wifi 基础

1. IE802.11简介

标准号IEEE 802.11bIEEE 802.11aIEEE 802.11gIEEE 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2.4－2.4835GHz5.150－5.350GHz
5.475－5.725GHz
5.725－5.850GHz2.4－2.4835GHz2.4－2.4835GHz
5.150－5.850GHz非重叠信道数324315物理速率（Mbps）115454600实际吞吐量（Mbps）62424100以上频宽20MHz20MHz20MHz20MHz/40MHz调制方式CCK/DSSSOFDMCCK/DSSS/OFDMMIMO-OFDM/DSSS/CCK兼容性802.11b802.11a802.11b/g802.11a/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-82dBm9Mbps-81dBm12Mbps-79dBm18Mbps-77dBm24Mbps-74dBm36Mbps-70dBm48Mbps-66dBm54Mbps-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124122401/2423224172406/2428324222411/2433424272416/2438524322421/2443624372426/2448724422431/2453824472426/2448924522441/24631024572446/24681124622451/24731224672456/24781324722461/2483

 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

开放系统认证（Open system authentication）

 即对station不进行认证，所有请求认证的客户端都会通过认证。开放系统认证包括两个步骤：第一步是请求认证，第二步是返回认证结果。

共享密钥认证（Shared key authentication）。

共享密钥认证需要客户端和设备端配置相同的共享密钥共享密钥认证的认证过程为：客户端先向设备发送认证请求，无线设备端会随机产生一个Challenge 包（即一个字符串）发送给客户端；客户端会将接收到字符串拷贝到新的消息中，用密钥加密后再发送给无线设备端；无线设备端接收到该消息后，用密钥将该消息解密，然后对解密后的字符串和最初给客户端的字符串进行比较。如果相同，则说明客户端拥有无线设备端相同的共享密钥，即通过了Shared Key认证；否则Shared Key 认证失败。

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