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Wi-Fi的工作原理

Wi-Fi的工作原理 百恒物聯(lián) 2019-02-28 4036

Wi-Fi的工作原理


  Wi-Fi的設(shè)置至少需要一個(gè)Access Point(AP)和一個(gè)或一個(gè)以上的client(hi)。AP每100ms將SSID(Service Set Identifier)經(jīng)由Beacons(信號(hào)臺(tái))封包廣播一次,Beacons封包的傳輸速率是1Mb/s,并且長(zhǎng)度相當(dāng)?shù)亩蹋赃@個(gè)廣播動(dòng)作對(duì)網(wǎng)絡(luò)效能的影響不大。因?yàn)閃i-Fi規(guī)定的最低傳輸速率是1Mb/s,所以確保所有的Wi-Fi client端都能收到這個(gè)SSID廣播封包,client可以借此決定是否要和這一個(gè)SSID的AP連線。使用者可以設(shè)定要連線到哪一個(gè)SSID。


  Wi-Fi系統(tǒng)總是對(duì)用戶端開放其連接標(biāo)準(zhǔn),并支持漫游,這就是Wi-Fi的好處。但也意味著,一個(gè)無線適配器有可能在性能上優(yōu)于其他的適配器。由于Wi-Fi通過空氣傳送信號(hào),所以和非交換以太網(wǎng)有相同的特點(diǎn)。

  1、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)


  一個(gè)Wi-Fi聯(lián)接點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)成員和結(jié)構(gòu)包括站點(diǎn)、基本服務(wù)單元、分配系統(tǒng)、接入點(diǎn)、擴(kuò)展服務(wù)單元以及門戶。

  (1)站點(diǎn)(Station),網(wǎng)絡(luò)最基本的組成部分。

  (2)基本服務(wù)單元(Basic Service Set,BSS)。網(wǎng)絡(luò)最基本的服務(wù)單元。最簡(jiǎn)單的服務(wù)單元可以只由兩個(gè)站點(diǎn)組成。站點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)的連接(Associate)到基本服務(wù)單元中。

  (3)分配系統(tǒng)(Distribution System,DS)。分配系統(tǒng)用于連接不同的基本服務(wù)單元。分配系統(tǒng)使用的媒介(Medium)邏輯上和基本服務(wù)單元使用的媒介是截然分開的,盡管它們物理上可能會(huì)是同一個(gè)媒介,如同一個(gè)無線頻段。

  (4)接入點(diǎn)(Access Point,AP)。接入點(diǎn)既有普通站點(diǎn)的身份,又有接入到分配系統(tǒng)的功能。

  (5)擴(kuò)展服務(wù)單元(Extended Service Set,ESS)。由分配系統(tǒng)和基本服務(wù)單元組合而成。這種組合是邏輯上,并非物理上的一不同的基本服務(wù)單元物有可能在地理位置相去甚遠(yuǎn)。分配系統(tǒng)也可以使用各種各樣的技術(shù)。

  (6)門戶(Portal),也是一個(gè)邏輯成分。用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。

  這里有3種媒介,站點(diǎn)使用的無線的媒介、分配系統(tǒng)使用的媒介以及和無線局域網(wǎng)集成一起的其他局域網(wǎng)使用的媒介。物理上它們可能互相重疊。IEEE 802.11只負(fù)責(zé)在站點(diǎn)使用的無線的媒介上的尋址(Addressing)分配系統(tǒng)和其他局域網(wǎng)的尋址不屬無線局域網(wǎng)的范圍。

  IEEE 802.11沒有具體定義分配系統(tǒng),只是定義了分配系統(tǒng)應(yīng)該提供的服務(wù)(Service)。整個(gè)無線局域網(wǎng)定義了9種服務(wù):

  5種服務(wù)屬于分配系統(tǒng)的任務(wù),分別為聯(lián)結(jié)(Association)、結(jié)束聯(lián)結(jié)(Diassociation)、分配(Distribution)、集成(Integration)、再聯(lián)結(jié)(Reassociation)。

  4種服務(wù)屬于站點(diǎn)的任務(wù),分別為鑒權(quán)(Authentication)、結(jié)束鑒權(quán)(Deauthentication)、隱私(Privacy)、MAC數(shù)據(jù)傳輸(MSDU Delivery)。

  2、Wi-Fi組建方法


  Wi-Fi是由無線訪問節(jié)點(diǎn)(Access Point,AP)和無線網(wǎng)啊組成的無線網(wǎng)絡(luò)。一般架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)的基本配備就是無線網(wǎng)卡及一臺(tái)AP,如此便能以無線的模式,配合既有的有限架構(gòu)來分享網(wǎng)絡(luò)資源,架設(shè)費(fèi)用和復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。如果只是幾臺(tái)計(jì)算機(jī)的對(duì)等網(wǎng),也可不要AP,只需要每臺(tái)計(jì)算機(jī)配備無線網(wǎng)卡。AP主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線局域網(wǎng)絡(luò)的橋梁。有了AP,就像一般有線網(wǎng)絡(luò)的Hub一般,無線工作站可以快速且輕易地與網(wǎng)絡(luò)相連。特別是對(duì)于寬帶的使用,Wi-Fi更顯優(yōu)勢(shì),有線寬帶網(wǎng)絡(luò)(ADSL、小區(qū)LAN等)到戶后,連接到一個(gè)AP,然后在計(jì)算機(jī)中安裝一塊無線網(wǎng)卡即可。普通的家庭有一個(gè)AP已經(jīng)足夠,甚至用戶的鄰里得到授權(quán)后,則無需增加端口,也能以共享的方式上網(wǎng)。

  在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完備的情況下,IEEE 802.11b的真實(shí)工作距離可以達(dá)到100m以上,而且解決了高速移動(dòng)時(shí)數(shù)據(jù)的糾錯(cuò)問題、誤碼問題,Wi-Fi設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與基站之間的切換和安全認(rèn)證都得到了很好的解決。

  3、Wi-Fi認(rèn)證


  目前Wi-Fi聯(lián)盟所公布的認(rèn)證種類如下。

  (1)WPA/WPA2:WPA/WPA2是基于IEEE 802.11a、802.11b、802.11g的單模、雙模或雙頻的產(chǎn)品所建立的測(cè)試程序。內(nèi)容包含通信協(xié)定的驗(yàn)證、無線網(wǎng)絡(luò)安全性機(jī)制的驗(yàn)證,以及網(wǎng)絡(luò)傳輸表現(xiàn)與相容性測(cè)試。

  (2)WMM(Wi-Fi MultiMedia):當(dāng)影音多媒體透過無線網(wǎng)絡(luò)的傳遞時(shí),要如何驗(yàn)證其帶寬保證的機(jī)制是否正常運(yùn)作在不同的無線網(wǎng)絡(luò)裝置及不同的安全性設(shè)定上是WMM測(cè)試的目的。

  (3)WMM Power Save:在影音多媒體透過無線網(wǎng)絡(luò)的傳遞時(shí),如何透過管理無線網(wǎng)絡(luò)裝置的待命時(shí)間來延長(zhǎng)電池壽命,并且不影響其功能性,可以透過WMM Power Save的測(cè)試來驗(yàn)證。

  (4)WPS(Wi-Fi Protected Setup):這是一個(gè)2007年年初才發(fā)布的認(rèn)證,目的是讓消費(fèi)者可以透過更簡(jiǎn)單的方式來設(shè)定無線網(wǎng)絡(luò)裝置,并且保證有一定的安全性。目前,WPS允許透過Pin Input Config(PIN)、Push Button Config(PBC)、USB Flash Drive Config(UFD)以及Near Field Communication Contactless Token Config(NFC)方式來設(shè)定無線網(wǎng)絡(luò)裝置。

  (5)ASD(Application Specific Device):這是針對(duì)除了無線網(wǎng)絡(luò)存取點(diǎn)(Access Point)及站臺(tái)(Station)之外其他有特殊應(yīng)用的無線網(wǎng)絡(luò)裝置,例如,DVD播放器、投影機(jī)、打印機(jī)等。

  (6)CWG(Converged Wireless Group):主要是針對(duì)Wi-Fi mobile Converged Devices的RF部分測(cè)量的測(cè)試程序。
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