*（长期更新）软考网络工程师学习笔记——Section 22 无线局域网
目录
- 一、IEEE 802.11的定义
- 二、IEEE 802.11系列标准
- 三、IEEE 802.11的两种工作模式
- 四、CDMA/CA协议
- （一）CDMA/CA协议的定义
- （二）CDMA/CA协议的过程
- 五、AC与AP
- （一）接入控制器AC
- （二）无线接入点AP
- 六、无线网络安全
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 |
其中820.11与820.11g的工作频段都为2.400~2.483GHz，而820.11b与前两者频段相同，但与820.11a都互不兼容，820.11a的工作频段为5.150 ~ 5.350GHz以及5.725 ~ 5.850GHz，而820.11n支持双频段，它兼容802.11a与820.11b两种标准。
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。
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）。
