谢希仁计算机网络第五版课件CH9-5ed 无线网络
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CH无线网络
临时建立的移动自组网络进行通信。 这种组网方式也能够应用到作战的地面车辆 群和坦克群，以及海上的舰艇群、空中的机 群。 当出现自然灾害时，在抢险救灾时利用移动 自组网络进行及时的通信往往很有效的，
无线传感器网络 WSN (Wireless Sensor Network)
由大量传感器结点通过无线通信技术构成的自组
802.x 局域网
接入点 AP 门桥 门桥
分配系统 DS
因特网 接入点 AP
A
基本服务集 BSS
基本服务集 BSS
Btal)为无线用户提供 到非 802.11 无线局域网（例如，到有线连接 的因特网）的接入。门桥的作用就相当于一个网桥。
802.x 局域网
的同时，还必须不间断地检测信道，但在无线 局域网的设备中要实现这种功能就花费过大。 即使我们能够实现碰撞检测的功能，并且当 我们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接 收端仍然有可能发生碰撞。
这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题 无线局域网的特殊问题 叫做隐蔽站问题(hidden station problem)
ZigBee 的特点
功耗非常低。在工作时，信号的收发时间
很短；而在非工作时，ZigBee 结点处于休 眠状态，非常省电。对于某些工作时间和 总时间之比小于 1% 的情况，电池的寿命 甚至可以超过10 年。 网络容量大。一个 ZigBee 的网络最多包 括有255 个结点，其中一个是主设备，其 余则是从设备。若是通过网络协调器，整 个网络最多可以支持超过 64000 个结点。
802.11 的 MAC 层
MAC 层通过协调功能来确定在基本服务集 BSS 中 的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。 无争用服务（选用） 点协调功能 PCF (Point Coordination Function)
谢希仁计算机网络第五版课件CH9-5ed 无线网络
802.11g 2.4 GHz 最高为 OFDM 54 Mb/s
最高数据率较高，支持更多用户 同时上网，价格最高，信号传播 距离较短，且易受阻碍
最高数据率较高，支持更多用户 同时上网，信号传播距离最远， 且不易受阻碍，价格比 802.11b 贵
高校教育精品PPT 20
9.1.3 802.11 局域网的 MAC 层协议
便携接入(portable access)——在受限的网络 覆盖面积中，用户设备能够在以步行速度移动 时进行网络通信，提供有限的切换能力。
游牧接入(nomadic access)——用户设备的地 理位置至少在进行网络通信时保持不变。如用 户设备移动了位置，则再次进行通信时可能还 要寻找最佳的基站
CSMA/CA 协议
无线局域网不能使用 CSMA/CD， 而只能使用改进的 CSMA 协议。
改进的办法是把 CSMA 增加一个碰撞 避免(Collision Avoidance)功能。
802.11 就使用 CSMA/CA 协议。而在 使用 CSMA/CA 的同时，还增加使用 停止等待协议。
下面先介绍 802.11 的 MAC 层。
高校教育精品PPT 2
9.1 无线局域网
9.1.1 无线局域网的组成
有固定基础设施的无线局域网
AP1
AP2
高校教育精品PPT 3
一个基本服务集 BSS 包括一个基站和若干个移动站， 所有的站在本 BSS 以内都可以直接通信， 但在和本 BSS 以外的站通信时 ， 都要通过本 BSS 的基站。
AP1
其实 B 向 A 发送数据并不影响 C 向 D 发送数据
这就是暴无露站线问局题(域exp网os的ed特sta殊tion问pr题oblem)
B 的作用范围
最高数据率较高，支持更多用户 同时上网，价格最高，信号传播 距离较短，且易受阻碍
最高数据率较高，支持更多用户 同时上网，信号传播距离最远， 且不易受阻碍，价格比 802.11b 贵
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9.1.3 802.11 局域网的 MAC 层协议
便携接入(portable access)——在受限的网络 覆盖面积中，用户设备能够在以步行速度移动 时进行网络通信，提供有限的切换能力。
游牧接入(nomadic access)——用户设备的地 理位置至少在进行网络通信时保持不变。如用 户设备移动了位置，则再次进行通信时可能还 要寻找最佳的基站
CSMA/CA 协议
无线局域网不能使用 CSMA/CD， 而只能使用改进的 CSMA 协议。
改进的办法是把 CSMA 增加一个碰撞 避免(Collision Avoidance)功能。
802.11 就使用 CSMA/CA 协议。而在 使用 CSMA/CA 的同时，还增加使用 停止等待协议。
下面先介绍 802.11 的 MAC 层。
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9.1 无线局域网
9.1.1 无线局域网的组成
有固定基础设施的无线局域网
AP1
AP2
高校教育精品PPT 3
一个基本服务集 BSS 包括一个基站和若干个移动站， 所有的站在本 BSS 以内都可以直接通信， 但在和本 BSS 以外的站通信时 ， 都要通过本 BSS 的基站。
AP1
其实 B 向 A 发送数据并不影响 C 向 D 发送数据
这就是暴无露站线问局题(域exp网os的ed特sta殊tion问pr题oblem)
B 的作用范围
CH95ed 无线网络.ppt
NAV 指出了必须经过多少时间才能完成数 据帧的这次传输，才能使信道转入到空闲 状态。
课件制作人：谢希仁
课件制作人：谢希仁
争用窗口
信道从忙态变为空闲时，任何一个站要发 送数据帧时，不仅都必须等待一个 DIFS 的间隔，而且还要进入争用窗口，并计算 随机退避时间以便再次重新试图接入到信 道。
在信道从忙态转为空闲时，各站就要执行 退避算法。这样做就减少了发生碰撞的概 率。
第 1 次退避是在 8 个时隙（而不是 2 个） 中随机选择一个。
第 2 次退避是在 16 个时隙（而不是 4 个） 中随机选择一个。
课件制作人：谢希仁
退避计时器
(backoff timer)
站点每经历一个时隙的时间就检测一次 信道。这可能发生两种情况。
若检测到信道空闲，退避计时器就继续倒计 时。
802.11g 2.4 GHz 最高为 OFDM 54 Mb/s
最高数据率较高，支持更多用户 同时上网，价格最高，信号传播 距离较短，且易受阻碍
最高数据率较高，支持更多用户 同时上网，信号传播距离最远， 且不易受阻碍，价格比 802.11b 贵
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9.1.3 802.11 局域网的 MAC 层协议
三种帧间间隔 于一次对话的各帧。一个站应当能够在这段时间内从发送方式切
换到接收方式。
使用 SIFS 的帧类型有：ACK 帧、CTS 帧、
由过长的 MAC 帧分片后的数据帧，以及所有 DIFS 回答 AP 探询的帧和在 PCF 方式中接入点 PIFS AP 发送出的任何帧。
SIFS
媒体空闲
发送第 1 帧
字节 2
2
6
6
6
2
6
0 ~ 2312
课件制作人：谢希仁
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争用窗口
信道从忙态变为空闲时，任何一个站要发 送数据帧时，不仅都必须等待一个 DIFS 的间隔，而且还要进入争用窗口，并计算 随机退避时间以便再次重新试图接入到信 道。
在信道从忙态转为空闲时，各站就要执行 退避算法。这样做就减少了发生碰撞的概 率。
第 1 次退避是在 8 个时隙（而不是 2 个） 中随机选择一个。
第 2 次退避是在 16 个时隙（而不是 4 个） 中随机选择一个。
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退避计时器
(backoff timer)
站点每经历一个时隙的时间就检测一次 信道。这可能发生两种情况。
若检测到信道空闲，退避计时器就继续倒计 时。
802.11g 2.4 GHz 最高为 OFDM 54 Mb/s
最高数据率较高，支持更多用户 同时上网，价格最高，信号传播 距离较短，且易受阻碍
最高数据率较高，支持更多用户 同时上网，信号传播距离最远， 且不易受阻碍，价格比 802.11b 贵
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9.1.3 802.11 局域网的 MAC 层协议
三种帧间间隔 于一次对话的各帧。一个站应当能够在这段时间内从发送方式切
换到接收方式。
使用 SIFS 的帧类型有：ACK 帧、CTS 帧、
由过长的 MAC 帧分片后的数据帧，以及所有 DIFS 回答 AP 探询的帧和在 PCF 方式中接入点 PIFS AP 发送出的任何帧。
SIFS
媒体空闲
发送第 1 帧
字节 2
2
6
6
6
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0 ~ 2312
计算机网络教程谢钧谢希仁第5版微课版PPT
7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8
系统安全：防火墙与入侵检测
网络攻击及其防范
7.1.1 安全威胁
计算机网络上的通信面临以下四种威胁：
第 7 章 网络安全
3
01
OPTION
截获
从网络上窃听他人的通信内容。
02
OPTION
中断
有意中断他人在网络上的通信。
03
OPTION
篡改
故意篡改网络上传送的报文。
系统安全：防火墙与入侵检测
网络攻击及其防范
7.1.2 安全服务
机密性(confidentiality) 确保计算机系统中的信息或网络中传输的信息不会 泄漏给非授权用户。这是计算机网络中最基本的安
第 7 章 网络安全
7
实体鉴别(entity authentication) 通信实体能够验证正在通信的对端实体的真实身 份，确保不会与冒充者进行通信。 访问控制(access control) 系统具有限制和控制不同实体对信息源或其他系 统资源进行访问的能力。系统必须在鉴别实体身 份的基础上对实体的访问权限进行控制。 可用性(availability)
第 7 章 网络安全
22
• 发送方将可变长度的报文m经过报文摘要算法运算后得出固定长度的报文摘要H(m)。
• 然后对H(m)进行加密，得出EK(H(m))，并将其附加在报文m后面发送出去。
• 接收方把EK(H(m))解密还原为H(m)，再把收到的报文进行报文摘要运算，看结果是否与收到的 H(m)一样。
虽然差错检验码可以检测出报文的随机改变，但却无法抵御攻击者的恶意篡改，因 为攻击者可以很容易地找到差错检验码与原文相同的其他报文，从而达到攻击目的。
计算机网络(第五版)谢希仁因特网上的音频视频服务课件
02
03
流媒体技术的定义
流媒体技术是指通过网络 将连续的音频视频数将音频视频数据压缩 编码，然后以数据包的形 式通过网络传输，最后在 客户端进行解码播放。
流媒体技术的特点
支持实时传输、可跨平台 播放、易于网络发布等。
音频视频服务的应用
01
02
03
压缩算法
音频视频压缩算法主要包括变换编 码、预测编码、插值与外推法、统 计编码等，这些算法在压缩效率和 图像质量之间进行权衡。
音频视频编解码技术
编解码技术概述
音频视频编解码技术是将模拟信号或数字信号转换为适合传输或存储的格式的过程，包括音频编解码和视频编解码。
常见编解码器
常见的音频编解码器有AAC、MP3、WMA等，常见的视频编解码器有MPEG、H.264、AVC等，这些编解码器支持 不同的应用场景和性能要求。
音频视频服务的发展
随着网络技术的不断发展和用户需求的提升，音频视频服务经历了 从简单的流媒体到高清、超高清视频的演变。
音频视频服务的类型
主要包括在线直播、点播、短视频、语音通话等。
音频视频传输协议
RTP（Real-time Transport Protocol）：用于实时传输音频视频 数据流的传输层协议，支持一对一或 一对多的传输模式。
功能
数据通信、资源共享、集中管理和分布式处理、提高计算机的可靠性和可用性 。
计算机网络分类
根据规模大小和延伸 范围分类：局域网 (LAN)、城域网 (MAN)、广域网 (WAN)。
根据传输介质分类： 有线网和无线网。
根据网络拓扑结构分 类：星型网、总线网 、环型网和网状网。
计算机网络体系结构
OSI参考模型
流媒体传输是将音频视频数据以流的 形式实时传输，用户可以边下载边播 放，无需等待整个文件下载完成。流 媒体传输协议主要包括RTSP、RTMP 、HLS等。
谢希仁《计算机网络》(第5版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-无线网络(圣才出品)
第9章无线网络9.1复习笔记一、无线局域网WLAN无线局域网提供了移动接入的功能。
（一）无线局域网的组成无线局域网可分为两大类。
第一类是有固定基础设施的，第二类是无固定基础设施的。
1．凡使用802.11系列协议的局域网又称为WiFi（Wireless-Fidelity，意思是“无线保真度”）。
IEEE802.11标准规定无线局域网的最小构件是基本服务集BSS（Basic Service Set）。
一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点AP连接到一个分配系统DS（Distribution System），然后再连接到另一个基本服务集，这样就构成了一个扩展的服务集ESS （Extended Service Set）（如图9-1所示）。
图9-1IEEE802.11的基本服务集BSS和扩展服务集ESS2．移动自组网络。
另一类无线局域网是无固定基础设施的无线局域网，它又称做自组网络（Ad Hoc Network）。
这种自组网络没有上述基本服务集中的接入点AP而是由一些处于平等状态的移动站之间相互通信组成的临时网络（如图9-2所示）。
图9-2由处于平等状态的一些便携机构成的自组网络即使在和因特网相连时，移动自组网络也是以残桩网络（Stub Network）方式工作的。
所谓“残桩网络”就是通信量可以进入残桩网络，也可以从残桩网络发出，但不允许外部的通信量穿越残桩网络。
（二）802.11局域网的物理层表9-1是这三种无线局域网（802.11b，802.11a和802.11g）的简单比较。
表9-1三种常用的802.11无线局域网标准频段数据速率物理层优缺点802.11b 2.4GHz 最高为11Mb／s HR、DSSS最高数据率较低，价格最低，信号传播距离最远，且不易受阻碍802.11a 5GHz 最高为54Mb／sOFDM最高数据率较高，支持更多用户同时上网，价格最高，信号传播距离较短，且易受阻碍802.11g 2.4GHz最高为54Mb／soFDM 最高数据率较高，支持更多用户同时上网，信号传播距离最远，且不易受阻碍，价格比802.11b 贵（三）802.11局域网的MAC 层协议1．CSMA/CA 协议在无线局域网中，并非所有的站点都能够听见对方，如图9-3所示。
计算机网络第五版(谢希仁)课件ppt教材
《计算机网络》实验指导书专业班级：网络12-1 指导老师：实验一Packet Tracer软件和网络基本命令的使用一、实验目的1．熟悉Packet Tracer 5.3模拟软件的使用方法；2．了解常用网络命令的工作原理；3．掌握常用网络命令的使用。
二、实验条件要求1．局域网接入互联网；2．Pc安装有Packet Tracer 5.3模拟软件；3．服务器端安装window 2003，客户端安装window xp。
三、实践内容与步骤1．打开Packet Tracer 5.3模拟软件（可自行汉化），熟悉基本界面，掌握基本操作规范和方法；2．Ping命令的解释及其使用。
Ping命令用于确定本机是否能与另一台主机交换数据包。
1)Ping 127.0.0.1，环回地址，验证tcp/ip安装及是否正确；2)Ping 本机ip；3)Ping 网关ip；4)Ping 。
3．Netstat命令的解释及其使用。
用于显示ip、tcp、udp等协议相关统计数据，检验本机各端口的网络连接情况。
7．LISTEN：在监听状态中。
ESTABLISHED：已建立联机的联机情况。
TIME_WAIT：该联机在目前已经是等待的状态。
8．-e。
含义：本选项用于显示关于以太网的统计数据。
它列出的项目包括传送的数据报的总字节数、错误数、删除数、数据报的数量和广播的数量。
这些统计数据既有发送的数据报数量，也有接收的数据报数量。
这个选项可以用来统计一些基本的网络流量。
若接收错和发送错接近为零或全为零，网络的接口无问题。
但当这两个字段有100 个以上的出错分组时就可以认为是高出错率了。
高的发送错表示本地网络饱和或在主机与网络之间有不良的物理连接; 高的接收错表示整体网络饱和、本地主机过载或物理连接有问题，可以用Ping 命令统计误码率，进一步确定故障的程度。
netstat -e 和ping 结合使用能解决一大部分网络故障。
Received为接收数，Sent为发送数。
计算机网络(第5版)
课件制作人：谢希仁
. 协议不需要的功能
纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路
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. 协议的组成
年制订了 协议。经过 年和 年的修订， 现在的 协议已成为因特网的正式标准[ ]。
协议有三个组成部分 一个将 数据报封装到串行链路的方法。 链路控制协议 ( )。 网络控制协议 ( )。
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第 章 数据链路层（续）
扩展的以太网 在物理层扩展以太网 在数据链路层扩展以太网
高速以太网 以太网 吉比特以太网 吉比特以太网 使用高速以太网进行宽带接入
其他类型的高速局域网接口
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数据链路层
数据链路层使用的信道主要有以下两种类 型：
点对点信道。这种信道使用一对一的点对 点通信方式。
模 运算的结果是：商 ，
余数 。
把余数 作为冗余码添加在数据 的后面发送出 去。发送的数据是：
即：，共 ( ) 位。
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循环冗余检验的原理说明
← (商) (除数) → ← (被除数)
← (余数)，作为
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帧检验序列
在数据后面添加上的冗余码称为帧检验 序列 ( )。
字节填充( )或字符填充( )——接收端的数据链路层 在将数据送往网络层之前删除插入的转义字符。
如果转义字符也出现数据当中，那么应在转义字 符前面插入一个转义字符。当接收端收到连续的 两个转义字符时，就删除其中前面的一个。
课件制作人：谢希仁
用字节填充法解决透明传输的问题
帧开始符
原始数据
帧结束符
字节填充
字节填充
字节填充
第七章无线网络讲解
几种常用的 802.11 无线局域网
标准 频段 数据 速率 物理层 优缺点
最高为 HR-DSSS 最高数据率较低，价格最低，信 号传播距离最远，且不易受 11 Mb/s 阻碍 最高数据率较高，支持更多用户 802.11a 5 GHz 最高为 OFDM 同时上网，价格最高，信号 54 Mb/s 传播距离较短，且易受阻碍 最高数据率较高，支持更多用户 802.11g 2.4 GHz 最高为 OFDM 同时上网，信号传播距离最 54 Mb/s 远，且不易受阻碍，价格比 802.11b贵 802.11b 2.4 GHz
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9.1 无线局域网
9.1.1 无线局域网的组成
有固定基础设施的无线局域网
AP1
AP2
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一个基本服务集 BSS 包括一个基站和若干个移动站， 所有的站在本 BSS 以内都可以直接通信， 但在和本 BSS 以外的站通信时 ， 都要通过本 BSS 的基站。
AP1
AP2
目的站
SIFS
NAV（媒体忙） 其他站 有帧要发送 推迟接入
DIFS，即分布协调功能帧间间隔（最长的 IFS），在 DCF 方式 中用来发送数据帧和管理帧。DIFS 的长度比 PIFS 再增加一个时 隙长度。
DIFS PIFS 媒体空闲 源站 有帧要发送 SIFS 发送第 1 帧 SIFS ACK 目的站 DIFS PIFS 争用窗口 发送下一 帧 等待重试时间 时间 时间 时间
帧间间隔 IFS
所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短 的时间（继续监听）才能发送下一帧。这段时 间的通称是帧间间隔 IFS (InterFrame Space)。 帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型。 高优先级帧需要等待的时间较短，因此可优先 获得发送权。 若低优先级帧还没来得及发送而其他站的高优 先级帧已发送到媒体，则媒体变为忙态因而低 优先级帧就只能再推迟发送了。这样就减少了 发生碰撞的机会。
计算机网络(第5版).ppt
加密密钥是公开的，但不能用它来解密，即
DPKB (EPKB ( X )) X
(7-5)
2019-10-31
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公钥算法的特点（续）
加密和解密的运算可以对调，即
EPKB (DSKB ( X )) DSKB (EPKB ( X )) X （7-6）
在计算机上可容易地产生成对的 PK 和 SK。 从已知的 PK 实际上不可能推导出 SK，即从
PK 到 SK 是“计算上不可能的”。 加密和解密算法都是公开的。
2019-10-31
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公钥密码体制
B 的公钥 PKB
B 的私钥 SKB
A 加密
E 运算 密文Y 明文 X 加密算法
因特网
解密
B
密文Y D 运算 解密算法 明文 X
2019-10-31
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7.3 数字签名
数字签名必须保证以下三点：
(1) 报文鉴别——接收者能够核实发送者对 报文的签名；
(2) 报文的完整性——发送者事后不能抵赖 对报文的签名；
(3) 不可否认——接收者不能伪造对报文的 签名。
现在已有多种实现各种数字签名的方法。 但采用公钥算法更容易实现。
2019-10-31
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截获信息的攻击称为被动攻击，而更改信息和拒 绝用户使用资源的攻击称为主动攻击。
2019-10-31
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5
对网络的被动攻击和主动攻击
源站
目的站 源站 目的站 源站 目的站 源站
目的站
截获 被动攻击
中断
篡改 主动攻击
伪造
2019-10-31
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B 的作用范围 C 的作用范围
？
A B C D
B 向 A 发送数据，而 C 又想和 D 通信。 C 检测到媒体上有信号，于是就不敢向 D 发送数据。
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CSMA/CA 协议
无线局域网不能使用 CSMA/CD， 而只能使用改进的 CSMA 协议。
改进的办法是把 CSMA 增加一个碰撞 避免(Collision Avoidance)功能。 802.11 就使用 CSMA/CA 协议。而在 使用 CSMA/CA 的同时，还增加使用 停止等待协议。 下面先介绍 802.11 的 MAC 层。
课件制作人：谢希仁
传感器结点的形状(a)和组成(b)
无线 收发器
电池
CPU
பைடு நூலகம்
存储器
传感器 硬件
(a)
(b)
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无线传感器网络主要的应用领域
环境监测与保护（如洪水预报、动物栖 息的监控）； 战争中对敌情的侦查和对兵力、装备、 物资等的监控； 医疗中对病房的监测和对患者的护理； 在危险的工业环境（如矿井、核电站等） 中的安全监测； 城市交通管理、建筑内的温度/照明/安全 控制等。
PCF 子层使用集中控制的接入算法把发送数据权 轮流交给各个站从而避免了碰撞的产生
无争用服务 点协调功能 PCF (Point Coordination Function)
MAC 层
争用服务
分布协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA) 物理层
课件制作人：谢希仁
几种不同的接入
固定接入(fixed access)——在作为网络用户期 间，用户设置的地理位置保持不变。 移动接入(mobility access)——用户设置能够 以车辆速度移动时进行网络通信。当发生切换 时，通信仍然是连续的。 便携接入(portable access)——在受限的网络 覆盖面积中，用户设备能够在以步行速度移动 时进行网络通信，提供有限的切换能力。 游牧接入(nomadic access)——用户设备的地 理位置至少在进行网络通信时保持不变。如用 户设备移动了位置，则再次进行通信时可能还 要寻找最佳的基站
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移动自组网络 和移动 IP 并不相同
移动 IP 技术使漫游的主机可以用多种方式 连接到因特网。 移动 IP 的核心网络功能仍然是基于在固定 互联网中一直在使用的各种路由选择协议。 移动自组网络是将移动性扩展到无线领域中 的自治系统，它具有自己特定的路由选择协 议，并且可以不和因特网相连。
议。这里主要有两个原因。
CSMA/CD 协议要求一个站点在发送本站数据 的同时，还必须不间断地检测信道，但在无线 局域网的设备中要实现这种功能就花费过大。 即使我们能够实现碰撞检测的功能，并且当我 们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收 端仍然有可能发生碰撞。
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这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题 叫做隐蔽站问题(hidden station problem) 无线局域网的特殊问题
在军事领域中，携带了移动站的战士可利用 临时建立的移动自组网络进行通信。 这种组网方式也能够应用到作战的地面车辆 群和坦克群，以及海上的舰艇群、空中的机 群。 当出现自然灾害时，在抢险救灾时利用移动 自组网络进行及时的通信往往很有效的，
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无线传感器网络 WSN
(Wireless Sensor Network)
AP2
与接入点 AP 建立关联(association)
一个移动站若要加入到一个基本服务集 BSS， 就必须先选择一个接入点 AP，并与此接入点 建立关联。 建立关联就表示这个移动站加入了选定的 AP 所属的子网，并和这个 AP 之间创建了一个虚 拟线路。 只有关联的 AP 才向这个移动站发送数据帧， 而这个移动站也只有通过关联的 AP 才能向其 他站点发送数据帧。
发送第 1 帧 SIFS ACK 时间 DIFS PIFS 争用窗口 发送下一 帧 等待重试时间 时间 时间
目的站
SIFS
NAV（媒体忙） 其他站 有帧要发送 推迟接入
PIFS，即点协调功能帧间间隔，它比 SIFS 长，是为了在开始使 用 PCF 方式时（在 PCF 方式下使用，没有争用）优先获得接入 到媒体中。PIFS 的长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度。
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802.11 的 MAC 层
MAC 层通过协调功能来确定在基本服务集 BSS 中 的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。 无争用服务（选用） 点协调功能 PCF (Point Coordination Function)
MAC 层
争用服务 （必须实现）
分布协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA) 物理层
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热点(hot spot)
现在许多地方，如办公室、机场、快餐店、旅 馆、购物中心等都能够向公众提供有偿或无偿 接入 Wi-Fi 的服务。这样的地点就叫做热点。 由许多热点和 AP 连接起来的区域叫做热区 (hot zone)。热点也就是公众无线入网点。 现在也出现了无线因特网服务提供者 WISP (Wireless Internet Service Provider)这一名词。 用户可以通过无线信道接入到 WISP，然后再 经过无线信道接入到因特网。
DCF 子层在每一个结点使用 CSMA 机制的 分布式接入算法，让各个站通过争用信道来 获取发送权。因此 DCF 向上提供争用服务。
无争用服务 点协调功能 PCF (Point Coordination Function)
MAC 层
争用服务
分布协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA) 物理层
帧间间隔 IFS
所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短 的时间（继续监听）才能发送下一帧。这段时 间的通称是帧间间隔 IFS (InterFrame Space)。 帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型。 高优先级帧需要等待的时间较短，因此可优先 获得发送权。 若低优先级帧还没来得及发送而其他站的高优 先级帧已发送到媒体，则媒体变为忙态因而低 优先级帧就只能再推迟发送了。这样就减少了 发生碰撞的机会。
课件制作人：谢希仁
9.1.2 802.11 局域网的物理层
802.11 无线局域网可再细分为不同的类型。 现在最流行的无线局域网是 802.11b，而另 外两种（802.11a 和 802.11g）的产品也广 泛存在。 802.11 的物理层有以下几种实现方法： 直接序列扩频 DSSS 正交频分复用 OFDM 跳频扩频 FHSS （已很少用） 红外线 IR （已很少用）
A 的作用范围 C 的作用范围
A
B
C
D
当 A 和 C 检测不到无线信号时，都以为 B 是空闲的， 因而都向 B 发送数据，结果发生碰撞。 课件制作人：谢希仁
其实 B 向 A 发送数据并不影响 C 向 D 发送数据 这就是暴露站问题(exposed station problem) 无线局域网的特殊问题
课件制作人：谢希仁
2. 移动自组网络
又称自组网络(ad hoc network)
自组网络是没有固定基础设施（即没有 AP）的无线局 域网。这种网络由一些处于平等状态的移动站之间相 互通信组成的临时网络。
转发结点
转发结点
转发结点 B
C 自组网络 A
D E
目的结点
F
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源结点
移动自组网络的应用前景
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SIFS，即短(Short)帧间间隔，是最短的帧间间隔，用来分隔开属 于一次对话的各帧。一个站应当能够在这段时间内从发送方式切 换到接收方式。
三种帧间间隔
DIFS PIFS 媒体空闲 源站 有帧要发送 SIFS
使用 SIFS 的帧类型有：ACK 帧、CTS 帧、 由过长的 MAC 帧分片后的数据帧，以及所有 回答 AP 探询的帧和在 PCF 方式中接入点 AP 发送出的任何帧。
基本服务集内的基站叫做接入点 AP (Access Point) 其作用和网桥相似。
当网络管理员安装 AP 时，必须为该 AP 分配 一个不超过 32 字节的服务集标识符 SSID 和一个信道。
AP1
AP2
一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点 AP 连接到一个主干分配系统 DS (Distribution System)， 然后再接入到另一个基本服务集，构成 扩展的服务集ESS (Extended Service Set)。
AP1
AP2
ESS 还可通过叫做门户(portal)为无线用户提供 到非 802.11 无线局域网（例如，到有线连接 的因特网）的接入。门户的作用就相当于一个网桥。
AP1
AP2
移动站 A 从某一个基本服务集漫游到 另一个基本服务集（到 A 的位置）， 仍可保持与另一个移动站 B 进行通信。
AP1
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移动站与 AP 建立关联的方法
被动扫描，即移动站等待接收接入站周期性发 出的信标帧(beacon frame)。 信标帧中包含有若干系统参数（如服务集标识 符 SSID 以及支持的速率等）。 主动扫描，即移动站主动发出探测请求帧 (probe request frame)，然后等待从 AP 发回 的探测响应帧(probe response frame)。
？
A B C D
B 向 A 发送数据，而 C 又想和 D 通信。 C 检测到媒体上有信号，于是就不敢向 D 发送数据。
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CSMA/CA 协议
无线局域网不能使用 CSMA/CD， 而只能使用改进的 CSMA 协议。
改进的办法是把 CSMA 增加一个碰撞 避免(Collision Avoidance)功能。 802.11 就使用 CSMA/CA 协议。而在 使用 CSMA/CA 的同时，还增加使用 停止等待协议。 下面先介绍 802.11 的 MAC 层。
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传感器结点的形状(a)和组成(b)
无线 收发器
电池
CPU
பைடு நூலகம்
存储器
传感器 硬件
(a)
(b)
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无线传感器网络主要的应用领域
环境监测与保护（如洪水预报、动物栖 息的监控）； 战争中对敌情的侦查和对兵力、装备、 物资等的监控； 医疗中对病房的监测和对患者的护理； 在危险的工业环境（如矿井、核电站等） 中的安全监测； 城市交通管理、建筑内的温度/照明/安全 控制等。
PCF 子层使用集中控制的接入算法把发送数据权 轮流交给各个站从而避免了碰撞的产生
无争用服务 点协调功能 PCF (Point Coordination Function)
MAC 层
争用服务
分布协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA) 物理层
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几种不同的接入
固定接入(fixed access)——在作为网络用户期 间，用户设置的地理位置保持不变。 移动接入(mobility access)——用户设置能够 以车辆速度移动时进行网络通信。当发生切换 时，通信仍然是连续的。 便携接入(portable access)——在受限的网络 覆盖面积中，用户设备能够在以步行速度移动 时进行网络通信，提供有限的切换能力。 游牧接入(nomadic access)——用户设备的地 理位置至少在进行网络通信时保持不变。如用 户设备移动了位置，则再次进行通信时可能还 要寻找最佳的基站
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移动自组网络 和移动 IP 并不相同
移动 IP 技术使漫游的主机可以用多种方式 连接到因特网。 移动 IP 的核心网络功能仍然是基于在固定 互联网中一直在使用的各种路由选择协议。 移动自组网络是将移动性扩展到无线领域中 的自治系统，它具有自己特定的路由选择协 议，并且可以不和因特网相连。
议。这里主要有两个原因。
CSMA/CD 协议要求一个站点在发送本站数据 的同时，还必须不间断地检测信道，但在无线 局域网的设备中要实现这种功能就花费过大。 即使我们能够实现碰撞检测的功能，并且当我 们在发送数据时检测到信道是空闲的，在接收 端仍然有可能发生碰撞。
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这种未能检测出媒体上已存在的信号的问题 叫做隐蔽站问题(hidden station problem) 无线局域网的特殊问题
在军事领域中，携带了移动站的战士可利用 临时建立的移动自组网络进行通信。 这种组网方式也能够应用到作战的地面车辆 群和坦克群，以及海上的舰艇群、空中的机 群。 当出现自然灾害时，在抢险救灾时利用移动 自组网络进行及时的通信往往很有效的，
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无线传感器网络 WSN
(Wireless Sensor Network)
AP2
与接入点 AP 建立关联(association)
一个移动站若要加入到一个基本服务集 BSS， 就必须先选择一个接入点 AP，并与此接入点 建立关联。 建立关联就表示这个移动站加入了选定的 AP 所属的子网，并和这个 AP 之间创建了一个虚 拟线路。 只有关联的 AP 才向这个移动站发送数据帧， 而这个移动站也只有通过关联的 AP 才能向其 他站点发送数据帧。
发送第 1 帧 SIFS ACK 时间 DIFS PIFS 争用窗口 发送下一 帧 等待重试时间 时间 时间
目的站
SIFS
NAV（媒体忙） 其他站 有帧要发送 推迟接入
PIFS，即点协调功能帧间间隔，它比 SIFS 长，是为了在开始使 用 PCF 方式时（在 PCF 方式下使用，没有争用）优先获得接入 到媒体中。PIFS 的长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度。
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802.11 的 MAC 层
MAC 层通过协调功能来确定在基本服务集 BSS 中 的移动站在什么时间能发送数据或接收数据。 无争用服务（选用） 点协调功能 PCF (Point Coordination Function)
MAC 层
争用服务 （必须实现）
分布协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA) 物理层
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热点(hot spot)
现在许多地方，如办公室、机场、快餐店、旅 馆、购物中心等都能够向公众提供有偿或无偿 接入 Wi-Fi 的服务。这样的地点就叫做热点。 由许多热点和 AP 连接起来的区域叫做热区 (hot zone)。热点也就是公众无线入网点。 现在也出现了无线因特网服务提供者 WISP (Wireless Internet Service Provider)这一名词。 用户可以通过无线信道接入到 WISP，然后再 经过无线信道接入到因特网。
DCF 子层在每一个结点使用 CSMA 机制的 分布式接入算法，让各个站通过争用信道来 获取发送权。因此 DCF 向上提供争用服务。
无争用服务 点协调功能 PCF (Point Coordination Function)
MAC 层
争用服务
分布协调功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA) 物理层
帧间间隔 IFS
所有的站在完成发送后，必须再等待一段很短 的时间（继续监听）才能发送下一帧。这段时 间的通称是帧间间隔 IFS (InterFrame Space)。 帧间间隔长度取决于该站欲发送的帧的类型。 高优先级帧需要等待的时间较短，因此可优先 获得发送权。 若低优先级帧还没来得及发送而其他站的高优 先级帧已发送到媒体，则媒体变为忙态因而低 优先级帧就只能再推迟发送了。这样就减少了 发生碰撞的机会。
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9.1.2 802.11 局域网的物理层
802.11 无线局域网可再细分为不同的类型。 现在最流行的无线局域网是 802.11b，而另 外两种（802.11a 和 802.11g）的产品也广 泛存在。 802.11 的物理层有以下几种实现方法： 直接序列扩频 DSSS 正交频分复用 OFDM 跳频扩频 FHSS （已很少用） 红外线 IR （已很少用）
A 的作用范围 C 的作用范围
A
B
C
D
当 A 和 C 检测不到无线信号时，都以为 B 是空闲的， 因而都向 B 发送数据，结果发生碰撞。 课件制作人：谢希仁
其实 B 向 A 发送数据并不影响 C 向 D 发送数据 这就是暴露站问题(exposed station problem) 无线局域网的特殊问题
课件制作人：谢希仁
2. 移动自组网络
又称自组网络(ad hoc network)
自组网络是没有固定基础设施（即没有 AP）的无线局 域网。这种网络由一些处于平等状态的移动站之间相 互通信组成的临时网络。
转发结点
转发结点
转发结点 B
C 自组网络 A
D E
目的结点
F
课件制作人：谢希仁
源结点
移动自组网络的应用前景
课件制作人：谢希仁
SIFS，即短(Short)帧间间隔，是最短的帧间间隔，用来分隔开属 于一次对话的各帧。一个站应当能够在这段时间内从发送方式切 换到接收方式。
三种帧间间隔
DIFS PIFS 媒体空闲 源站 有帧要发送 SIFS
使用 SIFS 的帧类型有：ACK 帧、CTS 帧、 由过长的 MAC 帧分片后的数据帧，以及所有 回答 AP 探询的帧和在 PCF 方式中接入点 AP 发送出的任何帧。
基本服务集内的基站叫做接入点 AP (Access Point) 其作用和网桥相似。
当网络管理员安装 AP 时，必须为该 AP 分配 一个不超过 32 字节的服务集标识符 SSID 和一个信道。
AP1
AP2
一个基本服务集可以是孤立的，也可通过接入点 AP 连接到一个主干分配系统 DS (Distribution System)， 然后再接入到另一个基本服务集，构成 扩展的服务集ESS (Extended Service Set)。
AP1
AP2
ESS 还可通过叫做门户(portal)为无线用户提供 到非 802.11 无线局域网（例如，到有线连接 的因特网）的接入。门户的作用就相当于一个网桥。
AP1
AP2
移动站 A 从某一个基本服务集漫游到 另一个基本服务集（到 A 的位置）， 仍可保持与另一个移动站 B 进行通信。
AP1
课件制作人：谢希仁
移动站与 AP 建立关联的方法
被动扫描，即移动站等待接收接入站周期性发 出的信标帧(beacon frame)。 信标帧中包含有若干系统参数（如服务集标识 符 SSID 以及支持的速率等）。 主动扫描，即移动站主动发出探测请求帧 (probe request frame)，然后等待从 AP 发回 的探测响应帧(probe response frame)。