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本书根据《OReilly 802.11 Wireless Networks The Definitive Guide 2nd ed.chm》英文版本翻译整理而成。 目录............................................................................................................................................ 3 序 ............................................................................................................................................. 14 前言.......................................................................................................................................... 16 第 1 章无线网络导论.............................................................................................................. 24 1.1 为何需要无线？ 24 1.1.1 无线频谱：关键资源.......................................................................... 25 1.2 无线网络的特色 27 1.2.1 没有实体界限..................................................................................... 27 1.2.2 动态实体介质..................................................................................... 27 1.2.3 安全性................................................................................................ 28 1.2.4 标准的好处......................................................................................... 29 第 2 章 802.11 网络概论......................................................................................................... 31 2.1 IEEE 802 网络技术规格 31 2.2 802.11 相关术语及其设计 33 2.2.1 网络类型............................................................................................ 34 2.2.2 再论传输系统..................................................................................... 37 2.2.3 网络界限............................................................................................ 38 2.3 802.11 网络的运作方式 40 2.3.1 网络服务............................................................................................ 40 2.4 移动性的支持 44 2.4.1 移动性网络设计................................................................................. 45 第 3 章 802.11 MAC............................................................................................................... 47 3.1 MAC 所面临的挑战 48 3.1.1 射频链路质量..................................................................................... 48 3.1.2 隐藏节点的问题................................................................................. 49 3.2 MAC 访问控制与时钟 50 3.2.1 载波监听功能与网络分配矢量............................................................ 51 3.2.2 帧间隔................................................................................................ 52 3.2.3 帧间隔与优先程度.............................................................................. 53 3.3 利用DCF 进行竞争式访问 54 3.3.1 DCF 与错误复原................................................................................. 55 3.3.2 使用重传计数器................................................................................. 55 3.3.3 DCF 与延迟........................................................................................ 55 3.3.4 Spectralink 语音优先性...................................................................... 56 3.3.5 帧的分段与重组................................................................................. 57 3.3.6 帧格式................................................................................................ 58 3.3.7 Frame Control 位............................................................................... 58 3.3.8 Duration/ID 位.................................................................................... 62 3.3.9 Address 位......................................................................................... 62 3.3.10 Basic Service Set ID (BSSID)...................................................... 63 3.3.11 顺序控制位....................................................................................... 63 3.3.12 帧主体.............................................................................................. 64 3.3.13 帧检验序列（FCS） ........................................................................ 64 3.4 802.11 对上层协议的封装 65 3.5 竞争式数据服务 66 3.5.1 广播与组播数据或管理帧................................................................... 66 3.5.2 单点传播帧......................................................................................... 67 3.5.3 省电程序............................................................................................ 69 3.5.4 多种速率支持（Multirate Support） .................................................. 71 3.6 帧的处理与桥接 72 3.6.1 无线介质到有线介质（802.11 至以太网） ........................................ 73 3.6.2 有线介质至无线介质（Wired Medium to Wireless Medium）........... 74 3.6.3 服务质量延伸功能.............................................................................. 75 第 4 章 802.11 帧封装细节..................................................................................................... 76 4.1 数据帧 76 4.1.1 Frame Control（帧控制） .................................................................. 77 4.1.2 Duration（持续时间） ........................................................................ 77 4.1.3 地址与DS Bit..................................................................................... 79 4.1.4 数据帧的次类型................................................................................. 81 4.1.5 数据帧的封装..................................................................................... 82 4.2 控制帧 85 4.2.1 一般的帧控制位................................................................................. 85 4.2.2 RTS（请求发送）............................................................................... 86 4.2.3 CTS（允许发送）............................................................................... 87 4.2.4 ACK（应答）...................................................................................... 88 4.2.5 PS-Poll（省电模式一轮询）............................................................... 89 4.3 管理帧 90 4.3.1 管理帧的结构..................................................................................... 90 4.3.2 长度固定的管理帧元件....................................................................... 91 4.3.3 管理帧的信息元素.............................................................................. 99 4.3.4 管理帧的类型...................................................................................112 4.4 帧发送以及连接与身份认证状态 116 4.4.1 帧等级..............................................................................................117 第5 章有线等级隐私（WEP） ............................................................................................ 119 5.1 WEP 的密码学背景 119 5.1.1 串流密码锁的安全性........................................................................120 5.1.2 密码政治学.......................................................................................121 5.2 WEP 的加密机制 121 5.2.1 WEP 的数据处理..............................................................................122 5.2.2 WEP 的帧格式..................................................................................125 5.3 关于WEP 的各种问题 126 5.3.1 RC4 在密码学上的性质....................................................................126 5.3.2 WEP 统设计上的瑕疵......................................................................126 5.3.3 针对WEP 密钥的还原攻击..............................................................127 5.3.4 防范密钥还原攻击............................................................................128 5.4 动态WEP 129 第 6 章 802.1X 使用者身份认证............................................................................................ 130 6.1 可延伸身份认证协议（EAP） 131 6.1.1 EAP 的封包格式...............................................................................131 6.1.2 EAP 的要求与回复............................................................................132 6.1.3 EAP 身份认证方式............................................................................133 6.1.4 EAP 认证的成功或失败....................................................................134 6.1.5 EAP 交换程序范例............................................................................134 6.2 EAP 认证方式（EAP Method） 135 6.2.1 加密的方式.......................................................................................135 6.2.2 非加密式EAP 认证方式...................................................................137 6.2.3 其他的内层身份认证方式.................................................................138 6.3 802.1X：网络连接埠的身份认证 139 6.3.1 802.1X 的架构及相关术语................................................................140 6.3.2 802.1X 的帧过滤...............................................................................141 6.3.3 EAPOL 的封装格式...........................................................................141 6.3.4 定位..................................................................................................142 6.4 802.IX 与无线局域网络 142 6.4.1 802.11 网络上的802.1X 交换程序范例............................................142 6.4.2 动态产生密钥...................................................................................144 第 7 章 802.11I：RSN、TKIP 与CCMP .............................................................................. 145 7.1 临时密钥完整性协议（TKIP） 145 7.1.1 TKIP 与WEP 的差异........................................................................145 7.1.2 TKIP 的数据处理与过程....................................................................147 7.1.3 Michael 完整性检验..........................................................................152 7.2 「计数器模式」搭配「区块密码锁链—信息真实性检查码」协议（CCMP）154 7.2.1 CCMP 的数据处理............................................................................155 7.3 固安网络（RSN）的运作方式 157 7.3.1 802.11i 密钥阶层体系.......................................................................157 7.3.2 802.11i 密钥的产生与传递................................................................159 7.3.3 混合加密类型...................................................................................160 7.3.4 密钥快取..........................................................................................161 第 8 章过程管理................................................................................................................... 162 8.1 管理架构 162 8.2 扫描 162 8.2.1 被动扫描..........................................................................................163 8.2.2 主动扫描..........................................................................................164 8.2.3 扫描结果..........................................................................................165 8.2.4 加入网络..........................................................................................166 8.3 身份认证 167 8.3.1 802.11“身份认证”.........................................................................167 8.4 事先身份认证 170 8.4.1 802.11 事先身份认证........................................................................170 8.4.2 802.11i 事先身份认证与密钥快取.....................................................171 8.5 连接过程 173 8.5.1 连接程序..........................................................................................173 8.5.2 重新连接程序...................................................................................174 8.6 节省电力 176 8.6.1 Infrastructure（基础型）网络的电源管理.........................................176 8.6.2 IBSS 的电源管理..............................................................................181 8.7 计时器的同步 183 8.7.1 Infrastructure 的计时同步.................................................................184 8.7.2 IBSS 的计时同步..............................................................................184 8.8 频谱的管理 185 8.8.1 传输功率控制（TPC）.....................................................................185 8.8.2 动态选频（DFS）............................................................................188 8.8.3 Action 帧...........................................................................................190 第 9 章 PCF 免竞争服务....................................................................................................... 196 9.1 以PCF 提供免竞争访问 196 9.1.1 PCF 作业..........................................................................................196 9.1.2 基站的传输.......................................................................................197 9.1.3 免竞争期间的长短............................................................................199 9.2 PCF 帧的封装细节 199 9.2.1 免竞争期间结束（CF-End）............................................................201 9.2.2 CF-End＋CF-ACk.............................................................................202 9.3 电源管理与PCF 204 第10 章物理层概观............................................................................................................. 205 10.1 物理层架构 205 10.2 无线链路 205 10.2.1 使用执照与管制.............................................................................206 10.2.2 展频................................................................................................208 10.3 RF 传播与802.11 210 10.3.1 信号接收与效能.............................................................................210 10.3.2 路径损耗、传输距离与传输量........................................................212 10.3.3 多重路径干扰.................................................................................213 10.3.4 讯符间干扰（ISO） .......................................................................214 10.4 802.11 的RF 工程 215 10.4.1 RF 零件...........................................................................................215 第 11 章跳频物理层............................................................................................................. 218 11.1 11.1 跳频传输 218 11.1.1 802.11 FH 的细节...........................................................................219 11.1.2 802.11 跳频序列.............................................................................220 11.1.3 加入802.11 跳频网络....................................................................220 11.1.4 I S M 幅射量规定与最大传输量......................................................221 11.1.5 干扰效应........................................................................................221 11.2 高斯频移键控（GFSK） 222 11.2.1 二阶式GFSK .................................................................................222 11.2.2 四阶式GFSK .................................................................................223 11.3 FH PLCP 224 11.3.1 分封（Framing）与白化（whitening）..........................................224 11.4 FH PMD 226 11.4.1 传输率1Mbps 之PH PHY 所使用的PMD.....................................226 11.4.2 传输率2 -Mbps 之FH PHY 所使用的PMD...................................226 11.5 PH PHY 的特性 226 第 12 章直接序列序列物理层： DSSS 与HR/DSSS（802.11B） .................................... 228 12.1 直接序列传输 228 12.2 差分相移键控（DPSK） 234 12.2.1 差分二进制相移键控（DBPSK）...................................................234 12.2.2 差分正交相移键控（DQPSK）......................................................234 12.3 “原本的”直接序列物理层 236 12.3.1 PLCP 的分封（framing）与处理...................................................237 12.3.2 DS PMD 附属层.............................................................................238 12.3.3 DS PHY 的CS/CCA ......................................................................238 12.3.4 DS PHY 的特性.............................................................................239 12.4 互补码调制（CCK） 240 12.5 高速直接序列物理层（HR/DSSS PHY） 240 12.5.1 PLCP 分封（Framinf）与搅码（scrambling）..............................241 12.5.2 HR/DSSS PMD ..............................................................................243 12.5.3 802.11b PHY 的非必要功能...........................................................246 12.5.4 HR/DSSS PHY 的特性...................................................................246 第 13 章 802.11A 与802.11J............................................................................................... 248 13.1 正交分频多工（OFDM） 248 13.1.1 载波多工........................................................................................249 13.1.2 正交性的意义（不使用微积分） ....................................................249 13.1.3 防护时间........................................................................................250 13.1.4 周期延伸（周期前置）...................................................................251 13.1.5 加窗法（Windowing） ...................................................................253 13.2 802.11 所采用的OFDM 253 13.2.1 将OFDM13.2.1 302.11 a 所选用的.F.M 参数................................253 13.2.2 作业频道的结构.............................................................................254 13.2.3 作业频道........................................................................................258 13.3 OFDM PLCP 260 13.3.1 帧的格式........................................................................................260 13.4 OFDM PMD 263 13.4.1 编码与调制.....................................................................................263 13.4.2 电波效能：灵敏度与频道拒斥........................................................264 13.4.3 净空频道评估.................................................................................264 13.4.4 传送与接收.....................................................................................264 13.5 OFDM PHY 的特性 266 第 14 章 802.11：延伸速率物理层（ERP） ..................................................................... 267 14.1 802.11g 的组成元件 267 14.1.1 相容性议题.....................................................................................268 14.1.2 防护机制........................................................................................268 14.2 ERP 的物理层收敛程序（PLCP） 271 14.2.1 ERP-OFDM 的帧格式.....................................................................271 14.2.2 802.11 g 的单载波帧格式...............................................................272 14.3 ERP 的实际搭酣介质（PMD） 275 14.3.1 净空频道评估（CCA） ..................................................................275 14.3.2 接收程序........................................................................................276 14.3.3 ERP 物理层的特性..........................................................................276 第 15 章 802.11N 前瞻 :MIMO-OFDM ................................................................................. 278 15.1 共同功能 278 15.1.1 多进与多出（MIMO）....................................................................278 15.1.2 频宽................................................................................................279 15.1.3 MAC 效能的提升.............................................................................279 15.2 WWiSE 280 15.2.1 MAC 的改良....................................................................................280 15.2.2 WWiSE MIMO 硬件层.....................................................................283 15.2.3 WWiSE PLCP.................................................................................286 15.2.4 WW i S E P MD ...........................................................................289 15.3 TGnSync 291 15.3.1 TGnSync MAC 的改良....................................................................291 15.3.2 TGnSync PHY 的改良....................................................................297 15.3.3 TGnSynC 硬件层传输（PLCP 与PMD） ......................................300 15.4 比较与结论 304 第 16 章 802.11 的硬件......................................................................................................... 306 16.1 802.11 界面的一般结构 306 16.1.1 软件控制的无线电：离题插播........................................................308 16.1.2 硬件实作上的议题..........................................................................309 16.2 实现上的差异 310 16.2.1 重新激动界面卡.............................................................................310 16.2.2 扫描与漫游.....................................................................................310 16.2.3 速率的选择.....................................................................................311 16.3 解读规格表 311 16.3.1 灵敏度比较.....................................................................................311 16.3.2 延迟范围........................................................................................312 第 17 章 802.11 与 WINDOWS............................................................................................ 313 17.1 Windows XP 313 17.1.1 安装网卡........................................................................................313 17.1.2 选择网络........................................................................................316 17.1.3 安全性参数与802.1×的状态设置.................................................317 17.1.4 设置EAP 认证方式........................................................................321 17.1.5 WPA 的状态设置与安装方式..........................................................326 17.2 Windows 200 328 17.2.1 动态WE P 的状态设置..................................................................328 17.3 Windows 电脑验证 329 17.3.1 运作方式........................................................................................329 第 18 章 802.11 与MACINTOSH ......................................................................................... 332 18.1 AirPort Extreme 网卡 332 18.1.1 软件安装........................................................................................332 18.1.2 设置与监视AirPort 界面.................................................................334 18.2 在AirPort 上使用802.1X 337 18.2.1 EAP 方法的配置设置......................................................................340 ...............................................352 19.3 Agere (Lucent) Orinoco 358 19.3.1 编译与安装.....................................................................................359 19.3.2 设置 orinoco_cs 界面的配置........................................................360 19.4 采用 Atheros 芯片组的网卡与 MADwifi 361 19.4.1 驱动程序架构与硬件访问层...........................................................361 19.4.2 先决条件........................................................................................362 19.4.3 组建驱动程序.................................................................................362 19.4.4 驱动程序的使用.............................................................................362 19.5 在Linux 中使用xsulicant 363 19.5.1 先决条件........................................................................................363 19.5.2 编译与安装xsupplicant..................................................................363 19.5.3 xsupplicant 的配置设置..................................................................364 19.5.4 网络连接与身份认证......................................................................365 19.5.5 Linux 上的WPA..............................................................................369 第 20 章使用 802.11 基站................................................................................................... 370 20.1 基站的基本功能 370 20.1.1 基站的种类.....................................................................................372 20.2 以Ethernet 供电（PoE） 374 20.2.1 PoE 的种类.....................................................................................375 20.3 选购基站 376 20.3.1 真的需要基站吗？..........................................................................378 20.4 CiscO 1200 基站 378 20.4.1 设置1200 基站..............................................................................379 20.4.2 无线界面的配置设置......................................................................379 20.4.3 安全性的配置设置..........................................................................381 20.4.4 监控................................................................................................382 20.4.5 障碍排除........................................................................................383 20.5 Apple AirPort 基站 384 20.5.1 初次设置........................................................................................384 20.5.2 管理界面........................................................................................385 第 21 章无线网络逻辑架构................................................................................................... 388 21.1 评估逻辑架构 388 21.1.1 移动性............................................................................................388 21.1.2 安全性............................................................................................391 21.1.3 效能................................................................................................392 21.1.4 骨干工程........................................................................................396 21.1.5 网络服务........................................................................................397 21.1.6 用户端整合.....................................................................................397 21.2 网络拓扑范例 398 21.2.1 拓扑1：单一子网络.......................................................................398 21.2.2 拓扑形态 2：Ｅ．Ｔ．Ｐhone Home 或Island Paradise..............403 21.2.3 拓扑形态3：动态VLAN ................................................................407 21.2.4 拓扑形态4：虚拟基站...................................................................411 21.3 逻辑架构的选择 416 第 22 章安全性架构............................................................................................................. 418 22.1 安全性的定义与分析 418 22.1.1 无线局域网络的安全问题...............................................................419 22.2 身份认证与访问控制 422 22.2.1 工作站身份认证与连接...................................................................423 22.2.2 链路层身份认证.............................................................................424 22.2.3 网络层身份认证.............................................................................426 22.2.4 以RADIUS 整合用户身份认证.......................................................426 22.3 以加密确保私密性 428 22.3.1 静态WEP ......................................................................................429 22.3.2 802.1X 动态WEP 密钥...................................................................429 22.3.3 改良型RC4 加密：TKIP................................................................431 22.3.4 C C M P：AES 加密.......................................................................431 22.3.5 较上层的安全协议（IPsec、SSL 与SSH） ..................................432 22.4 安全性协议的选择 434 22.4.1 协议栈的安全防护..........................................................................434 22.4.2 身份认证方式的选择......................................................................437 22.4.3 加密方式的选择.............................................................................441 22.5 私设基站 442 22.5.1 检测................................................................................................443 22.5.2 实际定位........................................................................................443 22.5.3 关闭私设基站.................................................................................446 第 23 章网络规划与工程管理............................................................................................... 448 23.1 工程规划与需求 449 23.2 网络需求 450 23.2.1 覆盖范围需求.................................................................................451 23.2.2 容量需求........................................................................................453 23.2.3 可移动性的需求.............................................................................457 23.2.4 网络整合的需求.............................................................................457 23.3 物理层的选择与设计 458 23.3.1 2.4 G H z（3.2.11 b/g）频道规划..................................................459 23.3.2 5 GHZ（802、11a）频道规划........................................................461 23.3.3 混合式频道规划（802.11 a+b/g 网络）.........................................462 23.4 基站摆设位置规划 462 23.4.1 建筑物............................................................................................463 23.4.2 初步规划........................................................................................465 23.4.3 电波资源管理与频道规划...............................................................466 23.4.4 规划的修正与测试..........................................................................466 23.4.5 准备最后的报告.............................................................................468 23.5 使用天线调整覆盖范围 468 23.5.1 天线类型........................................................................................469 第 24 章 802.11 网络分析..................................................................................................... 474 24.1 网络分析工具 474 24.1.1 8.2.11 网络分析软件.......................................................................475 24.2 Ethereal 475 24.2.1 编译与安装.....................................................................................476 24.2.2 将无线界面设定为监听模式...........................................................476 24.2.3 执行Ethereal .................................................................................478 24.2.4 减少数据量.....................................................................................480 24.2.5 使用Ethereal 进行8.2.11 分析......................................................480 24.3 802.11 网络分析项目清单 485 24.3.1 显示过滤初探.................................................................................485 24.3.2 一般疑难排除过程..........................................................................486 24.4 其它工具 489 24.4.1 搜寻、量测与对映网络...................................................................490 24.4.2 WEP 密钥还原................................................................................490 24.5 身份认证 491 第 25 章 802.11 效能比较..................................................................................................... 492 25.1 802.11 效能评估 492 25.1.1 计算示范........................................................................................493 25.2 改善效能 494 25.3 802.11 可调参数 495 25.3.1 无线电波管理.................................................................................495 25.3.2 电源管理调校.................................................................................497 25.3.3 计时过程........................................................................................498 25.3.4 可调参数一览表.............................................................................499 第 26 章结论与展望............................................................................................................. 500 26.1 标准化过程   500 26.1.1 新的标准........................................................................................500 26.2 无线网络的当前趋势 502 26.2.1 安全性............................................................................................502 26.2.2 网络部署与管理.............................................................................503 26.2.3 应用程序........................................................................................506 26.2.4 协议架构........................................................................................507 26.3 结语 508

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《Wi-Fi网络权威指南——802.11ac》是一本由西安电子科技大学出版社翻译出版的专业书籍，系统深入解析了802.11ac（即Wi-Fi 5）技术，涵盖其核心技术（如波束成形、MU-MIMO）、相对于802.11n的演进、更高的传输速率（理论最高3.5Gbps）与5GHz频段应用，以及对无线网络规划与设计的实践指导，适合网络工程师和爱好者深入学习无线通信。 目录  · · · · · · 序 1 前言 5 第一章802.11ac导论 12 1.1历史 12 1.2 802.11ac核心技术 15 1.2.1波束成形(Beamforming)和多用户MIMO(MU-MIMO) 17 1.2.2 802.11ac工作频段 19 1.3 802.11ac产品开发计划 21 第二章 物理层（The PHY） 22 2.1扩展MIMO操作 22 2.2 802.11ac无线信道 23 2.2.1无线信道布局 23 2.2.2可用信道频谱资源 27 2.3传输：调制、编码和保护间隔 29 2.3.1调制和编码策略（MCS） 29 2.3.2保护间隔（Guard Interval） 32 2.3.3纠错码（Error-Correcting Codes） 33 2.4物理层帧 33 2.4.1 VHT信号字段 35 2.4.2数据字段 40 2.5发送和接收过程 42 2.6 802.11ac数据速率 45 2.6.1 802.11ac数据速率矩阵 46 2.6.2 802.11ac与其他802.11物理层数据速率的比较 49 2.7 强制性物理层功能 50 第三章 介质访问控制（MAC） 51 3.1 帧构成 51 3.1.1帧大小和聚合 52 3.1.2管理帧 54 3.2介质访问过程 59 3.2.1空闲信道评估（CCA） 59 3.2.2 802.11ac与传统802.11设备的保护和共存 63 3.2.3动态带宽操作（RTS / CTS） 65 3.3安全 69 3.4强制性MAC功能 71 第四章 波束成形 73 4.1 波束成形基础 73 4.1.1 802.11ac空数据包（NDP）波束成形 78 4.2单用户（SU）波束成形 83 4.2.1单用户波束成形的信道校准 84 4.3多用户（MU）波束成形 88 4.3.1多用户波束成形的信道校准 88 4.3.2多用户MIMO传输 91 4.3.3 MU-MIMO的实现 95 第五章 802.11ac无线网络规划 100 5.1 802.11ac的准备工作 101 5.1.1紧跟802.11ac技术浪潮 102 5.1.2客户端设备混合 104 5.2.3应用规划 106 5.1.4物理网络连接 108 5.1.5安全 111 5.1.6更多的规划考虑 113 5.2 802.11ac无线规划 114 5.2.1可用无线信道 114 5.2.2覆盖和容量评估 114 5.2.3设备选型 119 5.2.4 802.11ac网络架构 121 5.2.5硬件考虑 127 5.3构建802.11ac网络 130 5.3.1信道选择 130 5.3.2网络优化 132 5.4检查清单 136 名词解释 138