无线协议与802.11详解-优快云博客

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协议概述

相对于有限协议(如802.3)，无线协议由于介质不同，需要面对的问题会更多。首先，对于有线协议而言有线的STA拥有一个固定的位置，但是无线的STA可以是固定或者移动的设备。无线的STA可能是一个QOS STA，一个隐藏的STA或者是一个便携式的STA。

无线系统的不同之处

边界不明确，介质不可见。身处其中的STA无法被确认是否可以收到数据。所以需要扫描，关联，ACK等机制。
传播媒介是共有的，没有有线安全。有线传输无法在中途被截获，所以需要更加可靠的加密方式。CCMP，TKIP，WEP等方法应运而生。
数据传输不稳定。气体介质在物理特性上远远不如金属介质。
网络拓补是动态的。BSS中的成员时可变的，所以ip的分配需要仰仗DHCP
各个STA都能互相收到对方的无效信号。Replay机制和关联机制有助于消除这类干扰
具有时变和不对称的传播特性。信号会衰减、折射、衍射，对天线和射频的要求是挑战。
支持802.11协议的设备再空中互相干扰。所以引入CTS/RTS、CW等机制来管控介质访问
802.11协议和其它802协议可以互动，如802.3和802.1X。这里802.11协议沿用了其它802协议的加密方式和物理层控制思想。

8011协议结构

BSS: STA + AP模式，STA可以为单个或多个
ESS:多个BSS组成，一般来说其中每个BSS的AP具备相同的属性，支持各个BSS之间漫游
IBSS:独立的几个设备组成，一般来说是P2P场景。
DS：分布式系统，类似ESS的场景，多用于企业网、校园网等

RSNA:健全的密钥管理机制。常见的加密方式为密码块链式报文认证码协议(CCMP)以及可选的临时密钥健全协议(TKIP)
QOS:是用于增强链路质量的服务，再有线网中就已经广泛应用。但是在无线网络中，QOS并不是所有STA和AP都回支持的。这就产生了下边的情况。

类型/支持QOS	QOS	No-QOS
AP	支持QOS的BSS	不支持QOS的BSS
STA	可以使用QOS	无法使用QOS

QOS服务包含了:block-ack, ps. DLS等特性，这对station的表现有明显改善。其中QOS采用两种机制，一种为STA本机采用edca等技术自行发送数据；另一种为STA对AP发起QOS参数交换由AP协调传输机会
信道测量策略中，为了更好的适应当前的无线环境相关服务会给上层提供环境测量结果。测量方式为使用以下方案: 信标(可以向另一个STA请求AP列表)，帧(上报所有收到的帧的信息)，信道负载(STA会知道信道的使用状况)，噪声柱状图(当STA idle时通过采样上报非802.11的信号强度)，STA状况，位置信息，相邻设备的报告(STA向AP发送，用以获取AP知道的信息)，链路测量(提供瞬时的链路质量)，传输流/类别测量(进行传输性能的度量，QOS专有)，测量暂停(仅重复发送测量请求时采用上次的测量报告)，测量导向(主动发送来协助sta进行扫描)。
HT为802.11协议提供的告诉传输协议，兼容QOS模型。对于非HT STA，对于mimo，SM(空间复用)，波束成形，低密度奇偶校验编码(LDPC)，天线选择有所区别。相对而言，一个HT STA会支持MAC级别的数据聚合，block-ack，多轮询ps(AP会详细分配对各个STA的上传下载时间)等
复合bssid可以让AP通过单独的beacon或probe response来通告多个STA
代理ARP保证未连接的AP的STA不被唤醒
时钟测量，用户接受者测量发送者发送帧的时间偏移
SSPN提供了AP和外部服务接口的安全健全接口(当下的portal网络)
Meshbss中，所有的STA互相建立连接进行信息交换，这也是wifi mesh的协议基础。Mesh STA可以参与到另外一个DS中。Mesh STA也可以承担一部分AP的工作。

如下图: