WiFi(802.11)基礎


參考:

1. Wireshark數據包分析實戰(第2版)

2. wifi技術從了解到熟悉1----概念、802.11協議簡述及四種主要物理組件、wifi適配層、wap_supplicant和wap_cli

3. 使用wifi網卡筆記2----概念及工具iw(STA模式)

wifi網絡四種主要物理組件

工作站(station:構建網絡的目的是為了在工作站間傳遞數據。所謂工作站,是指配備無線網絡接口的計算設備。如PC,phone。

接入點(Access Point:802.11網絡所使用的幀必須經過轉換,方能被傳遞至其他不同類型的網絡。具備無線至有線(wireless-to-wired)的橋接功能的設備稱為接入點,接入點功能不至於此,但橋接(bridging)最為重要。

無線媒介(wireless medium:802.11標准以無線媒介在工作站之間傳遞幀。

分布式系統(Distribution system):當幾個接入點串聯以覆蓋較大區域時,彼此之間必須相互通信以掌握移動式工作站的行蹤。分布式系統屬於802.11的邏輯組件,負責將幀轉送至目的地。802.11並沒有規范分布式系統的技術細節。大多數商用產品是以橋接引擎(bridging engine)和分布式系統媒介(distribution system medium)共同組成分布式系統。分布式系統是接入點間轉發幀的骨干網絡,因此通常稱為骨干網絡(backbone network)。所有在商業上獲得成功的產品幾乎都是以ethernet為骨干網絡。

認證和加密

1) 概念
認證允許只有被認可的用戶才能連接到無線網絡;
加密的目的是提供數據的保密性和完整性(數據在傳輸過程中不會被篡改)。
2) 階段划分
初級版本:認證不需要密碼, 傳輸不需要加密
      認證不需要密碼, 傳輸需要加密(用WEP算法)
      認證需要密碼(用WEP算法), 傳輸需要加密(用WEP算法,容易破解)
過渡版本:WPA 認證方式(802.1x),加密方式(TKIP,WEP)
      認證方式(PSK),加密方式(TKIP,WEP)
終極版本: WPA2 認證方式(802.1x),加密方式CCMP(AES-CCMP),TKIP,WEP
      認證方式(PSK),加密方式CCMP(AES-CCMP),TKIP,WEP
802.1x:手機連接到AP后,它的認證過程不是在AP上進行的,而是發送到一個服務器,由服務器進行認證,在大型公司里面,用一個服務器統一進行認證這樣比較好,但對於家庭網絡,這樣做認證成本太高,因而用PSK替代。
PSK:手機只需要連接AP,AP會提示手機輸入密碼,AP上事先設置密碼,如果手機提供的密碼和事先設置的密碼一樣,那么手機就可以使用無線網絡。
3) 手機認證方式
以手機上WIFI熱點為例,有4種常用的"認證/加密"
a. open
b. WEP
c. WPA(TKIP)
d. WPA2(AES)

WiFi基礎

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

1. IE802.11簡介

 

標准號
IEEE 802.11b
IEEE 802.11a
IEEE 802.11g
IEEE 802.11n
標准發布時間
1999年9月
1999年9月
2003年6月
2009年9月
工作頻率范圍
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
非重疊信道數
3
24
3
15
物理速率(Mbps)
11
54
54
600
實際吞吐量(Mbps)
6
24
24
100以上
頻寬
20MHz
20MHz
20MHz
20MHz/40MHz
調制方式
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. 頻譜划分

     WiFi總共有14個信道,如下圖所示:

 

     1)IEEE 802.11b/g標准工作在2.4G頻段,頻率范圍為2.400—2.4835GHz,共83.5M帶寬

     2)划分為14個子信道

     3)每個子信道寬度為22MHz
     4)相鄰信道的中心頻點間隔5MHz 
     5)相鄰的多個信道存在頻率重疊(如1信道與2、3、4、5信道有頻率重疊)
     6)整個頻段內只有3個(1、6、11)互不干擾信道

3. 接收靈敏度

 

誤碼率要求
速率
最小信號強度
 
 
 
 
PER(誤碼率)不超過8%
6Mbps
-82dBm
9Mbps
-81dBm
12Mbps
-79dBm
18Mbps
-77dBm
24Mbps
-74dBm
36Mbps
-70dBm
48Mbps
-66dBm
54Mbps
-65dBm

 

 

4. 2.4GHz中國信道划分
 

     802.11b和802.11g的工作頻段在2.4GHz(2.4GHz-2.4835GHz),其可用帶寬為83.5MHz,中國划分為13個信道,每個信道帶寬為22MHz
 
    北美/FCC      2.412-2.461GHz(11信道)
    歐洲/ETSI     2.412-2.472GHz(13信道)
    日本/ARIB    2.412-2.484GHz(14信道)

 

2.4GHz頻段WLAN信道配置表
信道
中心頻率(MHz)
信道低端/高端頻率
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)基本服務集(BSS)

     基本服務集是802.11 LAN的基本組成模塊。能互相進行無線通信的STA可以組成一個BSS(Basic Service Set) 。如果一個站移出BSS的覆蓋范圍,它將不能再與BSS的其它成員通信。

     2)擴展服務集(ESS)

    多個BSS可以構成一個擴展網絡,稱為擴展服務集(ESS)網絡,一個ESS網絡內部的STA可以互相通信,是采用相同的SSID的多個BSS形成的更大規模的虛擬BSS。連接BSS的組件稱為分布式系統(Distribution System,DS)。
     3)SSID

     服務集的標識,在同一SS內的所有STA和AP必須具有相同的SSID,否則無法進行通信。

     SSID是一個ESS的網絡標識(如:TP_Link_1201),BSSID是一個BSS的標識,BSSID實際上就是AP的MAC地址,用來標識AP管理的BSS,在同一個AP內BSSID和SSID一一映射。在一個ESS內SSID是相同的,但對於ESS內的每個AP與之對應的BSSID是不相同的。如果一個AP可以同時支持多個SSID的話,則AP會分配不同的BSSID來對應這些SSID。

     BSSID(MAC)<---->SSID

 

6. AP種類

FAT AP和FIT AP比較如下圖所示:

 

7. 無線接入過程三個階段
      STA(工作站)啟動初始化、開始正式使用AP傳送數據幀前,要經過三個階段才能夠接入(802.11MAC層負責客戶端與AP之間的通訊,功能包括掃描、接入、認證、加密、漫游和同步等功能):
      1)掃描階段(SCAN)
      2)認證階段 (Authentication)
      3)關聯(Association)

7.1 Scanning

       802.11 MAC 使用Scanning來搜索AP,STA搜索並連接一個AP,當STA漫游時尋找連接一個新的AP,STA會在在每個可用的信道上進行搜索。
       1)Passive Scanning(特點:找到時間較長,但STA節電)
            通過偵聽AP定期發送的Beacon幀來發現網絡,該幀提供了AP及所在BSS相關信息:“我在這里”…
       2)Active Scanning  (特點:能迅速找到)

            STA依次在13個信道發出Probe Request幀,尋找與STA所屬有相同SSID的AP,若找不到相同SSID的AP,則一直掃描下去..

7.2 Authentication

     當STA找到與其有相同SSID的AP,在SSID匹配的AP中,根據收到的AP信號強度,選擇一個信號最強的AP,然后進入認證階段。只有身份認證通過的站點才能進行無線接入訪問。AP提供如下認證方法:
     1)開放系統身份認證(open-system authentication)
     2)共享密鑰認證(shared-key authentication)
     3)WPA PSK認證( Pre-shared key)
     4)802.1X EAP認證

7.3 Association

   當AP向STA返回認證響應信息,身份認證獲得通過后,進入關聯階段。
    1) STA向AP發送關聯請求
    2) AP 向STA返回關聯響應
    至此,接入過程才完成,STA初始化完畢,可以開始向AP傳送數據幀。

 7.4 認證和關聯過程

7.5 漫游過程

參考:WLAN基礎知識


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