[转帖]wifi 初学者理论指南

tange

《wifi guy理论指南》
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　　wifi:
　　毫无疑问，这将是我们所遇到的第一个令人费解的词汇。因为是灌水，所以我可以放心的写很多废话，诸如
　　此类的名词解释，后面你可以看到很多。这就是农民和科学家的最大区别，高人们是高屋建甑，我是抛砖引玉，
　　如果大家有什么心得，可以发过来，我会汇集在一起，让知识的点滴汇聚成涓涓细流，并且能够沿着网络流传
　　下去。
　　
　　开始正题。wifi是wireless Lan(WLAN)的别称，在今后，如果你看到Wireless，WLAN，802.11或是wifi
　　的字样，至少在本文的命名空间中，他们都是指得同一个东西，就是IEEE 802.11协议族所定义的用于无线局
　　域网的系列标准及其应用。
　　
　　广义上的WLAN还包括其他几种规范的无线网络应用，例如蓝牙Bluetooth、HomeRF和红外IrDA等等。但是
　　目前来说实用性最好，应用也最广泛的标准还是802.11系列，因此WLAN目前基本上就作为802.11的无线局
　　域网的专有代名词。至于wifi的来源，在1999年时各个厂商为了统一兼容802.11标准的设备而结成了一个
　　标准联盟，称为Wi-Fi Alliance，而wifi这个名词，也是他们为了能够更广泛的为人们接受而创造出的一个
　　商标类名词--继承自Hi-Fi，所以也有人把它称作"无线保真"，不幸的是...本文开始了。
　　
　　标注: Wi-Fi Alliance -->　http://www.wi-fi.org
　　
　　guy:
　　注意，不是gay，呵呵。guy基本上是kids的同义词，就是水许里常用来称谓的"这厮"的意思；因为本文作者
　　不喜欢kids的奶味，而觉得guy更多了些放浪的感觉，所以觉得用这个称谓来更合适些；比如，wlj当年就经
　　常说: demo这厮，又欠我文档......
　　之所以把这个词放出来单独解释，是因为它很大程度上决定了本文的精神；准备好学习本文的，必定是和我一样
　　的菜鸟，所以要做好被高手们嘲笑的准备，希望大家少些急躁，多些耐心，少些郁闷，多些自信，少些功利，
　　多些平淡，咔咔。
　　
　　媒介: 从有线到无线
　　媒介(medium)指的是信号或数据赖以生存或传播的介质。在有线网络里信号是以电平信号或光脉冲的形式进行
　　传播的，我们常见的媒介就称为有线媒介，例如3-5类双绞线(UTP)或光纤。 在无线网络中数据传输的最大特点
　　就是不需要线路支持(废话)，信号是以电磁波的形式在物质实体，空气或真空中传播，但是为了便于理解WLAN的
　　若干技术特点，我们把这些所有的物质都统称为一个逻辑概念: WM (Wireless Medium无线媒介)。
　　
　　数据: 一切皆应有始有终
　　毫无疑问数据在无线网络中的传输过程是本文中最难理解的一部分，假如你毫无无线电射频(RF)和数模转换的
　　基本概念的话。所以这里只好画出一个图，表明数据的流程，以及在网络个部分中的变化。
　　
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　　|　　　应用层　　　 |　　　　　　　　　　　　　　telnet 10.0.0.1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ACCEPT: 0.0.0.0:23
　　|　　　　　　　　　|　　　　　　　　　　　　　　　　　　.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 .
　　--------------------　　　　　　　　　　　　　　　　　　.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 .
　　|　　　表示层　　　 |　　　　　　　　　　　　　　telnet VTY 协议　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　VTY协议
　　|　　　　　　　　　|　　　　　　　　　　　　　　　　　(编码)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 .
　　--------------------　　　　　　　　　　　　　　　　　　.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 .
　　|　　　会话层　　　 |　　　　　　　　　　　　　　　　　　.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 .
　　|　　　　　　　　　|　　　　　　　　　　　　　　　　　　.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 .
　　--------------------　　　　　　　　　　　　　　　　　TCP协议　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 TCP协议
　　|　　　网络层　　　 |　　　　　　　　　　　　　(端口|进程映射/连接任务保持)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (connect 10.0.0.1:23)
　　|　　　　　　　　　|　　　　　　　　　　　　　　　　　　.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 .
　　--------------------　　　　　　　　　　　　　　　　　　.　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 .
　　|　　　传输层　　　 |　　　　　　　　　　　　　　　　　IP协议　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 IP协议
　　|　　　　　　　　　|　　　　　　　　　　　　　　　　　(寻址)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (sendto IP:10.0.0.1)
　　---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
　　|　　　　　　　　　|　　=( LLC子层)=　 |　　　　　　　 802.2 LLC　　　　　　　　　　 |　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ARP协议
　　|　　　　　　　　　|　　　　　　　　　 |　　　　　　　(逻辑链路控制)　　　　　　　　　|　　　　　　　　　　　　　　　　　 (ARP/RARP MAC: 00:90:28:3e:46:0f )
　　8|　　　链路层　　　 |　　=( MAC子层)=　 |　　　　　　　 802.11 MAC　　　　　　　　　　|　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ^
　　0|　　　　　　　　　|　　　　　　　　　 |　　　　　　　(逻辑访问控制)　　　　　　　　　|　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 |
　　2|　　　　　　　　　|　　　　　　　　　 ----------------------------------------------　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　WLAN MAC芯片组
　　.--------------------　　　　　　　　　 ------------------调制解调----------------------　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (调制解调)
　　1|　　　　　　　　　|　　=(PLCP子层)=　　| DSSS　| FHSS　|　IrDA | HR/DSSS |　OFDM　　 |　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　^
　　1|　　　物理层　　　 |　　　　　　　　　 |　　　　(802.11)　　　 |(802.11b) |(802.11b/g)|　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 |
　　*|　　　　　　　　　|　　=(PMD子层 )=　　|============================================ |　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　射频天线
　　--------------------　　　　　　　　 -----------------射频发射-----------------------　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (无线电射频接收)
　　　　　　　　　　　　　　　　 | | | |　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ^ ^ ^ ^
　　　　　　| | | |　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 | | | |
　　　　　　V V V V　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 | | | |
　　　　　　　　　　　　　　 Wireless Medium　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 无线媒介
　　　　--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
　　　　----------------------------------------------------------------电磁波传播-------------------------------------------------------------
　　　　--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

tange

802.11协议: 链路层和物理层<BR>　　假设我们通过无线网络发起一个TCP网络连接的话，首先数据会像正常的有线网络中一样，经过网络上五层的封装，<BR>　　最终到达MAC层。在这里就开始发生一点变化了。<BR>　　<BR>　　前面说过，WLAN的最大特点，就是没有有形介质来连接的，因此WLAN没有边界，也没有路线(物理的)，一切都是<BR>　　由RF的辐射进行传播。而由于RF的传播特性，可能造成波的折射，反射，衍射以及干扰。在这过程之中，有序数据<BR>　　帧的表现就可能会发生错误，丢失或碰撞。因此我们必须使用一种适合RF WM特性的MAC方法来实现逻辑链路控制<BR>　　和访问控制。<BR>　　<BR>　　链路层: LLC子层<BR>　　在802.11标准中，把ISO链路层分作了两部分，其中LLC子层沿用了802.*系列其他网络协议的逻辑链路协议802.2<BR>　　这样的优点就是在LLC层之上就可以兼容其它IEEE 802.*网络的逻辑链路方法，很容易就可以实现WLAN和有线网络<BR>　　的兼容，结合与扩展。<BR>　　<BR>　　链路层: MAC子层<BR>　　而在MAC子层中，则同时使用了两种访问控制方法:<BR>　　CSMA/CA:载波侦听多路访问/碰撞退避；由数据发送方使用，检测媒介载波，并在空闲时发送数据；<BR>　　RTS/CTS:控制分组握手对话；由数据接收方使用，建立虚拟的碰撞退避检测和流量控制方法。<BR>　　<BR>　　注意WLAN采用的CSMA方法是CA(碰撞回避)协议，而非常见的CD(碰撞检测)协议；因为在WM(无线媒介)中进行碰撞<BR>　　检测是相当困难的，所以CSMA/CA协议通过对WM中的能量检测(ED，检测无线电信号强度)/载波检测(CS，检测无线<BR>　　信号数据载波)相结合的方式检测空闲信道，然后采用时间控制帧来检测和控制数据的发送，进行网络载波数据发送<BR>　　令牌的集中控制，实现数据传输的访问控制方法。<BR>　　<BR>　　物理层: PLCP子层和PMD子层<BR>　　一旦确立了谁可以收发数据的协商，下面一个需要讨论的问题就是如何发送。<BR>　　这也是一个和RF传输方式息息相关的问题，在有线网络中我们可以把数字信号编码为二进制的0和1，然后控制电路<BR>　　的高低电平进行传输，在WLAN中当然是行不通的，WLAN中采用了和其他无线数据传输技术类似的方法，现把数字的<BR>　　数据信号调制成模拟的RF信号，然后通过跳频或相移等技术实现频谱的增扩，最后通过RF芯片和天线发送出去。<BR>　　<BR>　　在802.11协议中，把物理层也分为了两个不同功能的子层，PLCP和PMD。<BR>　　PLCP子层的功能就是选择调制解调协议，并且把数据转换成相应的RF信号集，而PMD子层则负责把信号转换成最终的<BR>　　RF无线电波，并辐射到WM媒介中去。<BR>　　<BR>　　物理层: PLCP子层<BR>　　在802.11协议组的历史上，WLAN物理层一共定义了五种调制解调方法，其中包括:<BR>　　802.11 DSSS(直接序列扩频，Direct Sequence Spread Spectrum，速率1M/2M)<BR>　　802.11 FHSS(调频扩频技术，Frenquency Hopping Spread Spectrum，速率1M/2M)<BR>　　802.11 IrDA(红外无线传播，未实现)<BR>　　<BR>　　802.11b对802.11协议进行了扩展，沿用和改进了DSSS方法，以达到更高的调制解调速率，可以按照标准模式达到<BR>　　5.5M和11M bps的速率，但是不再兼容FHSS方法。<BR>　　802.11 DSSS(速率1M/2M/5.5M/11M)<BR>　　<BR>　　在802.11b协议确立不久，一群不满它的低速的人有开发了一个几乎全新的协议--802.11a，802.11a工作在5G HZ<BR>　　频谱上，采用完全不兼容802.11/b的调制解调方法OFDM，可以实现54M bps的高速率，但是由于完全不兼容历史产品<BR>　　高昂的投资价格导致它必然无法普及，最终只能退出历史，本文后面的所有篇章也不对802.11a进行讨论。<BR>　　802.11a OFDM(速率6/9/12/18/24/36/48/54M)<BR>　　<BR>　　在wifi的工业巨头们争吵很久后，终于协商开发一个新的兼容标准802.11g，他工作在802.11标准的2.4G频率上，同<BR>　　时兼容802.11b DSSS方法和移植自802.11a的OFDM方法，在2003年7月802.11g的IEEE标准最终通过，可以预见不久<BR>　　之后802.11g将成为最为广泛应用的WLAN标准。<BR>　　802.11g DSSS(速率1M/2M/5.5M/11M/22M/33M)<BR>　　802.11g OFDM(速率6/9/12/18/24/36/48/54M)

tange

　　关于历史，协议，标准，以及传输概念的解释本文就讲那么多。因为传输部分并非整个系列的重点，这里并不适合介绍<BR>　　数模转换调制解调天波地波RF传播等等这些变态概念，这一部分内容只不过对后面很多需要引用的名词作一个注解。本文<BR>　　之后的内容，将主要围绕802.11* MAC层展开。<BR>　　至于更多的内容，可以参看最后的引用资料。<BR>　　<BR>　　小结:<BR>　　本段对Wlan相关的若干概念作了简介，很是枯燥，不过至少现在你该知道如下内容: wlan概念，历史，相关的ISO网络<BR>　　层次，以及网络数据信号是如何转变为无线电波传播出去的。<BR>　　<BR>　　<BR>　　资料:<BR>　　IEEE 802.11标准系列文档<BR>　　http://www.freedemon.org//Network//IEEE.802//802.11-1999.pdf<BR>　　http://www.freedemon.org//Network//IEEE.802//802.11a-1999.pdf<BR>　　http://www.freedemon.org//Network//IEEE.802//802.11b-1999_Cor1-2001.pdf<BR>　　http://www.freedemon.org//Network//IEEE.802//802.11g-2003.pdf<BR>　　<BR>　　一本很好的书 O'reilly 802.11 Wireless Networks: The Definitive Guide<BR>　　http://www.oreilly.com/catalog/802dot11<BR>　　

jefferyi

好贴！！！！正在学习中。

jefferyi

咦！？这么好的贴。咋没人顶！？

sev7n

入门的好贴

herrywang

hao ,d

zhouzhoule

hao&nbsp; d

bigmistake

<p>好贴，顶之</p>