WiFi（802.11）基础

参考：

wifi网络四种主要物理组件

工作站（station）：构建网络的目的是为了在工作站间传递数据。所谓工作站，是指配备无线网络接口的计算设备。如PC，phone。

接入点（Access Point）：802.11网络所使用的帧必须经过转换，方能被传递至其他不同类型的网络。具备无线至有线（wireless-to-wired）的桥接功能的设备称为接入点，接入点功能不至于此，但桥接（bridging）最为重要。

无线媒介（wireless medium）：802.11标准以无线媒介在工作站之间传递帧。

分布式系统（Distribution system）：当几个接入点串联以覆盖较大区域时，彼此之间必须相互通信以掌握移动式工作站的行踪。分布式系统属于802.11的逻辑组件，负责将帧转送至目的地。802.11并没有规范分布式系统的技术细节。大多数商用产品是以桥接引擎（bridging engine）和分布式系统媒介（distribution system medium）共同组成分布式系统。分布式系统是接入点间转发帧的骨干网络，因此通常称为骨干网络（backbone network）。所有在商业上获得成功的产品几乎都是以ethernet为骨干网络。

认证和加密

1）概念
认证允许只有被认可的用户才能连接到无线网络；
加密的目的是提供数据的保密性和完整性（数据在传输过程中不会被篡改）。
2）阶段划分
初级版本：认证不需要密码，传输不需要加密
　　　　　　认证不需要密码，传输需要加密（用WEP算法）
　　　　　　认证需要密码（用WEP算法），传输需要加密（用WEP算法，容易破解）
过渡版本：WPA 认证方式（802.1x）,加密方式（TKIP，WEP）
　　　　　　认证方式（PSK）,加密方式（TKIP，WEP）
终极版本: WPA2 认证方式（802.1x），加密方式CCMP（AES-CCMP），TKIP，WEP
　　　　　　认证方式（PSK），加密方式CCMP（AES-CCMP），TKIP，WEP
802.1x:手机连接到AP后，它的认证过程不是在AP上进行的，而是发送到一个服务器，由服务器进行认证，在大型公司里面，用一个服务器统一进行认证这样比较好，但对于家庭网络，这样做认证成本太高，因而用PSK替代。
PSK：手机只需要连接AP，AP会提示手机输入密码，AP上事先设置密码，如果手机提供的密码和事先设置的密码一样，那么手机就可以使用无线网络。
3）手机认证方式
以手机上WIFI热点为例，有4种常用的"认证/加密"
a. open
b. WEP
c. WPA(TKIP)
d. WPA2(AES)

WiFi基础

转自：http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/7930131

1. IE802.11简介

标准号	IEEE 802.11b	IEEE 802.11a	IEEE 802.11g	IEEE 802.11n
标准发布时间	1999年9月	1999年9月	2003年6月	2009年9月
工作频率范围	2.4－2.4835GHz	5.150－5.350GHz 5.475－5.725GHz 5.725－5.850GHz	2.4－2.4835GHz	2.4－2.4835GHz 5.150－5.850GHz
非重叠信道数	3	24	3	15
物理速率（Mbps）	11	54	54	600
实际吞吐量（Mbps）	6	24	24	100以上
频宽	20MHz	20MHz	20MHz	20MHz/40MHz
调制方式	CCK/DSSS	OFDM	CCK/DSSS/OFDM	MIMO-OFDM/DSSS/CCK
兼容性	802.11b	802.11a	802.11b/g	802.11a/b/g/n

2. 频谱划分

WiFi总共有14个信道，如下图所示：

1）IEEE 802.11b/g标准工作在2.4G频段，频率范围为2.400—2.4835GHz，共83.5M带宽

2）划分为14个子信道

3）每个子信道宽度为22MHz
     4）相邻信道的中心频点间隔5MHz
     5）相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)
     6）整个频段内只有3个（1、6、11）互不干扰信道

3. 接收灵敏度

误码率要求	速率	最小信号强度
PER(误码率)不超过8％	6Mbps	-82dBm
	9Mbps	-81dBm
	12Mbps	-79dBm
	18Mbps	-77dBm
	24Mbps	-74dBm
	36Mbps	-70dBm
	48Mbps	-66dBm
	54Mbps	-65dBm

4. 2.4GHz中国信道划分

802.11b和802.11g的工作频段在2.4GHz（2.4GHz-2.4835GHz），其可用带宽为83.5MHz，中国划分为13个信道，每个信道带宽为22MHz

北美/FCC 2.412-2.461GHz(11信道)

欧洲/ETSI 2.412-2.472GHz(13信道)

日本/ARIB 2.412-2.484GHz(14信道）

2.4GHz频段WLAN信道配置表
信道	中心频率（MHz）	信道低端/高端频率
1	2412	2401/2423
2	2417	2406/2428
3	2422	2411/2433
4	2427	2416/2438
5	2432	2421/2443
6	2437	2426/2448
7	2442	2431/2453
8	2447	2426/2448
9	2452	2441/2463
10	2457	2446/2468
11	2462	2451/2473
12	2467	2456/2478
13	2472	2461/2483

5. SSID和BSSID

1）基本服务集（BSS）

基本服务集是802.11 LAN的基本组成模块。能互相进行无线通信的STA可以组成一个BSS（Basic Service Set）。如果一个站移出BSS的覆盖范围，它将不能再与BSS的其它成员通信。

2）扩展服务集（ESS）

多个BSS可以构成一个扩展网络，称为扩展服务集（ESS）网络，一个ESS网络内部的STA可以互相通信，是采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。连接BSS的组件称为分布式系统（Distribution System，DS）。
3）SSID

服务集的标识，在同一SS内的所有STA和AP必须具有相同的SSID，否则无法进行通信。

SSID是一个ESS的网络标识(如:TP_Link_1201)，BSSID是一个BSS的标识，BSSID实际上就是AP的MAC地址，用来标识AP管理的BSS，在同一个AP内BSSID和SSID一一映射。在一个ESS内SSID是相同的，但对于ESS内的每个AP与之对应的BSSID是不相同的。如果一个AP可以同时支持多个SSID的话，则AP会分配不同的BSSID来对应这些SSID。

BSSID(MAC)<---->SSID

6. AP种类

FAT AP和FIT AP比较如下图所示：

7. 无线接入过程三个阶段
      STA（工作站）启动初始化、开始正式使用AP传送数据帧前，要经过三个阶段才能够接入（802.11MAC层负责客户端与AP之间的通讯，功能包括扫描、接入、认证、加密、漫游和同步等功能）：
      1）扫描阶段（SCAN）
      2）认证阶段 (Authentication)
      3）关联（Association）

7.1 Scanning

802.11 MAC 使用Scanning来搜索AP，STA搜索并连接一个AP，当STA漫游时寻找连接一个新的AP，STA会在在每个可用的信道上进行搜索。
       1）Passive Scanning（特点：找到时间较长，但STA节电）
            通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络，该帧提供了AP及所在BSS相关信息：“我在这里”…
       2）Active Scanning  （特点：能迅速找到）

STA依次在13个信道发出Probe Request帧，寻找与STA所属有相同SSID的AP,若找不到相同SSID的AP，则一直扫描下去..

7.2 Authentication

当STA找到与其有相同SSID的AP，在SSID匹配的AP中，根据收到的AP信号强度，选择一个信号最强的AP，然后进入认证阶段。只有身份认证通过的站点才能进行无线接入访问。AP提供如下认证方法：
     1）开放系统身份认证(open-system authentication)
     2）共享密钥认证(shared-key authentication）
     3）WPA PSK认证（ Pre-shared key）
     4）802.1X EAP认证

7.3 Association

当AP向STA返回认证响应信息，身份认证获得通过后，进入关联阶段。
    1） STA向AP发送关联请求
    2） AP 向STA返回关联响应
    至此，接入过程才完成，STA初始化完毕，可以开始向AP传送数据帧。

7.4 认证和关联过程

7.5 漫游过程

参考：WLAN基础知识