip的浏览器返回经gzip编码的HTML页面。许多情形下这可以减少5到10倍的下载时间。

Accept-Language：浏览器所希望的语言种类，当服务器能够提供一种以上的语言版本时要用到。

Authorization：授权信息，通常出现在对服务器发送的WWW-Authenticate头的应答中。

Connection：表示是否需要持久连接。如果Servlet看到这里的值为;Keep-Alive”，或者看到请求使用的是HTTP (HTTP 默认进行持久连接)，它就可以利用持久连接的优点，当页面包含多个元素时(例如Applet，图片)，显著地减少下载所需要的时间。

HTTP响应头格式:

Location: 控制浏览器显示哪个页面)

Server:apache tomcat(服务器的类型)

Content-Encoding: gzip(服务器发送的压缩编码方式)

Content-Length: 80(服务器发送显示的字节码长度)

Content-Language: zh-cn(服务器发送内容的语言和国家名)

Content-Type: image/jpeg; charset=UTF-8(服务器发送内容的类型和编码类型)

Last-Modified: Tue, 11 Jul 2000 18:23:51 GMT(服务器最后一次修改的时间)

Refresh: 1;url=控制浏览器1秒钟后转发URL所指向的页面)

Content-Disposition: attachment; filename=(服务器控制浏览器发下载方式打开文件)

Transfer-Encoding: chunked(服务器分块传递数据到客户端）

Set-Cookie:SS=Q0=5Lb_nQ; path=/search(服务器发送Cookie相关的信息)

Expires: -1(服务器控制浏览器不要缓存网页，默认是缓存)

Cache-Control: no-cache(服务器控制浏览器不要缓存网页)

Pragma: no-cache(服务器控制浏览器不要缓存网页)

Connection: close/Keep-Alive(HTTP请求的版本的特点)

Date: Tue, 11 Jul 2000 18:23:51 GMT(响应网站的时间)

6、无线局域网的定义

无线局域网（Wireless local-area network, WLAN）:是计算机网络与无线通信技术想相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网利用了无限多址信道的一种有效办法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。通俗地说，无线局域网就是在

不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。

无线网络包括无线网卡和无线接入点（简称AP），无线局域网利用常规的局域网及其互联设备构成骨干网。利用无线接入点（AP）来支持移动终端（MT）的移动和漫游。配有无线网卡的台式PC机，笔记本电脑或其他设备就可以与无线网络连接起来。无线局域网与有线局域网的作用基本相同，就是在网络的各设备之间传送分组信息。不同的是，无线局域网中所用的是便携设备，其中的分组传输包括移动站之间和移动站与固定站之间的传输。

EDA课程：

1. 程序变量说明:(所有的程序放在一个模块，包含所有的功能。)

CP 高频脉冲1024HZ CLK1低频脉冲计时1HZ

K1 控制洗衣开关 K2控制甩干开关

Q 数码管输出 SEG数码管位选信号

ROW双点阵行输入 RA双点阵列输入 ALARM蜂鸣器module xiyiji(CP,CLK1,K1,K2,Q,SEG,ROW,RA,ALARM); input

CP,CLK1,K1,K2;

数字电子技术基础》.电子工艺出版社.2012年

[2] 郑兆兆.《EDA课程设计A指导书》.2013年9月

五、指导教师评语

签名：

年月日课程设计成绩（五级分制）