01-80211協议.docx

MAC层协议，数据包通信过程，加密认证过程，代码理解（80211，wpa_supplicant）物理层：参考：/wiki/802.11/wiki/802.11802.11a：最高54Mbit/s，播在5GHz，在52个/wiki/OFDM \o OFDMOFDM副载波中，802.11b：其载波的频率为2.4GHz，可提供1、2、5.5及11Mbit/s的多重传送速度。11个频段，每个频段为22M, DSSS802.11g: 共14个频段，原始传送速度为54Mbit/s, OFDM调制方式802.11i: 弥补802.11脆弱的安全加密功能(WEP), 其中定义了基于AES的全新加密协议CCMP（CTR with CBC-MAC Protocol）802.11n: 2.4 GHz or 5 GHz bands；速率：300 Mbit/s (20MHz*4 MIMO) 或者600Mbit/s (40MHz*4 MIMO)；802.11ac：更宽的RF带宽（提升至 160 MHz），更多的MIMO空间流（spatial streams）（增加到 8），多用户的 MIMO，以及高密度的解调变（modulation，最高可达到256 QAM）。Wifi的整个信道列表：/wiki/WLAN%E4%BF%A1%E9%81%93%E5%88%97%E8%A1%A8/wiki/WLAN%E4%BF%A1%E9%81%93%E5%88%97%E8%A1%A8下图是2.4OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)即正交频分复用技术，实际上OFDM是MCM Multi-CarrierModulation，多载波调制的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。64-QAM：256-QAM：FHSS(frequency-hopping spread-spectrum):调频展频DSSS(direct-sequence spread-spectrum):直接序列展频OFDM():正交频分复用MAC层协议MAC层的功能：扫描，接入，认证，加密，漫游，同步。MAC层面临的问题：隐藏节点的问题如图3-2 所示，节点2 可以之间跟节点1 和节点3 通信，不过某些因素导致节点1 与节点3 无法直接通信。（这与障碍物的关系并不大：节点1 与3 之间可能只是因为距离远，无法收到对方的无线电波。）从节点1 的角度来看，节点3 属于隐藏节点。如果使用简单的transmit-and-pray 协议，节点1 与节点3 有可能在同一时间传送数据，这会造成节点2 无法辨识任何信息。此外，节点1 与节点3 将无从得知错误发生，因为只有节点2 才知道有冲突发生。在无线网络中，由隐藏节点所导致的碰撞问题相当难以监听，因为无线收发器通常是半双工工作模式，即无法同时收发数据。为了防止碰撞发生，802.11 允许工作站使用请求发送（RTS）和允许发送（CTS）帧来清空传送区域。由于RTS 与CTS 帧会延长数据交易过程，因此RTS帧、CTS 帧、数据帧以及最后的应答帧均被视为相同基本连接的一部分。图3-3 说明了整个过程。如图3-3 所示，节点1 有个数据帧待传送，因此送出一个RTS 帧启动整个过程。RTS 帧本身带有两个目的：预约无线链路的使用权，并要求接收到这一消息的其他的工作站停止发言。一旦收到RTS 帧，接收端会以CTS 帧应答。和RTS 帧一样，CTS 帧也会令附近的工作站保持沉默。等到RTS/CTS 完成交换过程，节点1 即可传送上面要传送的帧，无须担心来自其他隐藏节点的干扰。整个RTS/CTS 传输过程会用到好几个帧，实际开始传输数据之前的延迟也会消耗相当的频宽。因此，它通常只用在高用量的环境，以及传输竞争比较显著的场合。对低用量的环境而言，通常无此必要。MAC访问控制与时钟无线介质的访问，是由协调功能所管控。以太网之类的CSMA/CA 访问，是由分布式协调功能（distributed coordination function，简称DCF）所管控。如果需要用到免竞争服务，则可通过架构于DCF 之上的点协调功能（point coordination function，简称PCF）来管控。在各取所需的DCF 与精确管控的PCF 之间，也可以选择使用介于两种极端之间,采取中庸之道的混和式协调功能（hybrid coordination function，简称HCF）。免竞争服务只提供于基础网络（infrastructure network），不过只要工作站支持HCF，就可以在网络中提供服务质量（quality of service ，简称QoS）。协调功