當今時代，WIFI技術已經深深的融入我們的生活，我們時常聽到WIFI，WLAN以及IEEE 802.11等名詞，很多人都將WLAN，Wi-Fi和IEEE 802.11視為同一個概念，而實際上這幾個含義還是存在區(qū)別的。WLAN是更大的一個概念，其包含了 Wi-Fi，或者說IEEE 802.11協(xié)議。

WIFI&WLAN概念：

WLAN：Wireless Local Area Network（無線局域網），是計算機網絡和無線通信技術相結合的產物，是有線網絡的無線化延伸。它以無線多址信道作為傳輸媒介，利用電磁波完成數據交互，實現傳統(tǒng)有線局域網的功能。

Wi-Fi全稱Wireless Fidelity（無線高保真），是Wi-Fi聯(lián)盟制造商的商標，常作為產品進行品牌認證時使用。但是后來人們逐漸習慣用WiFi來稱呼IEEE 802.11標準技術。

WIFI技術的優(yōu)點：

WIFI標準演進：

通信行業(yè)中使用的諸多標準均由 IEEE 定義，例如以太網標準 802.3 和無線局域網的標準 802.11。早在 1990 年，IEEE 就已經成立了 802.11 工作組，該工作組致力于制定無線局域網的相關標準，并在 1997 年發(fā)布了第一個標準 802.11-1997。之后的每4～5 年，802.11 標準就會升級換代一次，如下圖所示。

? 標準的起源（802.11-1997）：擊敗其他標準，成為業(yè)界 WLAN 標準。

? 標準增強（802.11b 和 802.11a）：802.11b 速率達到 11Mbit/s，實現規(guī)模商用 。802.11a 首次在 5GHz 頻段將正交頻分復用 OFDM （ OrthogonalFrequency Division Multiplexing ）技術引入 802.11 標 準 ， 速 率 提 升 至54Mbit/s。

? 標準的擴展與兼容（802.11g）：將 OFDM 技術擴展至 2.4GHz 頻段，同時向前兼容了 802.11b 設備。

? 基于 MIMO-OFDM 的 HT 標準（802.11n）：新增支持 SU-MIMO 和 OFDM 技術，速率達到 600Mbit/s。

? VHT 標準（ 802.11ac ）：新增 支 持 下 行 MU-MIMO ，信 道 帶 寬 最大 支 持160MHz，速率更是達到了 6933.33Mbit/s。

? HE 標準（ 802.11ax ）：首 次 引 入 正 交 頻 分 多 址 OFDMA （ OrthogonalFrequency Division Multiple Access）、上行 MU-MIMO、BSS Coloring 和目標時間喚醒 TWT（Target Wake Time）等技術，進一步提升了高密場景下的吞吐率，速率直接達到 9607.8Mbit/s。

? EHT 標準（802.11be）：在 Wi-Fi 6E 引入 6GHz 新頻譜的基礎上，新增支持多資源單元 MRU（Multi Resource Unit）、多鏈路 Multi-Link 等技術，進一步提升了吞吐率，速率直接達到 46120Mbit/s。

WiFi射頻和信道：

WiFi使用了ISM（Industrial, Scientific, and Medical）無線頻段，頻率范圍是900MHz（工業(yè)：902MHz~928MHz）、2.4GHz（科學：2.4GHz～2.4835GHz）和5GHz（醫(yī)療：5.150GHz～5.350GHz和5.725GHz～5.850GHz），隨著WIFI7的誕生，部分國家已經可以使用6GHz（5925-7125MHz），目前國內還沒有開放6GHz頻段，主要還是是2.4G和5G。

2.4G頻段

支持802.11b/g/n/ac/ax/be

一共14信道，中國使用信道編號為1-13信道

5G頻段

支持802.11a/n/ac/ax/be

中國使用信道編號為36-64及149-165信道

6G頻段

支持802.11a/n/ac/ax/be

中國目前暫未開放

無線信號的傳播損耗及干擾：

自由空間損耗：自由空間距離每增加10倍，信號強度降低20dBm

信號穿透障礙物的損耗（不同頻率會有不同表現，頻率越高，損耗越高）：

WLAN同頻/鄰頻干擾

同頻干擾：工作在相同信道的WLAN設備間的相互干擾?？湛谑撬性O備的公共傳輸媒介，兩個AP之間將根據CSMA/CA原則，進行互相退避，導致大大降低性能；

鄰頻干擾：工作在不同信道的WLAN設備間的干擾。中心頻率不同的WLAN設備之間的發(fā)射頻寬若有重疊部分、也會產生相互影響。

常見的非WLAN干擾源

WLAN常見網絡拓撲結構（BSS/IBSS/ESS）：

? BSS：Basic Service Set（基本服務集），無線網絡的基本服務單元，通常由一個AP和若干STA組成，BSS是WLAN網絡的基本結構。

? IBSS: Independent Basic Service Set(獨立基本服務集)，不需要AP，由若干STA組成。

? ESS：Extend Service Set(擴展服務集)，采用相同的SSID的多個BSS組成的更大規(guī)模的虛擬BSS。

SSID: Service Set Identifier（服務集標識符），無線網絡標識，就是我們通常說的wifi名稱。

DS: distribution system（分布式系統(tǒng)），接入點間轉發(fā)幀的骨干網絡，因此通常稱為骨干網絡。

AP：Access Point（無線接入點/基站），提供無線信號覆蓋，例如：無線路由器、無線網關等。

STA: Station（工作站），接入無線網絡的終端設備，例如：筆記本電腦，手機等終端設備。

WM：無線介質（Wireless Medium），用于在工作站之間傳遞幀，例如：射頻（RF），紅外等。

WiFi Mesh組網（easymesh）:

C

組網過程：Multi-AP Agent通過WPS過程（步驟1)~5)）連接到已上線Agent。

1）待上線Agent，通過其支持bSTA的BSS發(fā)送(Re-)Association Request幀，并聲明此BSS是bSTA；

2）已上線Agent，通過其支持fBSS的BSS響應(Re-)Association Respons幀，并聲明此BSS是fBSS；如果此BSS也支持bBSS，則也同時聲明此BSS支持bBSS

3）待上線Agent的bSTA成功關聯(lián)到已上線Agent的fBSS；并通過bSTA發(fā)送M1消息

4）已上線Agent，通過fBSS響應M8消息，并攜帶bBSS的相關認證信息（SSID andpassphrase）；同時fBSS發(fā)送Deauth幀去認證bSTA

5）待上線Agent，通過bSTA使用M8中攜帶的認證信息關聯(lián)到已上線Agent的bBSS

6）Agent 上線（通過有線連接到Controller或者通過WPS方式關聯(lián)到已上線Agent）后，發(fā)送1905 Topology discovery message，以上報本1905設備信息

WLAN接入認證流程:

通過配網方式獲取SSID和密碼后，設備STA開始接入網絡的流程，一般有四個階段：

掃描

STA發(fā)現無線網絡，有2種方式：被動掃描（AP發(fā)送Beacon幀，STA接收）和主動掃描（STA主動發(fā)送Probe Request幀，AP回應Probe Response幀）。

認證（鏈路認證）

STA和AP間無線鏈路的認證過程，通過了這個認證，才表示STA有資格和AP建立無線鏈路。

關聯(lián)

STA還需要與AP協(xié)商無線鏈路的服務參數，完成無線鏈路的建立。

接入認證

關聯(lián)完畢之后鏈路已經建立，如果我們WiFi沒有設置密碼，就可以直接訪問網絡；如果設置密碼就需要進行接入認證，秘鑰協(xié)商等階段之后才能訪問無線網絡。

實際生活中設置的WiFi的密碼屬于接入認證階段

WLAN接入安全協(xié)議:

WiFi通信協(xié)議概述:

MAC層數據收發(fā)過程:

WiFi MAC層采用RTS/CTS機制來解決隱藏終端問題，如圖：STA1和STA2如果不在信號接收范圍內，它們同時給AP發(fā)送時，會出現碰撞導致出現丟包問題。RTS/CTS機制即在數據發(fā)送前先發(fā)送RTS申請信道，接收端回復CTS確認，然后發(fā)送端再發(fā)送數據，接收端最后回復ACK確認數據收到。其它站點收到RTS/CTS，在帶有的NAV字段標明的時間內不競爭信道。

數據幀發(fā)送過程

RTS：請求發(fā)送(Request To Send )，設備發(fā)送前發(fā)送該幀申請信道發(fā)送權限

CTS：清除發(fā)送(Clear To Send) ，接收端回復該幀允許發(fā)送端發(fā)送

NAV ：網絡分配矢量(Network AllcaTIonVector ) ，RTS/CTS中帶有這個字段，表示它將需要占用多少時間的信道來進行數據的傳送，這個幀包含的時間可以用來定義發(fā)送數據和返問確認幀所需要的時間長度

SIFS：短幀間間隔，SIFS用于最高優(yōu)先級的傳輸場合，例如RTS/CTS以及ACK幀。經過一段SIFS，即可進行高優(yōu)先級的傳輸，媒體即處于忙碌狀態(tài)。

PIFS：PCF幀間間隔，PIFS主要被PCF使用在無競爭操作中，在無競爭時期，有數據待傳的工作站可以等待PIFS后再加以傳送，其優(yōu)先級高于任何競爭式傳輸。——用于AP發(fā)送報文

DIFS：DCF幀間間隔，DIFS是競爭式服務中最短的媒介閑置時間。如果媒介閑置時間長于DIFS，則工作站可以立即對媒體進行訪問。——用于STA發(fā)送報文

EIFS：擴展幀間間隔，EIFS并非固定的時間間隔，只有在幀傳輸出現錯誤時才會用到EIFS

PIFS/DIFS最終體現出的效果：控制幀優(yōu)先于數據幀，AP優(yōu)先于STA

物理層數據收發(fā)過程（PHY）:

載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免機制:CSMA/CA是802.11 網絡通信的核心機制，是多終端共用信道的協(xié)定，也是造成WiFi丟包和時延的理論原罪。全稱Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，即載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免機制。

其基本思想是:每個站在發(fā)送數據前，先偵聽信道上有無其它站正在發(fā)送信息，如果沒有(即信道空閑)，則發(fā)送數據；否則(信道忙)暫不發(fā)送，退避一段時間后再嘗試。

編碼和調制：

MAC層將數據組成幀，通過物理層進行編碼，然后再調制，通過天線形成無線信號發(fā)送出去，接收端則為相反過程。

關于WIFI的基礎知識今天就先分享到這兒，所有內容源于個人整理，當然WIFI的 基礎知識還有很多，預知后續(xù)，且聽下集分享。