计算机网络-链路层（4）WiFi:802. 11无线LAN

有几套有关无线LAN 的802. 11标准，包括802.11b、802.11a和802.11g。

802.11g是至今为止最为流行的技术。一些双模式（802.11a/g）和三模式（802.11a/b/g）设备也可供使用。

它们都使用相同的媒体访问协议CSMA/CA，链路层帧使用相同的帧格式，都具有降低传输速率以到达更远距离的能力，都允许基础设施模式和自组织模式两种模式。

• 基础设施模式：配置AP的无线LAN被称作基础设施无线LAN（infrastruclurewireless LAN）。基础设施是指AP+互联AP和一台路由器的有线以太网。
• 自组织模式：站点组合在一起形成一个自组织网络，一个无中心控制、与外部世界无连接的网络。网络由彼此已经发现相互接近且有通信需求的移动设备动态形成，并且在它们所处环境中没有预先存在的网络基础设施。

 

802. 11体系结构的基本构件模块是基本服务集（Basic Service Set，BSS），一个BBS包含一个或多个无线站点和一个在802. 11术语中称为接入点（Access PoinL，AP）的中央基站（base station)。

每个AP被分配了一个服务集标识符（Service Set Identifier，SSID）和一个信道号。

802. 11 运行在2.4-2.4835GHz的频段中。在这85MHz的频段内802.11定义了11个部分重叠的信道，当且仅当两个信道由4个或更多信道隔开时它们才无重叠。

特别是信道1 、6 和11的集合是唯一的3个非重叠信道的集合。

因此，同一个物理网络中可以安装3个802.11b AP并为这些AP分配信道1 、6 和11，然后将每个AP都连接到一台交换机上。

 

每个AP周期性地发送信标帧（beacon frame），每个信标帧包括该AP的SSID和MAC地址。

无线站点为了得知正在发送信标帧的AP，被动扫描（passive scanning)11个信道，找出来自可能位于该区域的AP所发出的信标帧（WiFi丛林中可能有AP在相同的信道传输），随后选择一个AP用于关联，在自身和AP之间创建虚拟线路。

无线主机也能够执行主动扫描（active scanning），向范围内的所有AP广播探测请求帧，AP用一个探测响应帧应答。无线主机在响应的AP中选择某AP与之相关联（仍需要二次请求/响应握手，因为响应的AP不知道主机会选择哪一个进行关联）。

选定与之关联的AP后，无线主机向AP发送一个关联请求帧，并且该AP以一个关联响应帧应答。关联后主机通过关联的AP向该子网发送一个DHCP发现报文，以获取在该AP子网中的一个IP地址。

如果主机移动到了同一子网下的不同BBS，可以让新AP以主机的源地址向交换机发送以太网广播帧。当交换机收到该帧后，更新其转发表，使得主机可以通过新AP到达，从而保持其IP地址和维持正在进行的TCP会话。

为了与特定的AP创建一个关联，无线站点可能要向该AP鉴别自身。802.11无线LAN提供了几种不同的鉴别和接入方法：基于一个站点的MAC地址或者应用用户名和口令以允许其接入一个无线网络。

在两种情况下，AP通常与一个鉴别服务器进行通信，使用一种诸如RADIUS或DIAMETER的协议，在无线终端站和鉴别服务器之间中继信息。

分离鉴别服务器和AP，使得一个鉴别服务器可以服务于多个AP，将鉴别和接入的决定集中到单一服务器，可以降低AP的费用和复杂性。

 

IEEE 802. 11帧：与以太网帧相似，也包括了许多特定用于无线链路的字段

• 帧控制

类型和子类型字段用于区分关联帧、RTS帧、CTS帧、ACK帧、数据帧

到AP和从AP字段用于定义不同地址字段的含义

WEP指示是否使用加密

• 持续期

在数据帧和RTS、CTS帧中均存在，指明传输其数据帧的时间和传输确认的时间

• 序号控制

使用序号可以使接收方区分新传输的帧和以前帧的重传，类似于传输层的序号字段

• 4个6字节地址字段

地址1是要接收该帧的无线站点或AP的MAC地址

地址1是要发送该帧的无线站点或AP的MAC地址

地址3是子网通往其它子网的路由器接口的MAC地址（AP是链路层设备，不能理解IP地址）

地址4：AP在自组织模式中互相转发时使用

• 有效载荷

它通常是由一个IP数据报或者ARP分组组成。

最大长度为2312 字节，但通常小于1500 字节

• 循环冗余校验CRC