哈工大計算機網(wǎng)絡(luò)課程局域網(wǎng)詳解之：無線局域網(wǎng)

IEEE 802.11無線局域網(wǎng)

wifi是IEEE 802.11這樣一個系列標(biāo)準(zhǔn)所定義的無線局域網(wǎng)。作為802.11局域網(wǎng)來說，實際上存在很多版本：

• 802.11b

  • 2.4-2.5GHz免費頻段（unliebensed spectrum）
  • 最高速率：11Mbps
  • 物理層采用直接序列擴頻（DSSS）技術(shù)。所有主機使用相同的碼片序列。

• 802.11a

  • 5-6G頻段
  • 最高速率：54Mbps

• 802.11g

  • 2.4-2.5GHz頻段
  • 最高速率：54Mbps

• 802.11n（多天線MIMO）

  • 2.4-2.5GHz頻段
  • 最高速率：600Mbps

雖然有多個802.11的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，但是作為802.11無線局域網(wǎng)在鏈路層解決介質(zhì)訪問控制時，都使用CSMA/CA多路訪問控制協(xié)議。 并且，802.11無線局域網(wǎng)在組網(wǎng)過程中都支持兩種類型的網(wǎng)絡(luò)模式：

• 基礎(chǔ)設(shè)施模式（基站模式）

  所有的無線主機都是通過無線方式與基站通信，基站通常再利用有線的方式連接到現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)上去，比如Internet網(wǎng)絡(luò)。

• 特定網(wǎng)模式（自組網(wǎng)模式）

  在自組網(wǎng)模式中，網(wǎng)絡(luò)中沒有基站，都是一些無線主機，在一定區(qū)域內(nèi)動態(tài)的構(gòu)成區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)。

下表給出了802.11局域網(wǎng)各種標(biāo)準(zhǔn)的特性，可供參考：

802.11體系結(jié)構(gòu)

上面的體系結(jié)構(gòu)示意圖，就是典型的802.11基礎(chǔ)設(shè)施模型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也是大家平時接觸的無線局域網(wǎng)最典型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在這個結(jié)構(gòu)中，可以看到這樣幾部分：

• 無線主機與基站通信

  • 基站（base station）= 訪問點（access point - AP）
  • 作為基站，可以進一步的連接到集線器、交換機或路由器上，從而進一步連接到Internet網(wǎng)絡(luò)上。

• 在每一個基站的覆蓋范圍內(nèi)，這些無線主機都可以跟該基站進行連接，通過基站進行通信。這個覆蓋范圍，通常稱為一個基本服務(wù)集BSS（Basic Service Set），也稱為單元（cell）。

  • 基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)模式：一個基本服務(wù)集包含AP:基站和無線主機。

  • 自組網(wǎng)模式：一個基本服務(wù)集只包含主機。

802.11：信道與AP關(guān)聯(lián)

接下來我們繼續(xù)看一下，802.11無線局域網(wǎng)中的主機是如何與AP進行關(guān)聯(lián)的，以及如何使用它所占用的頻率帶寬。

以802.11b標(biāo)準(zhǔn)為例，它使用的頻帶是2.4-2.482GHz，在這個頻段中，頻譜被劃分為11個不同頻率的信道。

• 作為AP，每個AP在運行時在這個11個不同頻率的信道中選擇（或由網(wǎng)絡(luò)管理員指定）一個頻率來工作。

• 由于在實際網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成中，有很多距離相近的AP存在，而這些AP的頻率選擇并沒有一個硬性的標(biāo)準(zhǔn)來約束，因此很有可能出現(xiàn)，相鄰的兩個AP之間所選擇的頻率相同或相鄰。因此，在802.11無線局域網(wǎng)中，一定會存在一些干擾問題

任何一個主機，在802.11無線局域網(wǎng)中，要想進行通信，必須要與某個AP進行關(guān)聯(lián)。 關(guān)聯(lián)過程大致如下：

• 任何一個主機都可以通過掃描這11個信道，來探測有哪些AP工作在這些信道上。事實上不管是哪個AP，只要在某一信道上工作的話，就會在相應(yīng)的信道上定期發(fā)送或廣播一個叫信標(biāo)（beacon）幀。這個信標(biāo)幀里就包含了這個AP所屬的服務(wù)集標(biāo)識符-SSID，以及這個AP的MAC地址。監(jiān)聽包含AP名稱（服務(wù)集標(biāo)識符-SSID）和MAC地址的信標(biāo)（beacon）幀。

• 選擇一個AP關(guān)聯(lián)

  因此作為某一個主機，可能在某個地點可以搜索到多個AP（比如打開Wi-Fi，可以看到有很多個Wi-Fi可以連接）。這種情況下，主機可以手動選擇一個AP，也可以讓系統(tǒng)自動選擇AP（比如wifi自動連接）。當(dāng)主機選定一個AP之后，就會與該AP進行關(guān)聯(lián)。

• 身份認(rèn)證

  提供認(rèn)證信息，比如用戶名或密碼，通過認(rèn)證后，才能成功進行關(guān)聯(lián)。

• 典型場景：運行DHCP獲取IP地址

  在現(xiàn)在Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，主機關(guān)聯(lián)AP之后，通常還會利用DHCP協(xié)議來動態(tài)獲取IP地址信息，完成主機的IP地址配置后，才真正地可以進行網(wǎng)絡(luò)通信。

在主機與AP關(guān)聯(lián)時，可以分為兩種模式：被動掃描與主動掃描

被動掃描：

• 各AP發(fā)送信標(biāo)幀
• 主機（H1）向選擇的AP發(fā)送關(guān)聯(lián)請求幀
• AP向主機（H1發(fā)送關(guān)聯(lián)響應(yīng)幀）
  

主動掃描：

• 主機（H1）主動廣播探測請求幀（Probe Request Frame）
• AP發(fā)送探測響應(yīng)幀（Probe Response Frame）
• 主機（H1）向選擇的AP發(fā)送關(guān)聯(lián)請求幀
• AP向主機（H1）發(fā)送關(guān)聯(lián)響應(yīng)幀

文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-613669.html

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