Wifi驱动开发-学习笔记（一）

一.WIFI基本概念

1.什么是wifi

这个就不多去解释了吧。

2.什么是wlan

wlan又称为无线网络局域网，是相当便利的数据传输系统，它利用射频（RF）技术，通过使用电磁波构成局域网络，在空中进行通信连接。该技术很好地弥补了有线网络地不足之处，让网络通信变得轻巧可靠。

3.为什么无线网暂时取代不了有线网

1.无线通信是半双工通信，有线通信是全双工。
2.通信时，在网络层以下的出错率比较高。
3.数据在无线环境下进行，抓包就变得相当容易。此时存在信息的安全隐患。
4.功耗比较大，比较耗电。

二.IEEE 802.11协议

Wifi采用的协议属于IEEE 802.11协议族，由于该协议体系比较庞大，加之本人能力有限，这里不对该协议的内容进行展开介绍。在这里我对于802.11b，802.11网络包含的实体元件以及它的工作方式进行简单的扫盲。

1.什么是802.11b

IEEE802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz，传送速度为11Mbit/s。IEEE802.11b是所有无线局域网标准中最著名，也是普及最广的标准。它有时也被错误地标为Wi-Fi。实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。在2.4-GHz-ISM频段共有14个频宽为22MHz的频道可供使用。IEEE802.11b的后继标准是IEEE802.11g，其传送速度为54Mbit/s。

2.802.11网络所包含的实体原件

（1）工作站(Station)
手机，笔记本，这种支持网络接入的电子设备就叫工作站。
（2）基站(Access Point)
802.11网络所使用的帧必须经过转换才能被传到其它不同类型的网络，具有无线至有线桥接功能的设备称为基站(Access Point,AP)
（3）无线介质(Wireless Medium)
在802.11标准中，工作站之间用来传递帧数据的媒介就叫做无线介质。
（4）传输系统(Distribution System)
当几部基站之间需要串联，来覆盖比较大的区域时，就需要互相传递数据。传输系统用于基站之间传输帧数据，又称为骨干网络。

3.802.11的工作方式

802.11定义了两种类型的设备，一种叫做无线站，通常通过在PC机里面装一个无线网卡来实现。另一种称为无线接入点，它可以提供有线网络和无线网络之间的桥接。它由一个无线输出口和一个有线网络接口构成。接入点就像无线网络的一个无线基站，将多个无线接入聚集到有线网络上。
802.11的数据链路层由两个之层构成，逻辑链路层LLC(Logic Link Control)和媒体控制层MAC(Media Access Control)。802.11使用和802.2完全相同的LLC之层和802协议中的48位MAC地址，这使得无线和有线之间的桥接非常方便。但是MAC地址只对无线局域网唯一。
802.11的MAC和802.3协议的MAC非常相似，都是在一个共享媒体之上支持多个用户共享资源，由发送者在发送数据前先进行网络的可用性。在802.3协议中，是由一种称为CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的协议来完成调节，这个协议解决了在Ethernet上的各个工作站如何在线缆上进行传输的问题，利用它检测和避免当两个或两个以上的网络设备需要进行数据传送时网络上的冲突。在802.11无线局域网协议中，冲突的检测存在一定的问题，这个问题称为"Near/Far"现象，这是由于要检测冲突，设备必须能够一边接受数据信号一边传送数据信号，而这在无线系统中是无法办到的。

三.WiFi相关知识进阶

1.频谱划分

WiFi总共有14个信道，如下图所示：

1）IEEE 802.11b/g标准工作在2.4G频段，频率范围为2.400—2.4835GHz，共83.5M带宽
2）划分为14个子信道
3）每个子信道宽度为22MHz
4）相邻信道的中心频点间隔5MHz
5）相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)
6）整个频段内只有3个（1、6、11）互不干扰信道

2.SSID和BSSID

1）基本服务集（BSS）
基本服务集是802.11 LAN的基本组成模块。能互相进行无线通信的STA可以组成一个BSS（Basic Service Set）。如果一个站移出BSS的覆盖范围，它将不能再与BSS的其它成员通信。
2）扩展服务集（ESS）
多个BSS可以构成一个扩展网络，称为扩展服务集（ESS）网络，一个ESS网络内部的STA可以互相通信，是采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。连接BSS的组件称为分布式系统（Distribution System，DS）。
3）SSID
服务集的标识，在同一SS内的所有STA和AP必须具有相同的SSID，否则无法进行通信
SSID是一个ESS的网络标识(如:TP_Link_1201)，BSSID是一个BSS的标识，BSSID实际上就是AP的MAC地址，用来标识AP管理的BSS，在同一个AP内BSSID和SSID一一映射。在一个ESS内SSID是相同的，但对于ESS内的每个AP与之对应的BSSID是不相同的。如果一个AP可以同时支持多个SSID的话，则AP会分配不同的BSSID来对应这些SSID。
BSSID(MAC)<---->SSID

3.无线接入过程三个阶段

STA（工作站）启动初始化、开始正式使用AP传送数据帧前，要经过三个阶段才能够接入（802.11MAC层负责客户端与AP之间的通讯，功能包括扫描、接入、认证、加密、漫游和同步等功能）：
1）扫描阶段（SCAN）
2）认证阶段 (Authentication)
3）关联（Association）

4.WiFi - 组成结构

一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。AP为Access Point简称，一般翻译为“无线访问接入点”，或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，无线保真更显优势，有线宽带网络(ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。