基于双认证技术的高密度学生宿舍无线网研究

尹方超

摘 要：高校学生宿舍无线网作为学生进行学习、生活的重要工具，是数字化校园重要的组成部分，本文从宿舍无线网的组网思路入手，深入分析了高校学生宿舍无线网的现状和特点，利用锐捷认证技术和OpenWrt系统路由器设计出一种相对比较合理的组网方案，可以高效地进行流量管理、认证计费管理和网络安全管理。为学院进一步实现数据化校园，早日迈入智慧校园行列奠定了坚实的基础。

关键词：Openwrt系统 锐捷认证 智慧校园

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（c）-0114-02

河北对外经贸职业学院共有学生8000余人，分布在7个宿舍楼，所有宿舍内无网络设施，所以导致学生无法及时和便利地共享学校丰富的校园网资源（包括精品课、优质课、网上图书馆等）。在计算机网络技术和无线网络技术飞速发展的今天，这一现象是不可想象的，也达不到数字化校园建设的标准，更不能满足智慧校园的建设要求。

针对上述现象，本文依托学院现有校园网主架构，利用学院接入的电信宽带网，研究并设计出一种基于双认证的无线上网结构，使其突破校园网络限制，实现锐捷认证和学生身份认证，并共享无线网络的途径，这样既满足了学生在宿舍可以使用WiFi上网的需求，又可以做到实时监控用户的上网行为，管控其上网时间和上网流量。通过细致规划和多次论证，确定学生宿舍网络建设具体运行架构为：网络中心分成Radius认证服务器、Rose热点服务器、路由器状态查询服务器和核心交换机，学生宿舍网部分的接入层全部采用锐捷RG-3750，汇聚采用锐捷RG-5750，所有交换机都开启端口开放功能，而在学生宿舍内部，采用的是基于OpenWrt系统的路由器作为免费无线AP接入点。采用该方案实现了精简配置管理界面、便于大规模投放部署、推送认证页和广告页功能。同时该方案具有成本低、部署灵活的优点，已经在学院学生宿舍试验运行。运行效果可以证明此方案非常适合高密度宿舍无线网络。

1 国内外同类研究现状述评

中国科学技术大学自动化系对基于OpenWrt系统路由器的模式切換与网页设计做了研究，分析了路由器Web系统Luci搭建网页的原理和实现细节。MVC模式是软件工程实现网站搭建的核心，通过MVC模式，大大简化了网站的开发和维护工作。江苏有线江阴分公司的徐海洪将OpenWrt开源路由器应用在了电网中的组网当中，但是用户使用量远远达不到大学学生的人数。北京航空航天大学王鹏飞、周林志等人研究并设计了密集型无线宿舍网，为学校的15000学生提供了网络服务，但是该系统的AP采用不是基于OpenWrt系统的路由器，所以其可定制性比较差，可扩展性不高，不能为以后的网络发展提供良好基础。

2 组网设计

2.1 拓扑架构和Vlan规划

学院宿舍网作为校园网的重要子网，其信息点总数大约在1000个左右。整体拓扑架构可以分为3层，分别是核心层、汇聚层和接入层。学院网络中心机房作为核心层，配置了锐捷锐捷RG-S7606万兆交换机和网康防火墙等网络设备，采用电信、教育网等多光纤链路接入Internet；每一栋宿舍楼都配备一台锐捷RG-S5750汇聚交换机，主干链路采用单模光纤与核心交换机互联；每个宿舍内部再根据房间的多少，每一层配备2～3台锐捷接入交换机RG-S3750，采用超五类网线与汇聚交换机互联。每个学生宿舍房间内配备一个TP-Link路由器，也经超五类网线与接入交换机互联。

将每一台汇聚交换机设置为一个独立的Vlan，通过合理的规划VLan可以限制宿舍网局域网内部的广播域，防止网络风暴出现，还可以节省网络带宽，同时提高数据传输速率。为第一台配置VLan的交换机配置访问控制策略。实现每一个宿舍楼内部的上网终端可以互访，但是不同楼内的跨VLan的上网终端互相隔离。

2.2 OpenWrt路由器刷机认证

第一步：首先将带有OpenWrt系统的路TP-Link路由器通过网线连接PC机，然后访问地址：192.168.1.253，统一设置无线路由器的管理密码。

第二步：进入OpenWrt系统后，点击系统工具，用最新的刷机包升级软件，将固件刷在系统当中。同时设置无线网的密码和通信信道和SSID名称等基本信息。

第三步：将winscp中上传3个文件（mentohust、mentohust_0.3.1-1_ar71xx、luci-app-mentohust_trunk+svn-1_ar71xx）复制到到路由器root根目录下替换原来文件。

第四步：用开启PC机DHCP功能，然后通过putty软件连接路由器执行opkg install/*.ipk命令，将mentohust文件复制到usr/sbin目录下覆盖源文件。

第五步：系统恢复备份。

2.3 网络带宽与流量管理

由于宿舍联网信息点众多，网络同时访问流量会很大，也为了不让学生沉迷网络，设置合理的上网时间，所以如何合理分配带宽以及流量就显得尤为重要。经实验测试，需要在每一台接入交换机上做一个流量分配的策略。限制所有的上网终端上行和下行速度小于等于5MB。每人每天的流量为3GB。

2.4 双重认证

首先在上述第二个阶段中，将锐捷认证程序mentohust已经放入路由器当中，Mentohust是锐捷认证的一种替代程序，由华中科技大学首先在Linux系统下开发出来，可以在Linux系统下操作，可以很好地代替锐捷认证。

其实在每个宿舍楼的接入交换机当中设置如下命令：

Switch#configure terminal

Switch（config）#interface f 1/1

Switch（config-if）#dot1x port-control auto

打开接口的认证功能

Switch（config）#end

Switch（config-if）#no dot1x port-control auto

监控每个合法上网终端的行为，如果不是本网络的合法用户，则立即停止其上网流量。

这样就实现了路由器认证和交换机认证的双重认证，就不会有非法用户进入网络，保证了学生宿舍无线网络的安全。

3 结语

学生宿舍无线网的建设是学院数字化建设的重要组成部分，它不仅可以使学生在宿舍就能够和网络世界互通，还可以让学生足不出户就充分享受学院校园网上丰富的教学资源，极大地提高了学生学习的兴趣，充分利用了学生一切可以利用的时间。系统采用锐捷交换机认证技术和OpenWrt系统的固件认证技术，切实保障了学生宿舍无线网的安全性，同时还较好地控制了学生上网行为和上网时间，真正实现了学生在玩中学，在学中做的强大功能。

参考文献

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