Wi-Fi 网络结构
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Wi-Fi 的网络结构包括两种模式:基础结构模式(Infrastructure mode)和 自组网模式(Ad Hoc)
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基础结构模式
- 无线网络中设备包括: 至少一个无线接入点(AP),若干个无线终端设备(STA)
- 一个AP和若干个STA组成基本服务集合 (BSS Basic Service Set)
- 两个或者多个基本服务集(BSS)构成扩展服务集 (ESS Extended Service Set)。
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自组网模式
- Ad Hoc (ADaptive Heuristic for Opponent Classification), 是一种、无中心的、自组织无线网络。整个网络没有固定的基础设施,每个节点都是移动的,并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。
- Ad Hoc模式又称为点对点(pear to pear)模式。
- 在Wi-Fi中,Ad Hoc网络相当于独立式基本服务集(IBSS, Independent Basic Service Set)。IBSS由若干终端设备(STA)组成临时性网络,各个STA之间可以直接通信。
无线局域网与以太网的数据交换流程
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无线局域网 -> 以太网
- AP 接收到数据帧后,检查帧的完整性。
- 确认该数据帧是否需要进一步处理,如果需要则进行解密。
- 解密完成后,判断是否数据帧分段,是否需要重组。
- 数据帧重组完成后,封装成Ethernet帧,计算FCS,然后转发到以太网。
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以太网 -> 无线局域网
- AP 接收到Ethernet帧后,确认需要进一步处理。
- 对数据帧进行调度,分段,加密。
- 将数据帧封装成IEEE 802.11帧,计算FCS,然后发送无线局域网中。
IEEE 802.11组件
组件 | 说明 |
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工作站 (STA,Station) | 终端设备,网络最基本的组成部分 |
接入点(AP,Access Point) | 提供无线和有线网络之间的桥接 接入点既有普通站点的身份,又有接入到分配系统的功能 |
无线媒介(Wireless medium) | 空气等作为无线电波传输的媒介 |
基本服务集(BSS,Basic Service Set) | 网络的基本服务单元 最简单的服务集由AP和STA组成,站点可以动态地关联(associate)到基本服务集 – 基础型BSS(Infrastructure BSS) – 独立型BSS(IBSS,Independent BSS) |
分布式系统 ( DS, Distribution System) | 分布式系统用于连接不同的基本服务集 |
扩展服务集(ESS,Extended Service Set) | 由分配系统和基本服务集BSS组成,ESS是逻辑上,并非物理上集合 终端设备加入到某个ESS后,便可从该ESS中的一个BSS漫游到另一个BSS |
关口(Portal) | 逻辑成分,用于将无线局域网和有线局域网联系起来 |
BSSID(BSS Identification) | 每个BSS都有唯一的编号 在Infrastructure BSS中,BSSID就是AP的MAC地址 |
SSID(Service Set Identification) | BSS的网络名,是一个字符串 |
MSSID / MBSSID (Multi-SSID / Multi-BSSID) | 一个AP可以在逻辑上创建多个虚拟AP(Virtual AP),但它们仍工作在同一个硬件平台上,Virtual AP在MAC层模拟物理AP的功能 AP通过MSSID和MBSSID,让STA以不同的安全认证和加密方式连接网络 |
IEEE 802.11 服务
- 属于分配系统的5种服务:关联(Association),重新关联(Reassociation),取消关联(Diassociation),分配(Distribution),集成(Integration)。
- 属于站点的4种服务:鉴权(Authentication),结束鉴权(Deauthentication),隐私(Confidentiality), MAC数据传输(MSDU delivery)。
类型 | 说明 |
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分布式(Distribution) | 决定帧的目的地地址 |
整合(Integration) | 将数据帧传到 IEEE 802.11外的其他网络 |
关联(Association) | STA与AP进行关联,建立连接 |
重新关联(Reassociation) | STA与AP重新关联,建立连接 |
取消关联(Disassociation) | 将STA从网络中移除 |
身份验证(Authentication) | STA与AP在关联之前, 进行身份认证,鉴权 |
解除身份验证(Deauthentication) | 终止身份认证,结束鉴权 |
机密性(Confidentiality) | 加密数据,防止窃听 |
MSDU (MAC Service Data Unit) | 将数据从发送端传输到接收端 |
传输功率控制(Transmit Power Control TPC) | 降低STA的功率,减少干扰 |
动态频率选择(Dynamic Frequency Selection DFS) | AP选择传输信道,避免在5GHz频段干扰雷达 |
IEEE 802.11 服务分类
- 数据传输服务
类型 | 说明 |
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Distribution Service | 分布式服务(无线网络间各终端的数据传输) |
Integration Service | 整合服务(无线网络与有线网络间的数据传输) |
Association | 关联 |
Reassociation | 重新关联(在ESS中移动时,发生重新关联) |
Disassociation | 取消关联 |
- 访问控制和数据机密性服务
类型 | 说明 |
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Access Control | 访问控制,包括鉴权(Authentication),取消鉴权(Deauthentication) |
Confidentiality | 私密性,包括WEP,TKIP,CCMP等数据加密算法 |
- 频谱管理服务
类型 | 说明 |
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TPC | 传输功率控制(Transmit Power Control),根据功率选择不同的AP进行关联,根据传输过程中的损耗,自动调整功率 |
DFS | 动态频率选择(Dynamic Frequency Selection),根据设备支持的信道,选择合适信道的AP进行关联 |
- QoS服务和时间同步管理
类型 | 说明 |
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Qos | 服务质量保证(Qualtity of Service) ,针对音视频等实时性要求较高的数据传输 |
TSF | 时间同步(Timing Synchronization Function),针对同步性要求较高的场合 |
- 无线电测量服务
类型 | 说明 |
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Radio Measurement | 提供查询当前信道的无线电相关信息,获取AP信息 |
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