【Wi-Fi 802.11协议】管理帧 之 Auth帧详解

Auth:链路认证

链路认证阶段主要是 AP 用来确认 Station 是否是 802.11 设备,确认彼此是否可以正常通讯,身份认证一般有为两种方式,一种是开放系统认证,另一种是共享密钥认证

Open System Authentication:开放系统认证

适用于WEP Open,WPA,WPA2,WPA3加密方式,Open System 分为两步,第一步由 STA 发起认证,AP收到后会回复一个AUTH帧,根据 Status Code 判断是否认证成功

Open Auth

1、由STA发起认证请求

Auth Algorithm:加密算法,0 为 Open System
Auth Seq #:Auth帧的顺序编号,此处为1,代表该包为STA发起的第一包
Status Code:保留

2、AP收到STA的认证请求通过时回复Successful

Auth Seq #:Auth帧的顺序编号,此处为2,代表该包为AP回复STA的包
Status Code:0为成功,其它Status Code代表认证失败

Shared Key Authentication:共享密钥身份认证

只适用于WEP Shared Key,Shared Key 过程分为四步:

1、由 STA 发起认证请求

Auth Algorithm:加密算法,1 为 Shared Key
Auth Seq #:Auth帧的顺序编号,此处为1,代表该包为STA发起的第一包
Status Code:保留

2、AP 回复 STA 一个挑战明文 Challenge text

Auth Seq #:Auth帧的顺序编号,此处为2,代表该包为AP收到STA的认证请求后回复STA的包
Status Code:0 为成功
Challenge text:挑战口令
 Element ID:元素识别码,16 代表的就是 Challenge text
 Length:Challenge text 长度,长度为128
 Challenge Text:挑战明文

3、STA 收到 Challenge text 后使用预设密钥对 Challenge text 进行加密,加密完成后发送给AP

WEP Data:WEP 数据
 WEP IV:初始化向量
 WEP Key Index:index范围为0 - 3,此处为WEP KEY 0
 WEP Data:WEP 加密数据,长度为 136bytes
 WEP ICV:WEP 完整性校验值

4、AP收到加密包后,使用密钥对收到的包进行解密,解密数据与明文一致则表示认证成功,给STA回复 Successful

Auth Seq #:Auth帧的顺序编号,此处为4,代表该包为AP收到STA的WEP密钥后回复STA的包
Status Code:0 为密码匹配成功

DEAUTH:解除认证


Deauthentication Reason Code:解除认证原因
 不同的 Reason Code 代表的含义不同,这里的 3 代表STA主动解除认证

 

### IEEE 802.11无线网络协议标准详解 #### 基本概述 IEEE 802.11 是一系列用于实现无线局域网 (WLAN) 技术的标准集合。这些标准由电气电子工程师学会 (IEEE) 制定,旨在定义物理层(PHY) 和媒体接入控制子层(MAC),从而确保不同厂商生产的设备之间能够互操作。 #### 版本演进与发展历程 自首次发布以来,IEEE 802.11 经历了多次修订和发展,形成了多个版本: - **早期版本** - **IEEE 802.11**:这是最初的 WLAN 标准,在1997年推出,支持最高达2 Mbps的数据传输速率[^1]。 - **扩展与改进** - **IEEE 802.11b**:作为第一个广泛应用的 Wi-Fi 标准之一,它提供了高达11 Mbps的最大原始数据速率,并采用了直接序列扩频(DSSS)。 - **IEEE 802.11a**:工作在5 GHz频段上,可以达到54 Mbps的速度;不过由于当时成本较高和技术复杂度较大,普及程度不如后续推出的其他版本。 - **IEEE 802.11g**:同样运行于2.4 GHz频带内,兼容旧有的 b 类设备的同时实现了更高的速度——最高速可达54 Mbps。 - **IEEE 802.11n**:引入了多输入多输出(MIMO)技术和更宽的工作信道宽度(如40 MHz),使得理论峰值吞吐量达到了600 Mbps以上。 - **IEEE 802.11ac**:进一步提升了性能表现,特别是在高密度环境下表现出色,其单链路最大传输速率达到Gbps级别. #### 关键特性解析 ##### 频率范围和支持频道数 不同的 IEEE 802.11 协议可能覆盖不同的频率区间并拥有相应数量的支持频道。例如, a/g/n/ac 主要集中在两个主要频段: - **2.4GHz**: 提供较少但更为拥挤的通道资源; - **5GHz**: 虽然可用空间更大且干扰相对较小,但由于信号穿透力较差而受到一定限制. ##### 数据传输机制 为了有效管理共享媒介上的通信活动,MAC 层采用了一种称为分布式协调功能DCF(distributed coordination function) 的争用型访问方式来处理冲突问题。此外还存在一种可选的服务质量QoS增强模式即HCF(hybrid coordination function). ##### 安全措施 随着网络安全威胁日益严重,各代Wi-Fi标准也不断加强加密算法的应用力度。从最早的有线等效保密(WEP)到后来更加安全可靠的预共享密钥PSK(pre-shared key)/AES 加密方案,再到最新的 WPA3 认证框架下的 SAE(simultaneous authentication of equals)握手过程,都体现了这一趋势的发展变化. ```python # Python代码示例展示如何连接至WiFi热点(仅作示意用途) import pywifi from pywifi import const def connect_to_wifi(ssid,password): wifi = pywifi.PyWiFi() iface = wifi.interfaces()[0] profile = pywifi.Profile() profile.ssid = ssid profile.auth = const.AUTH_ALG_OPEN profile.akm.append(const.AKM_TYPE_WPA2PSK) profile.cipher = const.CIPHER_TYPE_CCMP profile.key = password iface.remove_all_network_profiles() tmp_profile = iface.add_network_profile(profile) iface.connect(tmp_profile) time.sleep(5) connect_to_wifi('your_ssid', 'your_password') ```
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