802.11標準

802.11標準介紹：

IEEE 802.11是現今無線局域網通用的標準，它是由國際電機電子工程學會(IEEE)所定義的無線網絡通信的標準。
其中定義了媒體訪問控制層(MAC層)和物理層。物理層定義了工作在2.4GHz的ISM頻段上的兩種擴頻作調制方式和一種紅外傳輸的方式，總數據傳輸速率設計為2Mbit/s。兩個設備可以自行構建臨時網絡，也可以在基站(Base Station, BS)或者接入點(Access Point，AP)的協調下通信。為了在不同的通訊環境下取得良好的通訊質量，采用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance)硬件溝通方式

註意：在這裏Wi-Fi標準只是8.02.11標準的一種，Wi-Fi標準是建立在802.11標準上的

802.11協議標準的演變過程：

802.11

發布於1997年

速率1Mbps或2Mbps
紅外線傳輸介質（未實現）
無線射頻信號編碼（調制）（radio frequencies）
-Direct-Sequence Spread-Spectrum (DSSS)-----直序擴頻
-Frequency Hopping Spread-Spectrum (FHSS)-----跳頻擴頻
媒體訪問方式-----CSMA/CA c=b+log2 (1+s/n) (載波偵聽多路訪問沖突避免)
-根據算法偵聽一定時長
-發送數據前發包聲明
Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS)

802.11b

Complementary Code Keying (CCK)-----補充代碼鍵
5.5 and 11 Mbit/s
2.4GHz band (2.4GHz - 2.485GHz)
14個重疊的信道channels
每個信道22MHz寬帶
只有三個完全不重疊的信道
美國 -1 to 11 (2.412 GHz - 2.462 GHz)
歐洲 -1 to 13 (2.412 GHz - 2.472 GHz)

日本 -1 to 14 (2.412 GHz - 2.482 GHz)
註意：相鄰兩個無線設備的信道不要重疊，以免造成影響

802.11a
與802.11b幾乎同時發布
-因設備價格問題一直沒有得到廣泛使用?

使用5GHz寬帶
-2.4GHz寬帶幹擾源多（微波、藍牙、無繩電話）
-5HGz頻率有更多寬帶空間，可容納更多不重疊的信道
-Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM)信號調制方法
-正交頻分復用技
更高速率54Mbps，每個信道20MHz寬帶
變頻
-5.15-5.35GHz室內
-5.7-5.8GHz室外

802.11G

2.4GHz
Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM)信號調制方法?

與802.11a速率相同
可全局降速，向後兼容802.11b,並切換為CCK信號調制方法
每個信號20/22MHz寬帶

802.11N

2.4或5 GHz頻率
300Mbps最高600Mbps
Multiple-Input Multiple-Output (MIMO)多進多出通信技術
多天線，多無線電波，獨立收發信號
可以使用40MHz信道帶寬是數據傳輸速率翻倍
全802.11n設備網絡中，可以使用新報文格式，是速率達到最大

每個信道20/40MHz寬帶

802.11協議族：

802委員會下第11組負責開發無線局域網標準
IEEE 802.1 1 The Original WLAN Standard- 1 Mbit/s and 2 Mbit/w,2.4GHz RF andIR

IEEE 802.11 a 54 Mbit/s,5 GHz

IEEE 802.11 b 802.11 Enhancements to Support 5.5 Mbit/s and 11 Mbit/s
IEEE 802.11 c Bridge Operation Procedure

IEEE 802.11 d International (Country to Country) Roaming Extensions
IEEE 802.11 e Quality of Service (Qos),Including Packet Bursting

IEEE 802.11 F Inter -Access Point Protocol

IEEE 802.11 g 54 Mbit/s,2.4 GHz

IEEE 802.11 h Spectrum Managed 802.11 a (5 GHz) for European Compatibility

IEEE 802.11 i Enhanced Security
IEEE 802.11 j Extensions for Japan
IEEE 802.11 k Radio Resource Measurement Enhancements

IEEE 802.11 n Higher Throughput Using Multiple Input,Multiple Ouput(MIMO) Antennas

IEEE 802.11 p Wireless Access for the Vehicular Environment (WAVE)

IEEE 802.11 r Fast BSS Transition (FT)

IEEE 802.11 s Mesh Networking,Extended Service Set (ESS)
IEEE 802.11 T Wireless Performance Prediction (WPP)

IEEE 802.11 u Internetworking with Non -802 Networks (i.e.:Cellular)

IEEE 802.11 v wrieless Network Management
IEEE 802.11 v wrieless Network Management
IEEE 802.11 w Protected Management Frames

IEEE 802.11 y 3650 - 3700 MHz Operation in the US
IEEE 802.11 z Direct Link Setup (DLS) Extensions

IEEE 802.11 zm Maintenance of the Standard

IEEE 802.11 aa Robust Streatming of Audio Video Transport Streams
IEEE 802.11 ac Very High Troughput < 6 GHz

IEEE 802.11 ad Very High Troughput, 60 GHz

IEEE 802.11 ae Qos Management

IEEE 802.11 af TV Whitespace

IEEE 802.11 ah SUb 1 GHz

IEEE 802.11 ai Fast Initial Link Setip

日常使用

IEEE 802.11 - The original WLAN standard
IEEE 802.11 a - UP to 54 Mbit/s on 5 GHz
IEEE 802.11 b - 5.5 Mbit/s and 11 Mbit/s? on 2.4 GHz

IEEE 802.11 g - Up to 54 Mbit/s on 2.4 GHz.Backward compatible with 802.11b
IEEE 802.11 i - Provides enhanced security
IEEE 802.11 n - Provides higher throughput with Multiple Input/Multiple Output (MIMO)

802.11幀類型介紹：

802.11標準定義三種幀類型：
數據幀（Data frame）
控制幀（Control frame）
管理幀 (Management frame）

幀類型是由頭部幀控制，字段中的2字節類型（type）字段和4比特子類型（subtyep）字段標識，表明這三種幀都包含了多個實現不同功能的子類型

數據幀：
數據數據包的作用是用來攜帶更高層次的數據(如IP數據包，ISO7層協議)
發給客服端的數據或者客戶端發送出去的數據都位於數據幀中。數據幀最多可以包含4個地址段，分別標識發送端、接受端、BSSID以及轉發改數據幀的無線路線

控制幀：
控制幀的作用是獲得對信道的控制並幫助設備通過信道傳輸數據。控制幀僅包含幀頭信息，沒有數據載荷。（管理幀負責監督，主要用來加入或退出無線網絡，以及處理接入點之間連接的轉移事宜）

控制: 控制數據包得名於術語"媒體接入控制(Media Access Control, MAC)"，是用來控制對共享媒體(即物理媒介，如光纜)的訪問

1 請求發送(Request To Send，RTS)數據包
2 清除發送(Clear To Send，CTS)數據包

3 ACK確認(RTS/CTS)
4 PS-Poll: 當一部移動工作站從省電模式中蘇醒，便會發送一個 PS-Poll 幀給基站，以取得任何暫存幀
控制幀通常與數據幀搭配使用，負責區域的清空、信道的取得以及載波監聽的維護，並於收到數據時予以正面的應答，借此促進工作站間數據傳輸的可靠性

管理幀：管理幀負責監督，主要用來加入或退出無線網絡，以及處理接入點之間連接的轉移事宜

信標：AP以廣播方式宣告BBS、BBS允許的數據速率。信標以每秒鐘10次的頻率發送BSA中的所有設備。

探測：無線設備可以向所處範圍內的所有AP或指定AP發送探測請求幀 ，以要求AP提供它們的BBS信息。 探測BBS信息的過程稱為主動掃描。

解除和認證幀：無線設備如果要加入某BBS，必須首先向AP發送一個認證請求幀。 如果無線設備希望離開以認證狀態，那麽就可與向AP發送解除認證幀

重點：AP也可以向無線設備發送解除認證幀，以強制設備離開認證狀態！

管理: 管理數據包控制網絡的管理功能

1 信標幀(Beacons): 在無線設備中，定時依次按指定間隔發送的有規律的無線信號(類似心跳包)，主要用於定位和同步使用

2 解除認證(Deauthentication)數據包

3 Probe(request and response)

4 Authenticate(request and response)

5 Associate(request and response)

6 Reassociate(request and response)

7 Dissassociate(notify)

WLAN有以下三種網絡拓撲結構:

1 獨立基本服務集(Independent BSS, IBSS)網絡(也叫ad-hoc網絡)
2 基本服務集(Basic Service Set, BSS)網絡
3 擴展服務集(Extent Service Set, ESS)網絡

AD-HOC

也被稱為Independent Basic Service Set (IBSS)

有至少2個STAs直接通信組成
也稱為peer to peer模式

其中一個STA負責AP的工作
-通過beacon廣播SSID
-對其他STAs進行身份驗證
比如：win7自帶的AD-Hoc組建功能，可以讓我們很方便的在一個小範圍內快速組建"局域網"，聯網打遊戲啥的很方便

AD-Hoc網絡模型：

BSS網絡：

至少包含一個AP和一個STATION，形成一個Basic Service Set (BSS)

對於個人PC來說，使用最多的所謂"無線Wi-Fi"指的就是BSS網絡模式

BSS網絡模型：

ESS網絡：

AP連接到有限網絡，稱為Distribution System (DS)
連接到同一個DS的多個AP形成一個Extend Service Set (ESS)

WIRELESS DISTRIBUTION SYSTEM (WDS)

與有線DS類似，只是通過無線連接的多個AP組成的網絡
Bridging------只有AP間彼此通信
Repeating-----允許所有AP和STA進行通信

MONITOR MODR

Monitor不是一種真的無線模式
但是對無線滲透至關重要
允許無線網卡沒有任何篩選的(802.11包頭)
與有線網絡的混雜模式可以類比
合適的網卡和驅動不但可以monitor，更可以injection

802.11標準及無線網運行模式