Wi-Fi 网络结构
Wi-Fi 网络结构
Wi-Fi 的网络结构包括两种模式：基础结构模式（Infrastructure mode）和 自组网模式（Ad Hoc）
基础结构模式
- 无线网络中设备包括： 至少一个无线接入点（AP），若干个无线终端设备（STA）
- 一个AP和若干个STA组成基本服务集合 （BSS Basic Service Set）
- 两个或者多个基本服务集（BSS）构成扩展服务集 (ESS Extended Service Set)。
自组网模式
- Ad Hoc (ADaptive Heuristic for Opponent Classification)， 是一种、无中心的、自组织无线网络。整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。
- Ad Hoc模式又称为点对点（pear to pear）模式。
- 在Wi-Fi中，Ad Hoc网络相当于独立式基本服务集（IBSS， Independent Basic Service Set）。IBSS由若干终端设备（STA）组成临时性网络，各个STA之间可以直接通信。
无线局域网与以太网的数据交换流程
无线局域网 -> 以太网
- AP 接收到数据帧后，检查帧的完整性。
- 确认该数据帧是否需要进一步处理，如果需要则进行解密。
- 解密完成后，判断是否数据帧分段，是否需要重组。
- 数据帧重组完成后，封装成Ethernet帧，计算FCS，然后转发到以太网。
以太网 -> 无线局域网
- AP 接收到Ethernet帧后，确认需要进一步处理。
- 对数据帧进行调度，分段，加密。
- 将数据帧封装成IEEE 802.11帧，计算FCS，然后发送无线局域网中。
IEEE 802.11组件
| 组件 | 说明 |
|---|---|
| 工作站 （STA，Station） | 终端设备，网络最基本的组成部分 |
| 接入点（AP，Access Point） |
提供无线和有线网络之间的桥接 接入点既有普通站点的身份，又有接入到分配系统的功能 |
| 无线媒介（Wireless medium） | 空气等作为无线电波传输的媒介 |
| 基本服务集（BSS，Basic Service Set） |
网络的基本服务单元 最简单的服务集由AP和STA组成，站点可以动态地关联(associate)到基本服务集 - 基础型BSS（Infrastructure BSS） - 独立型BSS（IBSS，Independent BSS） |
| 分布式系统 ( DS, Distribution System) | 分布式系统用于连接不同的基本服务集 |
| 扩展服务集（ESS，Extended Service Set） |
由分配系统和基本服务集BSS组成，ESS是逻辑上，并非物理上集合 终端设备加入到某个ESS后，便可从该ESS中的一个BSS漫游到另一个BSS |
| 关口（Portal） | 逻辑成分，用于将无线局域网和有线局域网联系起来 |
| BSSID（BSS Identification） |
每个BSS都有唯一的编号 在Infrastructure BSS中，BSSID就是AP的MAC地址 |
| SSID（Service Set Identification） | BSS的网络名，是一个字符串 |
| MSSID / MBSSID （Multi-SSID / Multi-BSSID） |
一个AP可以在逻辑上创建多个虚拟AP（Virtual AP），但它们仍工作在同一个硬件平台上，Virtual AP在MAC层模拟物理AP的功能 AP通过MSSID和MBSSID，让STA以不同的安全认证和加密方式连接网络 |
IEEE 802.11 服务
- 属于分配系统的5种服务：关联(Association），重新关联(Reassociation)，取消关联(Diassociation)，分配(Distribution)，集成(Integration)。
- 属于站点的4种服务：鉴权(Authentication)，结束鉴权(Deauthentication)，隐私(Confidentiality)， MAC数据传输(MSDU delivery)。
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| 分布式（Distribution） | 决定帧的目的地地址 |
| 整合（Integration） | 将数据帧传到 IEEE 802.11外的其他网络 |
| 关联（Association） | STA与AP进行关联，建立连接 |
| 重新关联（Reassociation） | STA与AP重新关联，建立连接 |
| 取消关联（Disassociation） | 将STA从网络中移除 |
| 身份验证（Authentication） | STA与AP在关联之前， 进行身份认证，鉴权 |
| 解除身份验证（Deauthentication） | 终止身份认证，结束鉴权 |
| 机密性（Confidentiality） | 加密数据，防止窃听 |
| MSDU （MAC Service Data Unit） | 将数据从发送端传输到接收端 |
| 传输功率控制（Transmit Power Control TPC） | 降低STA的功率，减少干扰 |
| 动态频率选择（Dynamic Frequency Selection DFS） | AP选择传输信道，避免在5GHz频段干扰雷达 |
IEEE 802.11 服务分类
- 数据传输服务
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| Distribution Service | 分布式服务（无线网络间各终端的数据传输） |
| Integration Service | 整合服务（无线网络与有线网络间的数据传输） |
| Association | 关联 |
| Reassociation | 重新关联（在ESS中移动时，发生重新关联） |
| Disassociation | 取消关联 |
- 访问控制和数据机密性服务
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| Access Control | 访问控制，包括鉴权（Authentication），取消鉴权（Deauthentication） |
| Confidentiality | 私密性，包括WEP，TKIP，CCMP等数据加密算法 |
- 频谱管理服务
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| TPC | 传输功率控制（Transmit Power Control），根据功率选择不同的AP进行关联，根据传输过程中的损耗，自动调整功率 |
| DFS | 动态频率选择（Dynamic Frequency Selection），根据设备支持的信道，选择合适信道的AP进行关联 |
- QoS服务和时间同步管理
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| Qos | 服务质量保证（Qualtity of Service） ，针对音视频等实时性要求较高的数据传输 |
| TSF | 时间同步（Timing Synchronization Function），针对同步性要求较高的场合 |
- 无线电测量服务
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| Radio Measurement | 提供查询当前信道的无线电相关信息，获取AP信息 |
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