Wi-Fi 基本知识

Wi-Fi 入门

有线网络已经无法满足社会的发展，所以无线网络慢慢诞生，主要用到802.11无线网技术规范，优点很明显，弥补了有线网络的缺陷

学习之前肯定有很多问号

Wi-Fi 主要学什么？

TCP/IP 把协议分成五层 和 OSI七成模型

Wi-Fi 使用的是802.11协议规范（主要是针对本地局域网 LAN local area network），而802.11 主要规范 媒体介质控制层 （mac medium access control） 和 物理层 （PHY physical），mac处于(802.11 LLC)802.11数据链路层和PHY之间，MAC应该属于数据链路层

802.11 LLC 802.11 数据链路层
MAC 媒体介质层
PHY 物理层

所以 学习mac和PHY

• 802.11主要的物理层规范

  IEEE标准	频段	频率范围	不重叠信道数	调制技术	理论最高速率	标准发布时间	兼容性
  802.11	2.4(GHz)	2.4-2.4835 (Ghz)	3	FHSS/DSSS	1,2(Mbps)	1997	–
  802.11a	5(GHz)	5.150-5.350 , 5.725-5.850 (Ghz)(中国)	13(中国5个)	OFDM	54(Mbps)	1999	–
  802.11b	2.4(GHz)	2.4-2.4835 (Ghz)	3	CCK HR/DSSS	11(Mbps)	1999	802.11
  802.11g	2.4(Hz)	2.4-2.4835 (Ghz)	3	CCK/OFDM	54(Mbps)	2003	802.11b
  802.11n	2.4,5(GHz)	2.4-2.4835 , 5.150-5.350 , 5.725-5.850 (Ghz)	2.4GHZ(3个) 5GHz(13个)	MIMO OFDM	600 (Mbps)	2009	802.11a/b/g
  802.11ac Wave1	5(GHz)	5.150-5.350 , 5.725-5.850 (Ghz)(中国)	5GHz(中国5个)	MIMO OFDM	1.3 (Gbps)	2013	802.11a/n
  802.11ac Wave2	5(GHz)	5.150-5.350 , 5.725-5.850 (Ghz)(中国)	5GHz(中国5个)	MIMO OFDM	3.47 (Gbps)	2013	802.11a/b/g/n

• 802.11h 主要针对动态频率选择功能控制（DFS）
• 802.11e 主要针对Qos
• 802.11f 主要是针对漫游和切换
• 802.11i 主要针对安全增强

802.11 主要有两种物理层，

1. 跳频展频物理层（frequency-hopping spread-spectrum ）
2. 直接序列展频物理层(direct-sequence spread-spectrum)
   802.11b 规定了HR/DSSS 高速直接序列展频物理层

802.11 将物理层分为两个组成元件：

1. 物理层收敛程序（physical layer convergence produce）PLCP,将mac帧对应到传输介质
2. 物理介质依赖 （physical medium dependent）PMD 负责传送这些mac帧
   PLCP 横跨 MAC 和PHY层

802.11 规范中LAN 主要由station （工作站） AP(基站) wireless medium (无线介质) distribution system (传输系统)
无线介质两种，一种是RF（radio frequency）射频物理层 ，另外一种IF(infared frequency)红外线物理层

802.11 专业名词

• BSS (basic service set) 基本服务组合，有两种
  

1. (Independent BSS ) 独立的基本服务组合 称为IBSS,或者ad hoc BSS 特设BSS
2. （Infrastructure BSS）基础型基本服务组成

一般现在商业上用的基础型BSS下面所有学习的是基础型BSS网络 （含有一个AP 和若干个station）
802.11 允许 将几个BSS 连为延伸式BSS 即ESS，使用统一的 服务组成识别码 （set idwntifier）SSID 就是我们看到的网络名称

但是AP 是靠 48位的MAC 地址区分 station

连接 Wi-Fi过程

1. 扫描网络 scanning
2. 认证过程 authentication
3. 关联过程 association

1. 扫描网络阶段

station 有两种方式获取知道周围的无线网络信息 如下：主动扫描和被动扫描

                       

• 主动扫描： station 会定期发送 Probe Request 帧 根据是否带SSID 主动扫描分为两种
  • 扫描指定SSID的 Probe Request ,寻找SSID的网络，如果有就会该AP返回 Probe Response
  • 不指定SSID发送广播Probe Request,station会定期在其支持的信道列表中，发送Probe Request 扫描网络，AP会回复Probe Response ，Station 就会显示所有的SSID信息
• 被动扫描：AP 每隔一段时间发送Beacon信标帧，提供AP和BSS相关信息，station 会接收，显示可以加入的网络

station 可以主动扫描同时，也可以被动扫描，更快知道所有SSID

2. 认证过程

802.11 规定了两种认证方式：开放系统认证和共享密钥认证

• 开放系统认证:不认证 不加密 直接关联
• 共享密钥认证：AP和station 配置相同的共享密钥，认证过程中验证两边共享密钥是否一样，一样成功，不一样失败

2. 关联过程

station 会携带相关参数比如速率、支持的信道，支持QoS的能力，以及选择的认证和加密算法，发送给AP
AP 认证通过会返回一个AID 唯一识别码，以及告诉station 认证成功

全部过程

参考书 802.11无线网络权威指南

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