本文关于分析wifi网络的基本原理,据
亚洲金融智库2022-06-01日讯:
这里对wifi的802.11协议中比较常见的知识做一个基本的总结和整理,便于后续的学习。因为无线网络中涉及术语很多,并且许多协议都是用英文描述,所以有些地方翻译出来会有歧义,这种情况就直接英文来描述了。主要内容:一、基本概述二、实践基础三、一些原理四、补充五、其它一、基本概述============================1、有线和无线网络 目前有线网络中最著名的是以太网(Ethenet),但是无线网络WLAN是一个很有前景的发展领域,虽然可能不会完全取代以太网,但是它正拥有越来越多的用户,无线网络中最有前景的是Wifi。本文介绍无线网络相关内容。 无线网络相比有线网络,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;而有线网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;而有线网络可以是全双工。 (*)通信时在网络层以下出错的概率非常高,所以帧的重传概率很大,需要在网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);而有线网络出错概率非常小,无需在网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。 (*)因为收发无线信号,所以功耗较大,对电池来说是一个考验。 (*)相对有线网络吞吐量低,这一点正在逐步改善,802.11n协议可以达到600Mbps的吞吐量。2、协议 Ethenet和Wifi采用的协议都属于IEEE 802协议集。其中,Ethenet以802.3协议做为其网络层以下的协议;而Wifi以802.11做为其网络层以下的协议。无论是有线网络,还是无线网络,其网络层以上的部分,基本一样。 这里主要关注的是Wifi网络中相关的内容。Wifi的802.11协议包含许多子部分。其中按照时间顺序发展,主要有: (1)802.11a,1999年9月制定,工作在5gHZ的频率范围(频段宽度325MHZ),最大传输速率54mbps,但当时不是很流行,所以使用的不多。 (2)802.11b,1999年9月制定,时间比802.11a稍晚,工作在2.4g的频率范围(频段宽度83.5MHZ),最大传输速率11mbps。 (3)802.11g,2003年6月制定,工作在2.4gHZ频率范围(频段宽度83.5MHZ),最大传输速率54mbps。 (4)802.11n,2009年才被IEEE批准,在2.4gHZ和5gHZ均可工作,最大的传输速率为600mbps。 这些协议均为无线网络的通信所需的基本协议,最新发展的,一般要比最初的有所改善。 另外值得注意的是,802.11n在MAC层上进行了一些重要的改进,所以导致网络性能有了很大的提升例如: (*)因为传输速率在很大的程度上取决于Channel(信道)的ChannelWidth有多宽,而802.11n中采用了一种技术,可以在传输数据的时候将两个信道合并为一个,再进行传输,极大地提高了传输速率(这又称HT-40,high through)。 (*)802.11n的MIMO(多输入输出)特性,使得两对天线可以在同时同Channel上传输数据,而两者却能够不相互干扰(采用了OFDM特殊的调制技术) 3、术语 讲述之前,我们需要对无线网络中一些常用的术语有所了解。这里先列出一些,后面描述中出现的新的术语,将会在描述中解释。 (*)LAN:即局域网,是路由和主机组成的内部局域网,一般为有线网络。 (*)WAN:即广域网,是外部一个更大的局域网。 (*)WLAN(Wireless LAN,即无线局域网):前面我们说过LAN是局域网,其实大多数指的是有线网络中的局域网,无线网络中的局域网,一般用WLAN。 (*)AP(Access point的简称,即访问点,接入点):是一个无线网络中的特殊节点,通过这个节点,无线网络中的其它类型节点可以和无线网络外部以及内部进行通信。这里,AP和无线路由都在一台设备上(即Cisco E3000)。 (*)Station(工作站):表示连接到无线网络中的设备,这些设备通过AP,可以和内部其它设备或者无线网络外部通信。 (*)Assosiate:连接。如果一个Station想要加入到无线网络中,需要和这个无线网络中的AP关联(即Assosiate)。 (*)SSID:用来标识一个无线网络,后面会详细介绍,我们这里只需了解,每个无线网络都有它自己的SSID。 (*)BSSID:用来标识一个BSS,其格式和MAC地址一样,是48位的地址格式。一般来说,它就是所处的无线接入点的MAC地址。某种程度来说,它的作用和SSID类似,但是SSID是网络的名字,是给人看的,BSSID是给机器看的,BSSID类似MAC地址。 (*)BSS(Basic Service Set):由一组相互通信的工作站组成,是802.11无线网络的基本组件。主要有两种类型的IBSS和基础结构型网络。IBSS又叫ADHOC,组网是临时的,通信方式为Station<->Station,这里不关注这种组网方式;我们关注的基础结构形网络,其通信方式是Station<->AP<->Station,也就是所有无线网络中的设备要想通信,都得经过AP。在无线网络的基础形网络中,最重要的两类设备:AP和Station。 (*)DS(Distributed System):即分布式系统。分布式系统属于802.11逻辑组件,负责将帧转发至目的地址,802.11并未规定其技术细节,大多数商业产品以桥接引擎合分步式系统媒介共同构成分布式系统。分步式系统是接入点之间转发帧的骨干网络,一般是以太网。其实,骨干网络并不是分步系统的全部,而是其媒介。主要有三点:骨干网(例如以太网)、桥接器(具有有线无线两个网络接口的接入点包含它)、属于骨干网上的接入点所管辖的基础性网络的station通信(和外界或者BSS内部的station)必须经过DS、而外部路由只知道station的mac地址,所以也需要通过分布式系统才能知道station的具体位置并且正确送到。分步式系统中的接入点之间必须相互传递与之关联的工作站的信息,这样整个分步式系统才能知道哪个station和哪个ap关联,保证分步式系统正常工作(即转达给正确的station)。分步式系统也可以是使用无线媒介(WDS),不一定一定是以太网。总之,分步式系统骨干网络(例如以太网)做为媒介,连接各个接入点,每个接入点与其内的station可构成BSS,各个接入点中的桥接控制器有到达骨干网络和其内部BSS无线网的接口(类似两个MAC地址),station通信需要通过分布式系统。
在网络的基本的这种原理的话,主要就是一个信号的问题,信号源还有这个发射源,整体来说都不同,然后它这个效果也是不一样的。
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