Wifi驅動開發-學習筆記（一）

一.WIFI基本概念

1.什麼是wifi

這個就不多去解釋了吧。

2.什麼是wlan

wlan又稱爲無線網絡局域網，是相當便利的數據傳輸系統，它利用射頻（RF）技術，通過使用電磁波構成局域網絡，在空中進行通信連接。該技術很好地彌補了有線網絡地不足之處，讓網絡通信變得輕巧可靠。

3.爲什麼無線網暫時取代不了有線網

1.無線通信是半雙工通信，有線通信是全雙工。
2.通信時，在網絡層以下的出錯率比較高。
3.數據在無線環境下進行，抓包就變得相當容易。此時存在信息的安全隱患。
4.功耗比較大，比較耗電。

二.IEEE 802.11協議

Wifi採用的協議屬於IEEE 802.11協議族，由於該協議體系比較龐大，加之本人能力有限，這裏不對該協議的內容進行展開介紹。在這裏我對於802.11b，802.11網絡包含的實體元件以及它的工作方式進行簡單的掃盲。

1.什麼是802.11b

IEEE802.11b是無線局域網的一個標準。其載波的頻率爲2.4GHz，傳送速度爲11Mbit/s。IEEE802.11b是所有無線局域網標準中最著名，也是普及最廣的標準。它有時也被錯誤地標爲Wi-Fi。實際上Wi-Fi是無線局域網聯盟（WLANA）的一個商標，該商標僅保障使用該商標的商品互相之間可以合作，與標準本身實際上沒有關係。在2.4-GHz-ISM頻段共有14個頻寬爲22MHz的頻道可供使用。IEEE802.11b的後繼標準是IEEE802.11g，其傳送速度爲54Mbit/s。

2.802.11網絡所包含的實體原件

（1）工作站(Station)
手機，筆記本，這種支持網絡接入的電子設備就叫工作站。
（2）基站(Access Point)
802.11網絡所使用的幀必須經過轉換才能被傳到其它不同類型的網絡，具有無線至有線橋接功能的設備稱爲基站(Access Point,AP)
（3）無線介質(Wireless Medium)
在802.11標準中，工作站之間用來傳遞幀數據的媒介就叫做無線介質。
（4）傳輸系統(Distribution System)
當幾部基站之間需要串聯，來覆蓋比較大的區域時，就需要互相傳遞數據。傳輸系統用於基站之間傳輸幀數據，又稱爲骨幹網絡。

3.802.11的工作方式

802.11定義了兩種類型的設備，一種叫做無線站，通常通過在PC機裏面裝一個無線網卡來實現。另一種稱爲無線接入點，它可以提供有線網絡和無線網絡之間的橋接。它由一個無線輸出口和一個有線網絡接口構成。接入點就像無線網絡的一個無線基站，將多個無線接入聚集到有線網絡上。
802.11的數據鏈路層由兩個之層構成，邏輯鏈路層LLC(Logic Link Control)和媒體控制層MAC(Media Access Control)。802.11使用和802.2完全相同的LLC之層和802協議中的48位MAC地址，這使得無線和有線之間的橋接非常方便。但是MAC地址只對無線局域網唯一。
802.11的MAC和802.3協議的MAC非常相似，都是在一個共享媒體之上支持多個用戶共享資源，由發送者在發送數據前先進行網絡的可用性。在802.3協議中，是由一種稱爲CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的協議來完成調節，這個協議解決了在Ethernet上的各個工作站如何在線纜上進行傳輸的問題，利用它檢測和避免當兩個或兩個以上的網絡設備需要進行數據傳送時網絡上的衝突。在802.11無線局域網協議中，衝突的檢測存在一定的問題，這個問題稱爲"Near/Far"現象，這是由於要檢測衝突，設備必須能夠一邊接受數據信號一邊傳送數據信號，而這在無線系統中是無法辦到的。

三.WiFi相關知識進階

1.頻譜劃分

WiFi總共有14個信道，如下圖所示：

1）IEEE 802.11b/g標準工作在2.4G頻段，頻率範圍爲2.400—2.4835GHz，共83.5M帶寬
2）劃分爲14個子信道
3）每個子信道寬度爲22MHz
4）相鄰信道的中心頻點間隔5MHz
5）相鄰的多個信道存在頻率重疊(如1信道與2、3、4、5信道有頻率重疊)
6）整個頻段內只有3個（1、6、11）互不干擾信道

2.SSID和BSSID

1）基本服務集（BSS）
基本服務集是802.11 LAN的基本組成模塊。能互相進行無線通信的STA可以組成一個BSS（Basic Service Set） 。如果一個站移出BSS的覆蓋範圍，它將不能再與BSS的其它成員通信。
2）擴展服務集（ESS）
多個BSS可以構成一個擴展網絡，稱爲擴展服務集（ESS）網絡，一個ESS網絡內部的STA可以互相通信，是採用相同的SSID的多個BSS形成的更大規模的虛擬BSS。連接BSS的組件稱爲分佈式系統（Distribution System，DS）。
3）SSID
服務集的標識，在同一SS內的所有STA和AP必須具有相同的SSID，否則無法進行通信
SSID是一個ESS的網絡標識(如:TP_Link_1201)，BSSID是一個BSS的標識，BSSID實際上就是AP的MAC地址，用來標識AP管理的BSS，在同一個AP內BSSID和SSID一一映射。在一個ESS內SSID是相同的，但對於ESS內的每個AP與之對應的BSSID是不相同的。如果一個AP可以同時支持多個SSID的話，則AP會分配不同的BSSID來對應這些SSID。
BSSID(MAC)<---->SSID

3.無線接入過程三個階段

STA（工作站）啓動初始化、開始正式使用AP傳送數據幀前，要經過三個階段才能夠接入（802.11MAC層負責客戶端與AP之間的通訊，功能包括掃描、接入、認證、加密、漫遊和同步等功能）：
1）掃描階段（SCAN）
2）認證階段 (Authentication)
3）關聯（Association）

4.WiFi - 組成結構

一般架設無線網絡的基本配備就是無線網卡及一臺AP，如此便能以無線的模式，配合既有的有線架構來分享網絡資源，架設費用和複雜程度遠遠低於傳統的有線網絡。如果只是幾臺電腦的對等網，也可不要AP，只需要每臺電腦配備無線網卡。AP爲Access Point簡稱，一般翻譯爲「無線訪問接入點」，或「橋接器」。它主要在媒體存取控制層MAC中扮演無線工作站及有線局域網絡的橋樑。有了AP，就像一般有線網絡的Hub一般，無線工作站可以快速且輕易地與網絡相連。特別是對於寬帶的使用，無線保真更顯優勢，有線寬帶網絡(ADSL、小區LAN等）到戶後，連接到一個AP，然後在電腦中安裝一塊無線網卡即可。普通的家庭有一個AP已經足夠，甚至用戶的鄰里得到授權後，則無需增加端口，也能以共享的方式上網。