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WIFI簡介

基本概念

無線區域網路 (Wireless Local Area Networks, WLAN) 技術分為兩大陣營: IEEE 802.11 标 準體系和歐洲郵電委員會 (CEPT) 制定的 HIPERLAN (High Performance Radio LAN) 标準體 系 。 IEEE 802.11 标準是由面向資料通信的計算機區域網路發展而來,采用無連接配接的網絡協定, 目 前市場上的大部分産品都是根據這個标準開發的;與之對抗的 HIPERLAN-2 标準則是基于連接配接 的無線區域網路,緻力于面向語音的蜂窩電話。

通信技術

  • 紅外線 (Infrared Ray, IR)
  • 窄帶微波 (Narrowband Microwave)
  • 擴充頻譜(相對窄帶的寬帶技術)

體系結構

802.11定義

802.11是國際電工電子工程學會(IEEE)為無線區域網路絡制定的标準。目前在802.11的基礎上開發出了802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac。并且為了保證802.11更加安全的工作,開發出了802.1x、802.11i等協定

802.11 WLAN協定棧如圖所示、其中實體層分為實體層會聚協定 (Physical Layer Convergence Protocol, PLCP)、實體媒體相 關 (Physical Medium Dependent, PMD) 子層和 PHY 管理子層。 PLCP主要進行載波監聽和物 理層分組的建立, PMD 用于傳輸信号的調制和編碼

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SSID:無線網絡的辨別符,可用于區分不同的無線網絡(wifi名稱)

BSSID:無線網絡接入點AP的MAC位址

BSS:一個無線網絡接入點及其連接配接的工作站點組成的集合

ESS:具有相同SSID的多個互連BSS的集合

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802.11MAC幀結構

資料幀(一般幀)

資料資料包的作用是用來攜帶更高層次的資料(如IP資料包,ISO7層協定)。

它負責在工作站之間傳輸資料

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控制幀

控制資料包得名于術語"媒體接入控制(Media Access Control, MAC)",是用來控制對共享媒體(即實體媒介,如光纜)的通路

  1. 請求發送(Request To Send,RTS)資料包
  2. 清除發送(Clear To Send,CTS)資料包
  3. ACK确認(RTS/CTS)
  4. PS-Poll: 當一部移動工作站從省電模式中蘇醒,便會發送一個 PS-Poll 幀給基站,以取得任何暫存幀

    控制幀通常與資料幀搭配使用,負責區域的清空、信道的取得以及載波監聽的維護,并于收到資料時予以正面的應答,借此促進工作站間資料傳輸的可靠性

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管理幀

管理資料包控制網絡的管理功能

信标幀(Beacons): 在無線裝置中,定時依次按指定間隔發送的有規律的無線信号(類似心跳包),主要用于定位和同步使用

解除認證(Deauthentication)資料包

Probe(request and response)

Authenticate(request and response)

Associate(request and response)

Reassociate(request and response)

Dissassociate(notify)

管理幀負責監督,主要用來加入或退出無線網絡,以及處理接入點之間連接配接的轉移事宜

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管理幀的大緻分類

  • 信号标幀
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  • 探測請求幀
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  • 探測響應幀
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  • ATM幀
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WIFI登記過程

信标是一種管理幀,由 AP 定期發送,用于時間同步。信标還用來識别 AP 和網絡,其中 包含基站 ID(SSID)、時間戳、睡眠模式和電源管理等資訊。

為了得到 WLAN 提供的服務,終端在進入 WLAN 區域時,必須進行同步搜尋以定位 AP, 并擷取相關資訊。同步方式有主動掃描和被動掃描兩種。所謂主動掃描就是終端在預定的各個 頻道上連續掃描,發射探試請求幀,并等待各個 AP 的響應幀;收到各 AP 的響應幀後,工作 站将對各個幀中的相關部分進行比較以确定最佳 AP。

終端獲得同步的另一種方法是被動掃描。如果終端已在 BSS 區域,那麼它可以收到各個 AP 周期性發射的信标幀, 因為幀中含有同步資訊,是以工作站在對各幀進行比較後,确定最 佳 AP。

終端定位了 AP 并獲得了同步資訊後就開始了認證過程,認證過程包括 AP 對工作站身份 的确認和共享密鑰的認證等。

認證過程結束後就開始關聯過程,關聯過程包括終端和 AP 交換資訊,在 DS 中建立終端 和 AP 的映射關系, DS 将根據該映射關系來實作相同 BSS 及不同 BSS 間的資訊傳送。關聯過 程結束後,工作站就能夠得到 BSS 提供的服務了。

參考連接配接

IEEE802.11幀結構格式介紹 無線電通信(網絡工程師第五版) HCIA-WLAN Training V2.0

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