无线局域网权威指南 第5版五版 CWNA认证教程

目 录 第1章 无线标准、行业组织与通信基础知识概述 1 1.1 无线局域网的发展历程 2 1.2 标准组织 3 1.2.1 美国联邦通信委员会 4 1.2.2 国际电信联盟无线电通信部门 5 1.2.3 电气和电子工程师协会 6 1.2.4 互联网工程任务组 6 1.2.5 Wi-Fi联盟 8 1.2.6 国际标准化组织 12 1.3 核心层、分布层与接入层 13 1.4 通信基础知识 14 1.4.1 通信术语 15 1.4.2 载波信号 15 1.4.3 键控法 17 1.5 小结 20 1.6 考试要点 21 1.7 复习题 21 第2章 IEEE 802.11标准与修正案 23 2.1 IEEE 802.11原始标准 25 2.2 IEEE 802.11-2016标准 26 2.2.1 802.11a-1999 27 2.2.2 802.11b-1999 28 2.2.3 802.11d-2001 28 2.2.4 802.11e-2005 29 2.2.5 802.11g-2003 29 2.2.6 802.11h-2003 31 2.2.7 802.11i-2004 31 2.2.8 802.11j-2004 32 2.2.9 802.11k-2008 33 2.2.10 802.11n-2009 33 2.2.11 802.11p-2010 33 2.2.12 802.11r-2008 34 2.2.13 802.11s-2011 34 2.2.14 802.11u-2011 35 2.2.15 802.11v-2011 35 2.2.16 802.11w-2009 36 2.2.17 802.11y-2008 36 2.2.18 802.11z-2010 36 2.2.19 802.11aa-2012 37 2.2.20 802.11ac-2013 37 2.2.21 802.11ad-2012 37 2.2.22 802.11ae-2012 38 2.2.23 802.11af-2014 38 2.3 IEEE 802.11-2016标准发布后获批的修正案 38 2.3.1 802.11ah-2016 39 2.3.2 802.11ai-2016 39 2.3.3 802.11aj-2018 39 2.3.4 802.11ak-2018 39 2.4.5 802.11aq-2018 39 2.4 IEEE 802.11修正案草案 39 2.4.1 802.11ax 40 2.4.2 802.11ay 40 2.4.3 802.11az 40 2.4.4 802.11ba 40 2.5 已作废的IEEE 802.11修正案 41 2.5.1 802.11F 41 2.5.2 802.11T 42 2.6 IEEE 802.11m任务组 42 2.7 小结 43 2.8 考试要点 43 2.9 复习题 43 第3章 射频基础知识 47 3.1 射频信号的定义 48 3.2 射频特性 49 3.2.1 波长 49 3.2.2 频率 52 3.2.3 振幅 53 3.2.4 相位 54 3.3 射频行为 55 3.3.1 波传播 55 3.3.2 吸收 56 3.3.3 反射 57 3.3.4 散射 58 3.3.5 折射 59 3.3.6 衍射 59 3.3.7 损耗(衰减) 60 3.3.8 自由空间路径损耗 61 3.3.9 多径 63 3.3.10 增益(放大) 65 3.4 小结 66 3.5 考试要点 66 3.6 复习题 67 第4章 射频组件、度量与数学计算 69 4.1 射频组件 70 4.1.1 发射机 70 4.1.2 天线 71 4.1.3 接收机 71 4.1.4 有意辐射器 72 4.1.5 等效全向辐射功率 72 4.2 功率单位与比较单位 73 4.2.1 瓦特 73 4.2.2 毫瓦 73 4.2.3 分贝 74 4.2.4 各向同性分贝 75 4.2.5 偶极子分贝 76 4.2.6 毫瓦分贝 76 4.2.7 平方反比定律 77 4.3 射频数学计算 78 4.3.1 10与3规则 78 4.3.2 射频数学计算小结 81 4.4 本底噪声 82 4.5 信噪比 82 4.6 信干噪比 83 4.7 接收信号强度指示 83 4.8 链路预算 86 4.9 衰落裕度/系统运行裕度 88 4.10 小结 89 4.11 考试要点 90 4.12 复习题 91 第5章 射频信号与天线概念 95 5.1 方位图与立面图(天线辐射包络) 97 5.2 理解极坐标图 99 5.3 波束宽度 101 5.4 天线类型 103 5.4.1 全向天线 103 5.4.2 半定向天线 105 5.4.3 强方向性天线 108 5.4.4 扇形天线 108 5.4.5 天线阵 109 5.5 可视视距 110 5.6 射频视距 110 5.7 菲涅耳区 111 5.8 地球曲率 114 5.9 天线极化 115 5.10 天线分集 115 5.11 多输入多输出 116 5.12 MIMO天线 117 5.12.1 室内MIMO天线 117 5.12.2 室外MIMO天线 117 5.13 天线的连接与安装 117 5.13.1 电压驻波比 118 5.13.2 信号丢失 118 5.13.3 天线的安装 119 5.14 天线附件 123 5.14.1 电缆 123 5.14.2 连接器 124 5.14.3 分路器 124 5.14.4 放大器 124 5.14.5 衰减器 125 5.14.6 避雷器 125 5.14.7 接地棒与接地线 126 5.15 法规遵从性 126 5.16 小结 127 5.17 考试要点 127 5.18 复习题 127 第6章 无线网络与扩频技术 131 6.1 窄带与扩频 133 6.2 跳频扩频 135 6.2.1 跳变序列 136 6.2.2 驻留时间 136 6.2.3 跳变时间 136 6.2.4 调制 136 6.3 直接序列扩频 136 6.3.1 DSSS数据编码 137 6.3.2 调制 138 6.4 正交频分复用 138 6.4.1 卷积编码 139 6.4.2 调制 140 6.5 正交频分多址 140 6.6 工业、科学和医疗频段 141 6.6.1 900 MHz ISM频段 141 6.6.2 2.4 GHz ISM频段 141 6.6.3 5.8 GHz ISM频段 142 6.7 非授权国家信息基础设施频段 142 6.7.1 U-NII-1频段 142 6.7.2 U-NII-2A频段 142 6.7.3 U-NII-2C频段 143 6.7.4 U-NII-3频段 143 6.7.5 今后的U-NII频段 144 6.8 3.6 GHz频段 144 6.9 4.9 GHz频段 144 6.10 未来的Wi-Fi频段 145 6.10.1 1 GHz以下频段 145 6.10.2 60 GHz频段 145 6.10.3 空白电视频段 145 6.11 2.4 GHz信道 146 6.12 5 GHz信道 149 6.13 邻信道、非邻道与重叠信道 153 6.14 吞吐量与带宽 153 6.15 通信系统恢复能力 154 6.16 小结 154 6.17 考试要点 154 6.18 复习题 155 第7章 无线局域网拓扑 157 7.1 无线网络拓扑 158 7.1.1 无线广域网 158 7.1.2 无线城域网 158 7.1.3 无线个域网 159 7.1.4 无线局域网 160 7.2 802.11终端 160 7.2.1 客户端 161 7.2.2 接入点 161 7.2.3 集成服务 161 7.2.4 分布系统 161 7.2.5 无线分布系统 162 7.3 802.11服务集 163 7.3.1 服务集标识符 163 7.3.2 基本服务集 164 7.3.3 基本服务区 164 7.3.4 基本服务集标识符 165 7.3.5 多个基本服务集标识符 166 7.3.6 扩展服务集 167 7.3.7 独立基本服务集 168 7.3.8 个人基本服务集 169 7.3.9 网状基本服务集 169 7.3.10 QoS基本服务集 170 7.4 802.11配置模式 171 7.4.1 接入点模式 171 7.4.2 客户端模式 172 7.5 小结 172 7.6 考试要点 173 7.7 复习题 173 第8章 802.11介质访问 177 8.1 CSMA/CA与CSMA/CD 178 8.2 冲突检测 179 8.3 分布式协调功能 179 8.3.1 物理载波监听 180 8.3.2 虚拟载波监听 181 8.3.3 伪随机退避计时器 183 8.3.4 帧间间隔 185 8.4 点协调功能 185 8.5 混合协调功能 186 8.5.1 增强型分布式信道访问 186 8.5.2 HCF受控信道访问 187 8.6 Wi-Fi多媒体 187 8.7 占用时长公平性 189 8.8 小结 190 8.9 考试要点 190 8.10 复习题 191 第9章 802.11 MAC体系结构 193 9.1 包、帧与比特 195 9.2 数据链路层 195 9.2.1 MAC服务数据单元 195 9.2.2 MAC协议数据单元 196 9.3 物理层 196 9.3.1 PLCP服务数据单元 196 9.3.2 PLCP协议数据单元 196 9.4 802.11与802.3互操作性 197 9.5 802.11 MAC帧头 198 9.5.1 帧控制字段 198 9.5.2 持续时间/ID字段 200 9.5.3 MAC寻址 200 9.5.4 序列控制字段 205 9.5.5 QoS控制字段 206 9.5.6 HT控制字段 206 9.6 802.11帧体 207 9.7 802.11帧尾 207 9.8 802.11状态机 208 9.9 管理帧 208 9.9.1 信标帧 209 9.9.2 身份验证帧 214 9.9.3 关联帧 215 9.9.4 重关联帧 216 9.9.5 取消关联帧 218 9.9.6 解除身份验证帧 218 9.9.7 行动帧 218 9.10 控制帧 219 9.10.1 确认帧 220 9.10.2 块确认帧 221 9.10.3 节电轮询帧 221 9.10.4 RTS/CTS 222 9.10.5 CTS-to-Self 223 9.10.6 保护机制 223 9.11 数据帧 226 9.11.1 QoS数据帧与非QoS数据帧 226 9.11.2 不携带数据的数据帧 227 9.12 电源管理 228 9.12.1 遗留的电源管理机制 228 9.12.2 WMM节电与非调度自动节电传输 230 9.12.3 MIMO电源管理机制 231 9.13 小结 231 9.14 考试要点 232 9.15 复习题 232 第10章 MIMO技术：高吞吐量与甚高吞吐量 237 10.1 多输入多输出 240 10.1.1 射频链 240 10.1.2 空间复用 241 10.1.3 MIMO分集 242 10.1.4 空时分组编码 243 10.1.5 循环移位分集 243 10.1.6 发射波束成形 244 10.1.7 802.11ac显式波束成形 245 10.2 多用户-多输入多输出 246 10.3 信道 249 10.3.1 20 MHz信道 249 10.3.2 40 MHz信道 250 10.3.3 40 MHz不兼容 252 10.3.4 80 MHz与160 MHz信道 253 10.4 保护间隔 254 10.5 256-QAM 255 10.6 802.11n/ac PPDU 258 10.6.1 非HT PPDU 258 10.6.2 HT混合PPDU 259 10.6.3 VHT PPDU 259 10.7 802.11n/ac MAC体系结构 260 10.7.1 聚合MAC服务数据单元 260 10.7.2 聚合MAC协议数据单元 260 10.7.3 块确认 261 10.7.4 电源管理机制 262 10.7.5 调制编码方案 263 10.7.6 802.11ac数据速率 264 10.8 HT/VHT保护机制 266 10.9 Wi-Fi联盟认证项目 267 10.10 小结 268 10.11 考试要点 269 10.12 复习题 269 第11章 无线局域网体系结构 273 11.1 无线局域网客户设备 274 11.1.1 802.11无线接口规格 274 11.1.2 802.11无线接口芯片组 279 11.1.3 客户端实用程序 279 11.2 管理面、控制面与数据面 283 11.2.1 管理面 283 11.2.2 控制面 283 11.2.3 数据面 284 11.3 无线局域网体系结构的类型 284 11.3.1 自治无线局域网体系结构 284 11.3.2 集中式网络管理系统 285 11.3.3 集中式无线局域网体系结构 287 11.3.4 分布式无线局域网体系结构 291 11.3.5 混合式无线局域网体系结构 293 11.4 专用的无线局域网基础设施 293 11.4.1 企业无线局域网路由器 293 11.4.2 无线局域网网状接入点 294 11.4.3 无线局域网网桥 295 11.4.4 无线局域网阵列 297 11.4.5 实时定位系统 297 11.4.6 Wi-Fi语音 299 11.5 云网络 300 11.6 基础设施管理 301 11.7 应用编程接口 305 11.7.1 传输格式与数据格式 306 11.7.2 无线局域网API 306 11.7.3 常见应用 306 11.8 小结 307 11.9 考试要点 307 11.10 复习题 308 第12章 以太网供电 311 12.1 以太网供电发展历程 312 12.1.1 非标准以太网供电 312 12.1.2 IEEE 802.3af修正案 312 12.1.3 IEEE 802.3-2005标准的条款33 312 12.1.4 IEEE 802.3at修正案 312 12.1.5 IEEE 802.3-2018标准的条款33 313 12.2 以太网供电设备概述 313 12.2.1 受电设备 313 12.2.2 供电设备 315 12.2.3 端点供电设备 315 12.2.4 中跨供电设备 318 12.2.5 供电设备引脚分配 322 12.3 规划与部署以太网供电 323 12.3.1 功率规划 323 12.3.2 冗余 325 12.4 802.11ac技术与以太网供电 326 12.5 小结 327 12.6 考试要点 327 12.7 复习题 327 第13章 无线局域网设计概念 331 13.1 覆盖设计 332 13.1.1 接收信号 332 13.1.2 信噪比 333 13.1.3 动态速率切换 334 13.1.4 发射功率 335 13.2 漫游设计 336 13.2.1 主/次覆盖 338 13.2.2 快速安全漫游 339 13.2.3 三层漫游 339 13.3 信道设计 341 13.3.1 邻信道干扰 341 13.3.2 2.4 GHz信道复用 342 13.3.3 同信道干扰 344 13.3.4 5 GHz信道复用 346 13.3.5 DFS信道 348 13.3.6 40 MHz信道设计 349 13.3.7 静态信道/功率设置与自适应射频 351 13.3.8 单信道体系结构 352 13.4 容量设计 355 13.4.1 高密度 355 13.4.2 频段引导 359 13.4.3 负载均衡 361 13.4.4 占用时长消耗 362 13.5 语音与数据 365 13.6 双5 GHz覆盖与软件定义无线电 366 13.7 物理环境 368 13.8 天线 369 13.9 室外设计 372 13.10 小结 373 13.11 考试要点 373 13.12 复习题 374 第14章 无线局域网现场勘测 377 14.1 无线局域网现场勘测与设计面谈 379 14.1.1 客户简报 380 14.1.2 业务需求 380 14.1.3 容量与覆盖要求 381 14.1.4 现有的无线网络 382 14.1.5 升级现有的无线网络 383 14.1.6 基础设施连接 383 14.1.7 安全期望 384 14.1.8 来宾访问 385 14.1.9 美观 385 14.1.10 室外勘测 385 14.2 垂直市场考虑因素 386 14.2.1 政府机构 386 14.2.2 教育 386 14.2.3 医疗保健 387 14.2.4 零售 387 14.2.5 仓储与制造 387 14.2.6 多租户建筑物 388 14.3 遗留的APoaS勘测 388 14.3.1 频谱分析 388 14.3.2 覆盖分析 392 14.4 混合勘测 396 14.4.1 初步实地考察 396 14.4.2 预测设计 398 14.5 验证勘测 399 14.5.1 容量与吞吐量 400 14.5.2 漫游 401 14.5.3 延迟与抖动 402 14.5.4 连接 402 14.5.5 美观 402 14.6 现场勘测工具 402 14.6.1 室内现场勘测工具 402 14.6.2 室外现场勘测工具 404 14.7 文档与报告 406 14.7.1 表格与客户文档 406 14.7.2 可交付成果 408 14.7.3 附加报告 408 14.8 小结 409 14.9 考试要点 409 14.10 复习题 410 第15章 无线局域网故障排除 413 15.1 无线局域网故障排除五大原则 415 15.1.1 遵循故障排除*佳实践 415 15.1.2 解决OSI模型存在的问题 416 15.1.3 大多数Wi-Fi问题源自客户端 417 15.1.4 合理的无线局域网设计可以降低问题出现的概率 418 15.1.5 无线局域网总是众矢之的 419 15.2 **层问题故障排除 419 15.2.1 无线局域网设计 419 15.2.2 发射功率 420 15.2.3 射频干扰 420 15.2.4 驱动程序 422 15.2.5 以太网供电 423 15.2.6 固件漏洞 423 15.3 第二层问题故障排除 424 15.3.1 二层重传 424 15.3.2 射频干扰 426 15.3.3 低信噪比 426 15.3.4 邻信道干扰 428 15.3.5 隐藏节点 428 15.3.6 功率失配 432 15.3.7 多径 433 15.4 安全问题故障排除 434 15.4.1 预共享密钥身份验证 434 15.4.2 802.1X/EAP身份验证 435 15.4.3 虚拟专用网 441 15.5 漫游问题故障排除 443 15.6 信道利用率 446 15.7 第三～七层问题故障排除 448 15.8 无线局域网故障排除工具 451 15.8.1 无线局域网发现工具 451 15.8.2 频谱分析仪 452 15.8.3 协议分析仪 452 15.8.4 吞吐量测试工具 454 15.8.5 标准的IP网络测试命令 455 15.8.6 安全外壳 456 15.9 小结 457 15.10 考试要点 457 15.11 复习题 458 第16章 无线攻击、入侵监控与安全策略 463 16.1 无线攻击 464 16.1.1 非法无线设备 464 16.1.2 对等攻击 467 16.1.3 窃听 468 16.1.4 加密破解 471 16.1.5 KRACK攻击 472 16.1.6 身份验证攻击 472 16.1.7 MAC欺骗 473 16.1.8 管理界面漏洞 474 16.1.9 无线劫持 474 16.1.10 拒绝服务攻击 475 16.1.11 特定于供应商的攻击 477 16.1.12 社会工程学攻击 477 16.2 入侵监控 477 16.2.1 无线入侵防御系统 477 16.2.2 非法设备检测与抑制 480 16.2.3 频谱分析仪 481 16.3 无线安全策略 482 16.3.1 一般性安全策略 482 16.3.2 功能性安全策略 482 16.3.3 法律合规性 483 16.3.4 无线局域网安全策略建议 483 16.4 小结 484 16.5 考试要点 484 16.6 复习题 485 第17章 无线局域网安全体系结构 489 17.1 无线局域网安全基础知识 491 17.1.1 数据隐私与完整性 491 17.1.2 身份验证、授权与记账 492 17.1.3 分段 493 17.1.4 监控与策略 493 17.2 遗留安全机制 493 17.2.1 遗留的身份验证机制 494 17.2.2 静态WEP加密 494 17.2.3 MAC过滤 497 17.2.4 SSID隐藏 497 17.3 强健安全机制 498 17.3.1 强健安全网络 499 17.3.2 身份验证与授权 499 17.3.3 预共享密钥身份验证 499 17.3.4 专有的预共享密钥身份验证 501 17.3.5 对等实体同时验证 502 17.3.6 802.1X/EAP框架 503 17.3.7 EAP类型 505 17.3.8 动态加密密钥生成 506 17.3.9 四次握手 507 17.3.10 无线局域网加密 509 17.3.11 TKIP加密 510 17.3.12 CCMP加密 510 17.3.13 GCMP加密 511 17.4 流量分段 511 17.4.1 虚拟局域网 511 17.4.2 基于角色的访问控制 513 17.5 WPA3 513 17.6 虚拟专用网安全 514 17.6.1 VPN基础 514 17.6.2 三层VPN 515 17.6.3 SSL VPN 515 17.6.4 VPN部署 515 17.7 小结 517 17.8 考试要点 517 17.9 复习题 517 第18章 自带设备与来宾访问 521 18.1 移动设备管理 523 18.1.1 公司配备设备与个人设备 524 18.1.2 MDM体系结构 525 18.1.3 MDM注册 526 18.1.4 MDM配置文件 529 18.1.5 MDM代理软件 530 18.1.6 空中管理 532 18.1.7 应用管理 533 18.2 面向员工的自助设备引导 535 18.2.1 双SSID引导 535 18.2.2 单SSID引导 536 18.2.3 MDM与自助引导 536 18.3 来宾无线局域网访问 537 18.3.1 来宾SSID 537 18.3.2 来宾VLAN 537 18.3.3 来宾防火墙策略 538 18.3.4 强制门户 539 18.3.5 客户端隔离、速率限制与Web内容过滤 542 18.3.6 来宾管理 542 18.3.7 来宾自助注册 544 18.3.8 员工担保 544 18.3.9 社交登录 546 18.3.10 加密的来宾访问 547 18.4 热点2.0技术与控制点认证项目 547 18.4.1 接入网络查询协议 548 18.4.2 热点2.0体系结构 549 18.4.3 802.1X/EAP与热点2.0 549 18.4.4 在线注册 550 18.4.5 漫游协议 551 18.5 网络访问控制 551 18.5.1 状态 551 18.5.2 操作系统指纹识别 552 18.5.3 身份验证、授权与记账 553 18.5.4 RADIUS授权变更 553 18.5.5 单点登录 554 18.5.6 SAML 554 18.5.7 开放授权 556 18.6 小结 556 18.7 考试要点 556 18.8 复习题 557 第19章 802.11ax技术：高效无线局域网 561 19.1 高效无线局域网技术概述 562 19.2 多用户 564 19.3 正交频分多址 565 19.3.1 副载波 565 19.3.2 资源单元 566 19.3.3 触发帧 569 19.3.4 下行链路OFDMA 571 19.3.5 上行链路OFDMA 571 19.4 多用户-多输入多输出 573 19.5 基本服务集颜色 574 19.5.1 自适应空闲信道评估 574 19.5.2 双NAV计时器 577 19.6 目标唤醒时间 578 19.7 其他802.11ax物理层与MAC子层功能 578 19.7.1 1024-QAM 579 19.7.2 长符号时间与保护间隔 579 19.7.3 802.11ax PPDU格式 580 19.7.4 仅20 MHz模式 581 19.7.5 多流量标识符聚合的MAC协议数据单元 582 19.8 802.11ax设计注意事项 582 19.9 小结 583 19.10 复习题 584 第20章 无线局域网部署与垂直市场 585 20.1 常见无线局域网应用与设备的部署注意事项 586 20.1.1 数据 586 20.1.2 语音 586 20.1.3 视频 586 20.1.4 实时定位服务 587 20.1.5 iBeacon 587 20.1.6 移动设备 588 20.2 企业数据访问与*终用户移动性 589 20.3 将网络延伸到远端 589 20.4 建筑物之间的桥接 590 20.5 无线互联网服务提供商：“*后一英里”数据交付 590 20.6 居家办公 591 20.7 移动办公 591 20.8 分支机构 591 20.9 教育/教室 592 20.10 工业：仓储与制造 593 20.11 零售 593 20.12 医疗保健 594 20.13 市政 595 20.14 热点：公共网络接入 595 20.15 场馆 596 20.16 交通 596 20.17 执法机构 597 20.18 应急响应 597 20.19 托管服务提供商 597 20.20 固定移动融合 598 20.21 无线局域网与健康 598 20.22 物联网 599 20.23 无线局域网供应商 599 20.24 小结 603 20.25 考试要点 603 20.26 复习题 603 附录A 复习题答案 607 附录B 缩略词表 639