WiFi基础知识解析

一、WiFi相关基础概念

1、什么是wifi 

      我们看一下百度百科是如何定义的：

      Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信 。[1]  无线保真是一个无线 络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线 路产品之间的互通性。有人把使用IEEE 802.11系列协议的局域 就称为无线保真。甚至把无线保真等同于无线 际 路（Wi-Fi是WLAN的重要组成部分）。

      wifi 英文全称是WIreless-FIdelity，翻译成中文就是无线保真，英文简称WiFi。

2、什么是wlan

      无线局域 络英文全名：Wireless Local Area Networks；简写为： WLAN。它是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency； RF）的技术，使用电磁波，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域 络，在空中进行通信连接；该技术的出现绝不是用来取代有线局域 络，而是用来弥补有线局域 络之不足，以达到 络延伸之目的，使得无线局域 络能利用简单的存取架构让用户透过它，实现无 线、无距离限制的通畅 络。

      其实很多时候，人们将二者混用，其实wifi是实现wlan的一种技术、wifi是实现wlan的一种技术、wifi是实现wlan的一种技术（蓝牙、wimax等）；

3、无线 VS有线

       无线 络相比有线 络，还是有许多的缺点的：

* 通信双方因为是通过无线进行通信，所以通信之前需要建立连接；而有线 络就直接用线缆连接，不用这个过程了。

* 通信双方通信方式是半双工的通信方式；而有线 络可以是全双工。

* 通信时在 络层以下出错的概率非常高，所以帧的重传概率很大，需要在 络层之下的协议添加重传的机制（不能只依赖上面TCP/IP的延时等待重传等开销来保证）；而有线 络出错概率非常小，无需在 络层有如此复杂的机制。

* 数据是在无线环境下进行的，所以抓包非常容易，存在安全隐患。

* 因为收发无线信 ，所以功耗较大，对电池来说是一个考验。

* 相对有线 络吞吐量低，这一点正在逐步改善，802.11n协议可以达到600Mbps的吞吐量。

二、IEEE 802.11协议

           IEEE802协议有点大，下面只介绍其中一些概念：

          Ethenet和Wifi采用的协议都属于IEEE 802协议集。其中，Ethenet以802.3协议做为其 络层以下的协议；而Wifi以802.11做为其 络层以下的协议。无论是有线 络，还是无线 络，其 络层以上的部分，基本一样。

1、802.11简介

         IEEE802家族是由一系列局域 络(Local Area Network,LAN)技术规格所组成，802.11属于其中一员。虽然WI-FI使用了802.11的媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY），但是两者并不完全一致。

IEEE802.11协议族成员如下：

a — 工作站(Station)

       具有无线 络接入功能的电子设备（笔记本，手持设备等）.

b — 基站(Access Point)

      802.11 络所使用的帧必须经过转换才能被传到其它不同类型的 络，具有无线至有线桥接功能的设备称为基站(Access Point,AP).此外基站还有其它功能.

c — 无线介质(Wireless Medium)

      802.11标准以无线介质（Wireless medium）在工作站之间传递帧.其所定义的物理层不只一种.

d — 传输系统(Distribution System)

      传输系统是基站间转送帧的骨干 络，通常就称为骨干 络（backbone network）当几部基站串连以覆盖较大区域时，彼此之间必须相互通信，才能够掌握移动式工作站的
行踪。而传输系统(distribution system )属于802.11的逻辑元件，负责将帧（frame）转送至目的地。大多数商用产品，是以桥接引擎（bridging engine）和传输系统介质（distribution system medium）共同组成传输系统.

4、802.11 工作方式     

      802.11定义了两种类型的设备，一种是无线站，通常是通过一台PC机器加上一块无线 络接口卡构成的，另一个称为无线接入点(Access Point, AP)，它的作用是提供无线和有线 络之间的桥接。一个无线接入点通常由一个无线输出口和一个有线的 络接口(802.3接口)构成，桥接软件符合802.1d桥接协议。接入点就像是无线 络的一个无线基站，将多个无线的接入站聚合到有线的 络上。无线的终端可以是802.11PCMCIA卡、PCI接口、ISA接口的，或者是在非计算机终端上的嵌入式设备(例如802.11手机)。

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

2、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 络，称为扩展服务集（ESS） 络，一个ESS 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 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

4、WiFi – 组成结构

      一般架设无线 络的基本配备就是无线 卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享 络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线 络。如果只是几台电脑的对等 ，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线 卡。AP为Access Point简称，一般翻译为“无线访问接入点”，或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域 络的桥梁。有了AP，就像一般有线 络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与 络相连。特别是对于宽带的使用，无线保真更显优势，有线宽带 络(ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线 卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上 。

致谢

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