wifi的工作模式

wifi的工作模式

一、概述

最近在做wifi_hal层时看开源的iwlib库的iwlib.c文件时候发现了下面这样的一个定义：

/* Modes as human readable strings */
const char * const iw_operation_mode[] = { "Auto",
					"Ad-Hoc",
					"Managed",
					"Master",
					"Repeater",
					"Secondary",
					"Monitor",
					"Unknown/bug" };

面对这么多模式，和定义心中感觉不解。因为很多模式都没有见过，而且可能命名方式也不一样。因为我们常见的一般是AP mode、station mode或者monitor mode等几种模式。于是下决心将wifi 工作模式彻底排查一遍，搜索了国内外很多博客，发现讲的都不是很全，但是将他们综合起来，慢慢的就有了眉目。

二、wifi工作模式

先看一下上面提到的几种结构各自的含义：

• Ad-hoc 不带AP的点对点通信协议
• managed 通过多个AP组成的网络，无线网络可以在这个网络中漫游
• Master AP 模式
• Repeater 设置为无线网络中继设备，可以转发网络包
• Secondary 设置为备份的AP/Repeater
• Monitor 监听模式
• Auto 由无线网卡自动选择工作模式
• Unknown/bug 未知模式，会报错

一般我们可以使用ifconfig对网卡所处的工作模式进行配置，比如：#iwconfig ath0 mode Master

接下来，对以上各个模式再做一个比较详细的分析，再扩展一下上面没有提到的其他一些工作模式。争取在本文中将wifi的所有工作模式包含进来。

1. station / managed 模式

就是我们常将的STA，一般设备的wifi默认设置的station 模式。任何一种无线网卡都可以运行在此模式下，在此模式下，无线网卡发送连接与认证消息给AP，AP接收到后完成认证后，发回成功认证消息，此网卡接入无线网络，并且开始上网。这种模式下wifi工作于从模式 。通俗来讲，比如当我们的手机连上路由器后，我们的手机就工作在station 模式。

2. AP 模式

这也是比较常见的一种网卡的工作模式，网卡工作于于主模式。AP 即 Acess point，翻译过来就是’‘接入点’'的意思。顾名思义，AP就是将设备接入网络的接入点。通过管理控制可控制的STA，从而组成无线网络，也有相应的安全控制策略。由AP形成的网络，由AP的MAC地址唯一识别。通俗点儿将，我们平时使用的路由器就工作于AP模式。我们的手机开热点后，手机也工作于AP模式。Linux下，要使用AP模式，必须使系统支持hostapd。

3. Monitor 模式

Monitor就是’‘监听’'的意思，这种模式下，所有的数据包无过滤地传输到主机，此模式下主要查看网络中出了那些故障。在支持MAC80211的一般设备中，工作于Monitor模式下，可以有效地对整个网络进行监控。一般我们平时使用的抓包网卡就工作于此种模式，它会抓取空气中所有的报文，对整个无线通信过程进行监听。

4. Ad-hoc 模式

即IBSS(independent BSS)模式，所谓IBSS模式就是无需AP，几个具有无线通信功能的设备之间进行点对点的通信。此网络中的每个节点的地位都是对等的，该种模式非常适合一些简单甚至是临时性的无线互联需求。近来崛起的物联网模型中，这种模式开始变得实用起来。为了，彻底搞清楚这种模式。我又翻开了《802.11无线权威指南》(在我的另一篇博客中有提到这本书，研究无线通信协议必备)并从中截取了一张图和一段话。

独立式基本服务组合（ independent BSS，简称 IBSS）。在 IBSS 中，工作站彼此可以直接通信，两者问的距离必须在可以直接通信的范围内。最低限度的 802.11 网络，是由两部工作站所组成的 IBSS。通常， IBSS 是由少数几部工作站针对特定目的而组成的临时性网络。常见的情况是在会议室中支持个别会议之用。会议一开始，与会人员彼此会形成一个 IBSS 以便传递数据。当会议结束， IBSS 随即瓦解。【注】正因为持续时问不长、规模甚小且目的特殊，IBSS 有时被称为特设 BSS（ ad hoc BSS）或特设网络（ ad hoc network）。 [注：本段话摘自《802.11无线权威指南》]

5. Repeater/WDS 模式(中继模式)

WDS全名为Wireless Distribution System （无线分散系统）。简单来说是用无线方式在基地台(AP)间做成类似桥梁功能，将资料传送到另一个有线或无线的网路构成一个区域网路，此功能可以一对一或是一对多。所以您可将此功能想成一条虚拟的线路将AP串接起来。

WDS的功能是充当无线网络的中继器，通过在无线路由器上开启WDS功能，让其可以延伸扩展无线信号，从而覆盖更广更大的范围。WDS可以让无线AP或者无线路由器之间通过无线进行桥接（中继），而在中继的过程中并不影响其无线设备覆盖效果的功能。这样我们就可以用两个无线设备，让其之间建立WDS信任和通讯关系，从而将无线网络覆盖范围扩展到原来的一倍以上，大大方便了我们无线上网。
中继模式一般用于扩大wifi信号的额覆盖范围，用于中继的设备与主路由具有相同的SSID。

WDS一般有两种模式：WDS、WDS with AP

• WDS模式
  1. 建立企业内部高速无线网络桥接
  2. 避免昂贵的铺线的费用
  3. 可更换指向型天线，增加传输距离。

• WDS with AP模式
  1. 建立企业高速无线网络桥接
  2. 避免昂贵的铺线费用
  3. 可更换指向型天线，增加传输距离
  4. 同时间可做无线桥接，并提供使用者无线上网。

常见的组合模型分为直线型和星型。

6. mesh模式

Mesh接口使设备之间动态建立路由，从而实现通信。无线Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。这种结构的最大好处在于：如果最近的AP由于流量过大而导致拥塞的话，那么数据可以自动重新路由到一个通信流量较小的邻近节点进行传输。依此类推，数据包还可以根据网络的情况，继续路由到与之最近的下一个节点进行传输，直到到达最终目的地为止。

这种模式在物联网模型或者智能家居中用到的是最多的，比如蓝牙MESH、wifi mesh等。在具有联网功能的设备之间开启这种mesh模式，就可以实现不同设备间的互联互通。

7. Client模式（客户端模式）

接收无线信号，通过有线传递出去，适合没有无线网卡只有有限网口的上网设备，应急使用。

由Client又演化出了一种Client+AP的模式，Client+AP(相当于接有线路由器的lan口) 跟wan口状态无关，是受限制的万能，兼容任何厂牌的上级AP，毋须设置上级AP，受上级AP的信道影响，无DHCP，所带机器或设备的IP，上级AP会显示。

[注：图片来自百度文库]

8. Bridge模式（桥接模式）

Bridge（桥接）模式，主路由器会通过无线的方式与一台可以上网的无线路由器建立连接，就交换机来说，本身有一个端口与mac的映射表，通过这些，隔离了冲突域（collision）。 简单的说就是通过网桥可以把两个不同的物理局域网连接起来，是一种在链路层实现局域网互连的存储转发设备。网桥从一个局域网接收MAC帧，拆封、校对、校验之后 ，按另一个局域网的格式重新组装,发往它的物理层.
通俗的说就是通过一台设备（可能不止一个）把几个网络串起来形成的连接。
桥接是在两个网络（WDS是指的无线网络）之间搭一个“桥”，WDS也就是将两个无线网络连接到一起的意思。
支持WDS的无线路由器可以和别的无线网络连接到一块。当然，它还需要另外一个无线路由器或者无线接入点来作为“桥”的另一端，它自己则是“桥”的这一端。成功的桥接可以让你的网络享用另一个网络的网络连接来上网（当然要另一端允许你这段去搭桥）。
WDs是无线路由器的一个功能，能否使用到这个功能，还需要看具体的使用环境。通常的一家一户的宽带使用无线路由器时不需要使用到桥接功能。

注意：同中继模式不同的是用于桥接的路由器的SSID可以与主路由不同。同事桥接相对于中继模式而言，功能也更加复杂一些。

9. Router 模式(路由模式)

管理功能强大，控制能力强，带有NAT二级网络转发，操作比较复杂，需要使用者了解一定的网络基础知识；

三、后记

好啦，目前就这么多，后续有发现其他模式再回来更新。