一、IEEE 802.11的定义
IEEE 802.11是由IEEE(电气和电子工程师协会)为无线局域网制定的第一个版本,定义了无线网络通信的标准,它对应于OSI模型中的物理层
和数据链路层
的介质访问控制(MAC)两层。
数据链路层分为两个子层,分别是LLC(逻辑链路控制层)和MAC(介质访问控制),前者与硬件无关,实现流量控制功能,而媒体接入控制层提供硬件和LLC层的接口。
二、IEEE 802.11系列标准
IEEE 802.11系列标准如下表:
标准 | 数据传输速率 | 主要技术 |
---|---|---|
IEEE 802.11 | 1Mb/s和2Mb/s | DBPSK、DQPSK |
IEEE 802.11a | 54Mb/s | OFDM调制技术 |
IEEE 802.11b | 11Mb/s | CCK技术 |
IEEE 802.11g | 54Mb/s | OFDM调制技术 |
IEEE 802.11n | 300~600Mb/s | MIMO(多入多出)与OFDM调制技术 |
IEEE 802.11标准运行在2.4GHz频段,而IEEE 802.11g标准运行在ISM 2.4GHz频段。另外,IEEE 820.11n支持双频段,它兼容IEEE 802.11a与IEEE 820.11b两种标准,在2.4GHz和5GHz频段下可工作,其中IEEE 802.11a的工作频段为5GHz,而IEEE 802.11b的工作频段为2.4GHz。
标准 | 工作频段 |
---|---|
IEEE 802.11 | 2.4GHz |
IEEE 802.11a | 5GHz |
IEEE 802.11b | 2.4GHz |
IEEE 802.11g | ISM 2.4GHz |
IEEE 802.11n | 2.4GHz和5GHz |
IEEE 820.11b/g/n采用的共同工作频段为2.4GHz。
三、IEEE 802.11的两种工作模式
IEEE 802.11定义了无线局域网的两种工作模式,分别是基础设施网络模式
(Infrastructure模式)和自主网络模式
(Ad-hoc模式)。
Infrastructure模式是常见的工作模式,无线终端(计算机、手机、传真等)通过接入点上网,这里的接入点可以是有线方式(以太网接口)和无线方式(无线信号),该模式适用于大型无线网络
、安全可靠的场景,例如企业园区、学校等。而Ad-hoc模式不需要固定的基础设备,较为特殊,通常用于小型无线网络
,且网络结构简单,但缺点是传输速率以及稳定性低,其无线网络的覆盖范围较小,且安全性也没有基础设施网络模式高。
以上两种工作模式没有绝对的哪种最好,而在实际场景中需根据需求来选择合适的工作模式来配置。
四、CDMA/CA协议
(一)CDMA/CA协议的定义
IEEE 802.11中采用了类似于CSMA/CD协议的CDMA/CA协议,是解决多路访问冲突的一种协议,采用该协议而不采用CSMA/CD协议的原因是可以减少碰撞
和解决隐蔽终端问题
。
载波监听多路访问/冲突检测协议(CSMA/CD)是一种争用型介质访问控制协议,它是介质访问子层协议,可以利用多种监听算法来减小发送冲突的概率,其原理是发送前先监听信道是否空闲,若空闲,则立即发送数据,然后边发送边继续监听,若监听到冲突,则立即停止发送数据,等待一段随机时间后再重新尝试。
解决减小碰撞的方法是设置帧间隔(IFS)
,它指的是两个连续帧的时间间隔,通过隔开保证传输的正确性。另外,在IEEE 802.11中规定了三种常用的IFS,如下:
名称 | 长度 | 优先级 |
---|---|---|
SIFS(短帧间间隔) | 最短 | 高 |
PIFS(点协调帧间间隔) | 适中 | 中 |
DIFS(分布协调功能帧间间隔) | 最长 | 低 |
(二)CDMA/CA协议的过程
1、监听窗口机制
当站点有数据需要传输时,会监听信道是否空闲,等待一段时间DIFS后再发送数据。若信道忙,则暂停运行退避计时算法。
2、接收端确认
若接收端正确收到此帧,则经过一段时间间隔后,向发送端发送确认帧ACK。
3、发送端响应
发送端收到ACK帧,确定数据正确传输,在经历一段时间间隔后,再发送数据。
五、AC与AP
(一)接入控制器AC
接入控制器(AC)是一种网络设备,它集中管理多个无线接入点(AP),汇聚AP的数据并连接至Internet,从而实现对整个无线网络的配置、认证、访问和管理。
(二)无线接入点AP
无线接入点(AP),也称为无线网关,为用户提供无线接入,即使用无线网络。AP有以太网接口,作为桥梁将有线网络与无线网络连接,它将无线信号传播和扩展,从而使无线网络接入以太网。每个AP的初始标志是由SSID来区别的。
另外,通过带有POE功能的交换机,可实现无线IP的接入和供电,将其设置为AP模式,实现无线网络的扩展和覆盖。例如,企业园区外要求部署AP,但园区外无法支持外接电源,这种情况可以采用POE技术供电,在为一些基于IP的终端设备传输信息的同时,还能通过交换机的以太口为AP设备提供直流供电。文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-792007.html
六、无线网络安全
无线网络加密的方式有三种WEP
、WPA/WPA2
、WPA-PSK/WPA2-PSK
,其中WPA-PSK/WPA2-PSK的安全性最好,它采用的是TKIP(临时密钥完整性协议)和AES(高级加密标准)进行加密,而现在常用后两者来加密无线网络,WEP已经被淘汰。
WPA(Wi-Fi保护接入)是在研究WEP的缺点上提出的,通过加强生成加密密钥的算法等以及结合IEEE 802.1x实现访问控制,使得无线网络更加安全。另外,WPA是IEEE 802.11i标准的子集。WPA-PSK/WPA2-PSK都是使用TKIP和AES加密将无线设备与接入点连接。另外,WPA-PSK中WPA后面的PSK代表用于家庭和小型办公室无线网络,所以有的也将WPA-PSK称为WPA-Personal(个人)。
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