wifi的基础知识及原理2

Posted 2020-10-17 彭

1、2.4GHz中国信道划分

 2. SSID和BSSID

     1）基本服务集（BSS）（能够进行通信的sta-工作站，组成的）

     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（SSID号和密码，也是就WiFi的账号和密码。）

     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（access points）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。

     BSSID(MAC)<---->SSID

 

3. AP种类

FAT AP和FIT AP比较如下图所示：

4. 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）

4.1 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..

4.2 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

4.3 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。

 4.4 认证和关联过程

4.5 漫游过程

 

注意：

802.11 MAC 层函数

 802.11 MAC 功能，特别是和基础架构无线站点相关的内容：

• 扫描 ： 802.11 标准定义了被动和主动扫描，也就是说，一个 radio NIC 可以搜索 AP 。被动扫描是强制的，每个 NIC 搜索单独的信道来发现最好的信号。 AP 定期的发送 beacon ， radio NIC 在扫描的时候接收此beacon 并记录相应的信号强度。 beacon 中包含了 AP 的相关信息，如服务集标识符（ SSID ）、支持的速率等。 Radio NIC 可以使用这些信息和信号强度来比较 AP 并决定使用哪个 AP 。可选的主动扫描是类似的，除了 radio NIC 通过广播 rpobe 帧来初始化过程，而在区域内的 AP 则通过探测响应回复此报文。主动扫描使得 radio NIC 不需要经过一个 beacon 传输时间而直接从 AP 获取响应。尽管如此，问题在于主动扫描为网络增加了额外的开销，因为额外的探测和探测响应报文的传输开销。
• 认证 ：认证实际上就是提供证明的过程， 802.11 标准中指定了两种形式的认证：开放系统认证和共享密钥认证。开放系统认证是强制的，包含了两个步骤：一个 radio NIC 首先通过发送认证请求帧到 AP 来初始化此过程， AP 则在响应帧的 Status COde 中设置同意或者拒绝的信息。共享密钥认证是可选的，包含了四个步骤。这是基于 WEP 密钥的认证方式。 Radio NIC 首先发送认证请求帧到 AP 上， AP 然后在响应帧中包含挑战码。 NIC 使用 WEP 密钥对此挑战码进行加密并发送到 AP 上， AP 将此密钥解密并与原来的挑战码进行比较。如果结果相同，则 AP 认为 NIC 有着同样的密钥。 AP 通过发送认证成功或者失败的帧来完成此过程。
• 关联 ：一旦认证成功， NIC 在发送数据帧之前必须要和此 AP 关联。关联对于 NIC 和 AP 之间的信息同步是必要的，如支持的数据传输速率。 NIC 通过发送关联请求来初始化此过程，其中包含了 SSID 和支持的速率等信息。 AP 通过关联响应帧来响应此报文，其中包含关联的 ID 以及 AP 的其他信息。一旦 NIC 和 AP 完成关联过程，双方就可以互相发送数据帧了。