什么是 WiFi?WIFI通讯协议原理?和我一起来探讨技术原理( 二 )


什么是 WiFi?WIFI通讯协议原理?和我一起来探讨技术原理

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以上都是 802.11 传输标准,还有一些其它类型的标准 。
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IEEE 802.11nIEEE 802.11n 之前的标准已经不多见了,这里就不介绍了 。IEEE 802.11n,又叫做 WiFi 4,标准在 2009 年制定完成,最大传输速率是 600 Mbit/s,使用 MIMO 多通道技术让传输速率大幅提升 。也能向下兼容 IEEE 802.11a 、IEEE 802.11b 、IEEE 802.11g。
IEEE 802.11acIEEE 802.11ac ,又叫做 WiFi 5 ,有两个版本,分别是:Wave 1 、Wave 2。区别是 Wave 1 使用 80 Mhz 频宽和 SU-MIMO 技术,最大传输速率是 3.46 Gbit/s。而 Wave 2 是使用 160 Mhz 频宽和 DL MU-MIMO 技术,最大传输速率是 6.93 Gbit/s。频带和调制方式等都相同 。
IEEE 802.11axIEEE 802.11ax ,又叫做 WiFi 6 ,标准在 2018 年制定完成,最大传输速率是 9.6 Gbit/s。WiFi 6 同时支持 2.4G 和 5G 频段,完整涵盖低速与高速设备,覆盖范围更远 。支持 WPA 3 安全协议,无线网络更安全 。支持 TWT 技术,能够更省电 。简单的说,就是速度更快、延时更低、容量更低、更安全、更省电 。
6、什么是 WiFi ?WiFi 是基于 IEEE 802.11 标准的、不同厂家为产品的品牌认证 。既然有 IEEE 802.11 标准了,为什么还要有 WiFi 认证?这是因为 IEEE 802.11 正式标准推出的时间周期长,而无线网络发展迅猛,各个厂家等不及正式标准,自己组成了 WiFi 联盟,并完成互联互通的认证 。
实际上,并不是每个 IEEE 802.11 产品都申请了 WiFi 联盟的认证,那么缺少 WiFi 认证的产品,并不一定兼容 WiFi 设备 。但是经过 WiFi 认证的 STA 或 AP 都能无障碍的互联互通 。
在酒店或公共场所中,经常看到 “ 免费 WiFi 上网 ” 的标识,这就表示这里的 AP 已经通过了 WiFi 认证 。除了电脑和手机,家电和游戏机也可以完成 WiFi 认证 。
WiFi 还定义了类似 WPA 这种无线加密的相关标准 。
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7、什么是关联?使用 WLAN 的终端要通过 AP 完成无线连接,才能连接到互联网或有线网络 。
无线终端连接 AP 的过程叫做关联( Association ) 。
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STA 可以和连接不同的 AP,但是同一时刻,只能连接在一个 AP 上 。AP 会定期发送 beacon 帧,STA 根据 beacon 帧的内容,获取 AP 的 SSID 信息、支持的无线传输速率,以及无线信道等信息 。
STA 在关联过程中,会向 AP 发送关联请求数据帧,AP 收到请求后,就向 STA 返回带有状态码的关联响应数据帧 。
STA 会确认 AP 发过来的状态码,如果是 “ successful ”,表示关联成功,如果返回其它信息,表示关联失败 。STA 在收到 “ successful ” 的同时,还会分配一个 Association ID( AID )的识别号 。
WLAN 认证的过程,是在关联过程之前发生的 。
8、数据帧是什么样的?
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IEEE 802.11 的 MAC 数据帧的字段信息如下:
  • Protocol Version :协议版本,表示 IEEE 802.11 协议的版本 。
  • Type :类型,表示数据帧的功能,有控制帧、管理帧、数据帧三种 。
  • Subtype :子类型,每种数据帧都有多个子类型,实现特定的功能 。
  • To DS 和 From DS :DS 是指分布式系统,用与 AP 和关联的 STA 之间传送的数据帧类型 。值为 1 时,表示发送源是 AP,值为 0 时,表示发送源是 STA。
  • More Frag :把上层分组进行分片后,进行发送时使用 。值为 1 时,表示后续存在分片数据帧 。值为 0 时,表示当前数据帧是最后的分片,或不存在分片数据帧 。
  • Retry :表示是否重发数据帧 。值为 1 时,表示再次发送数据帧 。值为 0 时,表示不再发送这个数据帧 。
  • More Data :表示是否存在后续发送的分组 。值为 1 时,表示存在后续分组 。
  • WEP :表示是否进行 WEP 加密 。值为 1 时,表示进行加密 。
  • Order :值为 1 时,表示数据帧严格按照 strictly ordered(发送接收顺无法替换)的标准进行发送 。
IEEE 802.11 的数据帧可分为三类:


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