WLAN技术基础培训
培训目标
了解WLAN基本概念
掌握WLAN的基础知识
了解WLAN的基本工作原理
了解WLAN产品形态及其基本应用
培训内容
WLAN概述
WLAN入门知识
WLAN网络模式
WLAN工作原理
WLAN设备形态及应用
WLAN常见问题
什么是WLAN
WLAN(无线局域网)是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,它以无线多址信道作为传输媒介,提供传统有线局域网LAN的功能,能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。
无线局域网常用的实现技术有:IEEE的系列协议族、家用射频工作组提出的HomeRF、Bluetooth(蓝牙)以及欧洲的HiperLAN2协议等。以IEEE 协议为基础的无线局域网在标准之争中脱颖而出,成为目前事实上的占主导地位的无线局域网标准。
我们常说的“WLAN”指的就是符合系列协议的无线局域网技术
无线技术概述
GSM
GPRS
EDGE
TD-SCDMA
WCDMA
CDMA 2000
CDMA 1X
IS-95
HSPA
LTE
AIE
RFID
Bluetooth
PAN
LAN
MAN
WAN
UWB
10kbps
100kbps
1Mbps
10Mbps
100Mbps
1Gbps
2G
3G
B3G
OFDM,MIMO,智能天线
IEEE
3GPP/2
数据无线网络分类
WPAN
WLAN
WMAN
ISM免费频段
低功耗、低成本
短距离通信(10米)
低速传输(723Kbps)
点到点及点到多点组网
连接便携及固定设备
ISM免费频段
高传输速率(600Mbps)
中近距离通信(100-300米)
动态速率调整
支持MESH组网
支持慢速移动
2-66G 频段 2-11GHz应用于非视距传输 10-66GHz应用于视距传输
较高传输速率
-2004最大速率74Mbps
最大下载速率6Mbps
远距离通信 -2004传输距离7-10km
传输距离3-5km
支持车速移动()
协议发展历程
标准号
IEEE
IEEE
IEEE
IEEE
标准发布时间
1999年9月
1999年9月
2003年6月
2009年9月
工作频率范围
-
-
-
-
-
-
-
非重叠信道数
3
24
3
15
最高速率(Mbps)
11
54
54
300-600
实际吞吐量(Mbps)
6
24
24①
100以上
受干扰机率
高
低
高
低
环境适应性
差
较好
好
很好
调制方式
CCK/DSSS
OFDM
CCK/OFDM
MIMO/OFDM
兼容性
①当与11b混合使用时,吞吐量减少约30%
功能扩充协议(部分)
增强WLAN协议的QOS服务,以支持语音、视频等多媒体传输。
改善的移动切换机制,为用户提供二层漫游功能。
对WLAN鉴权和加密的安全性进行了增强,采用认证协议、 AES加密、改进密钥分布架构。
加强漫游的性能,以实现基于无线数据和无线语音的快速漫游。
使实现网状网(MESH)应用。
深入浅出解析
更高的速率
调制方式:OFDM+MIMO。MIMO多进多出技术,将一份长的数据分成多份短的数据(对应多个空间流),使用多天线同时发送(每个天线对应一个空间流),多天线同时接收,最后进行数据重组,进而提高带宽的技术。同时,MIMO能够有效抗多径效应,间接增加了覆盖范围并加强了无线的稳定性。
信道捆绑:和都是使用20MHz的信道频宽,将这两个信道频宽整合起来,组成一个40MHz的频宽。信道捆绑加倍了信道带宽并显著提升了最大吞吐量。
MAC协议:帧聚合、帧突发、块确认等机制。其中帧聚合可以将多个封包聚合成为1个单独的封包从而提升MAC层的性能,优点是可以减少帧与帧之间属性字段的多余浪费,间接增加速率。
速率计算:最大624M
空间流1
空间流2
原始数据
数据分割
数据接收
数据还原
培训内容
WLAN概述
WLAN入门知识
WLAN网络模式
WLAN工作原理
WLAN设备形态及应用
基本概念:所使用的频段
ISM (Industrial Scientific Medical) 频段
、、
、
频段的信道划分
每个信道宽度为22MHz
相邻信道的中心频点间隔5MHz
相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)
整个频段内只有3个(1、6、11)互不干扰信道
不同国家或地区频段信道分配表
信道
频率
FCC
ETSI
Spain
France
MKK
1
2412MHz
X
X
X
2
2417MHz
X
X
X
3
2422MHz
X
X
X
4
2427MHz
X
X
X
5
2432MHz
X
X
X
6
2437MHz
X
X
X
7
2442MHz
X
X
X
8
2447MHz
X
X
X
9
2452MHz
X
X
X
10
2457MHz
X
X
X
X
X
11
2462MHz
X
X
X
X
X
12
2467MHz
X
X
X
13
2472MHz
X
X
X
14
2484MHz
X
5G频段的信道划分
5G频段信道分配表
右表为美国UNII( Unlicensed National Information Infrastructure )频段信道分配表,包含24个互不干扰的信道。
在5GHz频段以5M为步进划分信道,信道编号n=(信道中心频率GHz-5GHz)*1000/5。
在中国工作在-频段的5个信道,操作信道号分别为:149、153、157、161、165
蜂窝式无线覆盖
任意相邻区域使用无交叉干扰的信道,如11b的1,6,11信道
适当调整AP发射功率,避免跨区域的同频干扰
速率与距离的关系
距离越远速率越低
不同使用环境(信号干扰、衰耗)下最大覆盖范围也不一样
覆盖范围还与天线类型及发射功率有密切关系
无线传输的干扰因素-多径传播
障碍物反射信号,使接收端收到多个不同延迟的信号拷贝。
如果收到的多个信号相位破坏性叠加,则相对噪声来说信号强度下降(信噪比减小),导致接收端检测困难。
直接信号
反射信号
反射信号
无线传输的干扰因素-衰耗
电磁波的穿透性与频率有关,频率越低穿透性越强
频率越高,衰减越严重,发射机需要更大的功率,传输范围更短
原始信号
被衰减的信号
材质类型
在建筑物中的使用
对电波的影响程度
木材
办公区
低
石膏
内墙
低
玻璃
窗口
低
砖
外墙
中
混凝土
楼板和外墙
高
金属
电梯
非常高
不同材质对无线电波的影响
无线传输的干扰因素-电磁干扰
、为ISM频段,不需授权即可使用。
同一区域内AP之间的互相干扰,干扰方式分为同信道干扰和邻信道干扰。
其他干扰源
微波炉
医疗设备
双向寻呼系统
脉冲雷达系统
其它无线通讯系统
干扰的存在会使系统的整体性能有非常明显的下降,在有些时候甚至会失去工作的能力。
培训内容
WLAN概述
WLAN入门知识
WLAN网络模式
WLAN工作原理
WLAN设备形态及应用
WLAN网络模式
独立型网络模式(independent BSS)
基础结构型网络模式
基础结构型BSS (infrastructure BSS)
扩展服务集合ESS(Extended Service Set)
独立型网络模式( independent BSS )
无需AP支持,站点间可相互通信
基础结构型BSS (infrastructure BSS)
站点间不能直接通信,必须依赖AP进行数据传输。
AP提供到有线网络的连接,并为站点提供数据中继功能。
以太网
BSS
扩展服务集合ESS
一组通过分布式系统(DS)互连的具有相同SSID的BSS。
ESS
SSID相同
以太网
BSS2
BSS1
培训内容
WLAN概述
WLAN入门知识
WLAN网络模式
WLAN工作原理
WLAN设备形态及应用
网络的基本元素 –SSID和BSSID
AP1
AP2
BSSID1<->SSID
SSID=“marketing”
SSID=“marketing”
ESS
BSSID1<->SSID
SSID是一个ESS的网络标识
BSSID是一个BSS的标识
MAC访问机制 – DCF方式
IFS
IFS
推迟发送直到媒体空闲IFS时间长度
Busy
Frame
Contention window
back-off定时启动
Medium busy
Send frame
Time
DCF (Distributed Coordination Function)方式基于CSMA/CA原理
不同类型的报文可以通过采用不同IFS时长来区分访问媒体的优先级
SIFS :用于优先级最高的时间敏感的控制报文 (例如 CTS,RTS, ACK)
PIFS:用于AP发送报文
DIFS:用于一般的STA发送报文
最终的效果是控制报文比数据报文优先获得媒体发送权,AP比STA优先获得媒体发送权
SIFS
Busy
Frame
Time
PIFS
DIFS
Contention window
MAC访问机制 – DCF方式(续)
无线通信中存在的隐藏站点问题
由于无线电波传输范围有限,导致一台 STA 有可能无法侦听到同信道其他 STA 发出的信号,从而误以为信道空闲,引起冲突
A
B
C
???
发送
允许发送报文
需要 xxx 时间
请求发送报文
需要 xxx 时间
发送报文的RTS / CTS机制
通过 RTS / CTS 的交互,使得 STA 得知隐藏站点传输数据所需的时间,从而避免冲突
A
B
C
xxx 时间内信道忙
基于RTS / CTS机制的典型报文发送过程
STA1
AP
STA2
RTS请求发送
CTS同意发送
STA1->STA2的数据
ACK发送确认
RTS请求发送
CTS同意发送
STA1->STA2的数据
ACK发送确认
数据帧
用户的数据报文
控制帧
协助发送数据帧的控制报文,例如: RTS、CTS,ACK报文
管理帧
负责STA和AP之间的能力级的交互,认证、关联等管理工作
报文分类
管理功能 –用户接入过程
STA
AP
通过Scanning选择AP
(采用侦听Beacon帧或发送Probe帧)
Authentication
Association
和建立Association关系的AP收发数据
MAC 使用Scanning来搜索AP
STA搜索并连接一个AP
当STA漫游时寻找连接一个新的AP
STA会在在每个可用的信道上进行搜索
Passive Scanning
通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络
Active Scanning
在每个信道上发送Probe request报文,从AP回复的Probe Response中获取AP的基本信息
管理功能 - Scanning
管理功能 - Authentication
STA
AP
Authentication request
Authentication Response
(success)
STA
AP
Authentication request
Plain text challenge
Cipher text challenge
Authentication Response
(success)
预置Key
用Key
加密明文
密文解密
和明文比较
预置Key
Open-system Authentication过程
Shared-Key Authentication过程
Association
STA通过Association和一个AP建立关联,后续的数据报文的收发只能和建立Association关系的AP进行
Reassociation
STA在从一个老的AP移动到新AP时通过Reassociation和新AP建立关联
Reassociation前必须经历Authentication过程
Deassociation
STA通过Deassociation和AP解除关联关系
STA
AP
Association request
(SSID)
Association Response
(Association ID)
STA
New AP
数据
Old AP
检测到New
AP信号强
Reassociation请求
(old AP address)
Deassociation
Reassociation应答
管理功能 - Association
认证-开放系统认证
开放系统身份认证(open-systern authentication)
开放系统是 要求必备的方式。在开放系统身份认证中,AP并未验证移动式工作站的真实身份。无线终端以MAC地址为其身份证明。和Ethernet 网络一样,网络上的MAC 地址必须独一无二。开放系统下用户不需要认证只要MAC地址唯一即可接入网络。
STA
AP
Authentication request
Authentication Response
(success)
MAC 地址认证
过滤是相当常见的做法,几乎所有产品均有支持。AP上维护了一份经过授权的MAC 地址清单,不在名单上的工作站。网管人员可以键入一组经过授权的工作站地址,只要是表上有名的工作站就可以跟网络连接。
认证- MAC地址认证
认证-共享密钥认证
共享密钥认证(shared-key authentication)
共享密钥身份认证(shared-key authentication)必须使用WEP,因此只能用于实现了WEP的产品上,虽然目前已经很难找到不支持WEP 的产品。正如其名,「共享密钥身份认证」要求在进行身份认证之前,必须传递共享密钥给无线终端。共享密钥身份认证的理论基础是,如能成功回应传给它的挑战信息,就证明工作站拥有共享密钥。双方交换密钥成功后,终端认证通过。
STA
AP
Authentication request
Plain text challenge
Cipher text challenge
Authentication Response
(success)
预置Key
用Key
加密明文
密文解密
和明文比较
预置Key
PSK( Pre-shared key)认证方式
该方式要求在STA侧预先配置Key,AP通过4次握手Key协商协议来验证STA侧Key的合法性。
对没有什么重要数据的小型网络而言,可以使用WPA-PSK 的预设共享密钥模式。主要把预设共享密钥方式的WPA-PSK 应用于小型、风险低的网络以及不需太多保护的网络用户。
对大企业而言,安全性要求较高,更多的使用。
认证- PSK认证
标准简介:
是基于端口的网络接入控制协议, 它提供了一个认证过程框架,支持多种认证协议在中,不同的认证协议统一使用EAP封装格式。也就是说:只是对认证进行控制,是接入认证的手段,具体认证还需要其它认证协议。
基于端口的网络接入控制:
是指在局域网接入控制设备的端口这一级对所接入的设备进行认证和控制。连接在端口上的用户设备如果能通过认证,就可以访问局域网中的资源;如果不能通过认证,则无法访问局域网中的资源——相当于物理连接被断开。
认证- 认证
简述-EAP (Extensible Authentication Protocol)方式
MD5 Challenge
GTC (Generic Token Card)
Cisco LEAP (Lightweight EAP)
EAP-TLS (Transport Layer Security)
PEAP (Protected EAP)
TTLS (Tunneled TLS)
- PAP (Password Authentication Protocol)
- CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol)
- MS-CHAP-V1/V2
EAP-SIM/AKA
MS-CHAP-V2
加密-WEP加密
STA
AP
加密报文+IV值
IV
静态Key
Key生成器
Key流
XOR
用户数据明文
发送的加密报文
IV
静态Key
Key生成器
Key流
XOR
用户数据明文
接收的加密报文
从加密到安全
WEP够了吗?
整个网络公用一个共享密钥,一旦丢失,整个网络都很危险
IV向量太短, 大量监听用户数据报文后,WEP加密很容易被破解
RC4加密算法本身过于简单
解决办法?
增加一种密钥管理机制
采用更强壮的加密算法
增加了 Key的生成、管理以及传递的机制
每用户使用独立的Key
通过安全的传递方法传递用户数据加密使用的Key
增加了两类对称加密算法,加密强度大大增强
TKIP:TKIP核心仍然是RC4算法,改进了WEP的某些缺陷,加强安全性
CCMP:核心为AES算法
加密
技术在QOS方面存在的缺陷
最初的技术是为满足用户的数据传输而设计的,根本没有考虑多业务承载
采用的DCF调度模式是基于CSMA/CA原理,最终的效果是,所有用户发送的报文平等地竞争无线资源
由于没有区分业务优先级的机制,造成AP和终端在对外发送报文时对报文按同等优先级对待。当发生流量拥塞时,需要优先处理的报文(例如语音报文)和普通的报文(例如浏览网页的报文)会按相同的概率被丢弃
和有线网络相对完善的QOS机制无法很好的衔接
协议-QOS保证
针对DCF模式进行了改进,支持EDCA的媒体访问机制
支持8个业务优先级的报文标记(类似于有线网络中的)
业务优先级可被映射到4个输出队列
高优先级的报文优先获取无线空口的访问能力
协议-EDCA调度模式
优先级队列1
优先级队列2
优先级队列3
优先级队列4
Busy
Frame
Time
AIFS4
CW4
AIFS3
CW3
Frame
AIFS2
CW2
Frame
AIFS1
CW1
Frame
AP和用户等待向无线空口发送的数据的调度机制:
漫游概念
只提到漫游(roaming)这个字眼。但对实现过程没有作具体的规定,一般而言,多数人都认为漫游就是终端从一个AP转换到另一个AP即无线终端从一个BSS服务集移动接入到另外一个服务集的过程。如下图:
便携机从AP1(BSS1)的位置向AP2(BSS2)移动,在业务不间断的情况下,接入到AP2。
STA
AP
AP
移动
ESS
Wireless漫游的分类
二层漫游
在同一个子网内的AP间漫游
三层漫游
在不同子网内的AP间漫游
VLAN1
IP:
VLAN1
AP
AP
VLAN1
L2网络
STA
移动
二层漫游
VLAN1
IP:
VLAN1
AP
AP
VLAN2
L3网络
STA
移动
三层漫游
快速漫游技术-Key caching
Key caching过程:
STA第一次接入时(接入Old AP)采用正常的认证过程
认证通过后STA把使用的PMK信息保存在Cache中
STA向New AP发起Reassociation时协商使用PMK Cache方式做认证
STA利用在Cache中保存的在Old AP中使用的PMK和New AP发起4次握手协商过程
协商成功,STA开始传送数据报文
STA
AP
PMK Cache
XXXXXXX
New AP
Old AP
STA1
PMK Cache
XXXXXXX
STA1
PMK Cache
XXXXXXX
STA在切换AP以后不必在进行烦琐的认证和Key交换,加快了切换速度
培训内容
WLAN概述
WLAN入门知识
WLAN网络模式
WLAN工作原理
WLAN设备及应用
WLAN设备-FAT AP
天线
a/b/g
加密
认证
漫游
网管
FAT AP将WLAN的物理层,用户数据加密、认证、漫游、网络管理等功能集于一身。
FAT AP应用
家庭或soho网络组网模式:
ADSL MODEM
企业网络组网模式:
Internet
企业有线网络
FAT AP应用-无线网桥
无线网桥是能够利用无线技术进行网络互连的AP
点到点方式
点到多点方式
FAT AP组网的局限性(第一代)
利用FAT AP组建大、中型无线网络时,配置工作量大。
对网络中的FAT AP进行软件升级时,需要手工逐台进行升级,维护工作量大。
FAT AP上保存着设备配置信息,当设备失窃时造成配置信息泄漏。
FAT AP难于实现自动无线盲区修补、流氓AP检测等功能。
FAT AP适用于小型无线网络部署,不适用于大规模网络部署。
Fat AP
Thin AP
WLAN设备- 无线交换机和Thin AP
集中化管理、简化配置、易于部署、提高安全性
无线交换机
天线
安全移动
状态防火墙
无线 IDP
加密
认证
策略控制
无线交换机与Thin AP的典型连接方式
二层网络
三层网络
直接连接
二层互连
三层互连
FAT/FIT方案比较
FAT AP方案
FIT AP方案
技术模式
传统主流
新生方式,增强管理
安全性
传统加密、认证方式,普通安全性
增加射频环境监控,基于用户位置安全策略,高安全性
网络管理
对每AP下发配置文件
Wireless Switch上配置好文件,AP本身零配置
用户管理
类似有线,根据AP接入的有线端口区分权限
无线专门虚拟专用组方式,根据用户名区分权限
WLAN组网规模
L2漫游,适合小规模组网,成本较低
L2、L3漫游,拓扑无关性,适合大规模组网,成本较高
增值业务能力
实现简单数据接入
可扩展更多丰富业务
Mesh
LAN / WAN
Mesh Cluster “1”
Mesh Cluster “2”
培训内容
WLAN概述
WLAN入门知识
WLAN网络模式
WLAN工作原理
WLAN设备形态及应用
WLAN常见问题
常见问题
Q1:什么是Wi-Fi?
Wi-Fi全称Wireless Fidelity。Wi-Fi认证是无线局域网领域中对符合Wi-Fi标准的产品的一种认证,该标准由Wi-Fi技术联盟进行制定和修改。通过Wi-Fi认证的产品能够在无线局域网环境中使用并保持与其他Wi-Fi认证产品的兼容性。
Q2:无线局域网对人体是否有所影响?
无线局域网的发射功率一般比普通手机要微弱许多,大约60~70mW,而手机发射功率最小为200mW,并且无线局域网的使用方式也不像手机一般直接接触于人体,因此对人体是安全的 。
常见问题
Q3:无线局域网采用何种访问控制方式?
无线局域网访问控制使用带冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)。侦听载波是由两种方式来实现的,一个是实际检测信道上是否有电磁波在传输,然后加上优先权控制;另一个是虚拟的侦听载波,获知需等待多长时间才可传送信息,以防止冲突。
Q4:单个AP可同时支持多少个无线终端?
理论上单个AP可以支持到一个标准C类地址的无线终端接入(即254个),但为了让每个无线终端有足够的带宽可利用,一般建议一个AP接入20~30个无线终端为宜。
常见问题
Q5:什么是漫游(Roaming)功能?
如同手机一样,可在不同的基站之间漫游,无线终端也可在不同无线接入点之间漫游,只要提供漫游功能的AP的ESSID相同,则无线终端就可以自由地漫游于无线局域网所能覆盖的区域。
Q6:什么是ISM频段?
ISM (Industrial Scientific Medical) Band,此频段( ~)主要是开放给工业、科学、医疗等三个主要机构使用,该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来,属于免费频段,没有使用授权限制。
Q&A
谢谢!
安宏亮
13810060282
中太数据通信有限公司
无线通讯之母-Hedy Lamarr
生于奥地利的维也纳
1942年8月,在美国取得专利2292387
共出演过36部电影,并导演过4部电影
*
*
正交频分多址=OFDMA CDMA (Code Division Multiple Access) 又称码分多址
*
*
IEEE 又称为IEEE Wireless MAN空中接口标准,是适用于2-66 GHz的空中接口规范。由于它所规定的无线接入系统覆盖范围可达50km,因此系统主要应用于城域网,被视为可与DSL竞争的“最后一公里” 宽带接入解决方案。根据使用频段高低的不同,系统可分为应用于视距和非机距两种,其中使用2-11GHz频段的系统应用于非视距范围,而使用 10-66GHz频段的系统应用于视距范围。根据是否支持移动特性,IEEE 标准系列又可分为固定宽带无线接入空中接口标准和移动宽带无线接入空中接口标准,其中的、、属于固定无线接入空中接口标准,而属于移动宽带无线接入空中接口标准。
-2004标准是一个将16、16a和16c等标准合并后修订的“合集” 。
是面向固定和移动的空中接口标准。
CCK补码键控, DSSS=Direct Sequence Spread Spectrum直接序列扩频
*
Industrial [in'dʌstriəl] Scientific[.saiən'tifik]
*
*
FCC-(美国)通信委员会
ETSI-欧洲电信标准协会
MKK-日本的无线设备检查核定协会
*
*
基本服务集(BSS)是网络的基本组件,由一组相互通信的工作站所构成。工作站之间的通信在某个模糊的地带进行着,称为基本服务区域。只要位于基本服务区域,工作站就可以跟同一个BSS的其他成员通信。
*
早期的AD-Hoc模式用于多个移动主机(无线站点)间的直接通信,无需接到有线网络,每个站点必须“看”到其它所有站点。
目前的AD-Hoc可以与有线网络连接,移动主机并不要求相互都能“看”到,当然,源主机到目的主机至少存在一条通路,途中的站点(移动主机)同时也将兼作路由器用。
*
AP负责基础结构型网络所有的通信,包括同一服务区域中所有移动节点间的通信。位于基础结构型服务集中的移动工作站如有必要跟其他移动式工作站通信,必须经过两个步骤。首先,由初始对话的工作站将帧传递给AP。其次,由AP将此帧转送至目的地。既然所有通信都必须通过接入点,基础结构型网络所对应的基本服务区域就相当于AP的传送范围。
*
只要能将多个不同BSS互连的网络(或设备)都可称之为DS。因此,DS可以是一个交换机、一个有线网络或者一个无线网络。
所有位于同一个ESS的接入点将会使用相同的服务组标识符(service set indentifier,简称SSID),通常就是用户所谓的网络“名称”。
位于不同BSS之间的站点通信通过DS实现。
*
ESS通过SSID来唯一标识,终端在同一ESS内可以通信并且可以在下属的多个 BSS间移动
BSSID实际上就是AP的MAC地址,用来标识AP管理的BSS,在同一个AP内BSSID和SSID一一映射。在一个ESS内SSID是相同的,但对于ESS内的每个AP与之对应的BSSID是不相同的。如果一个AP可以同时支持多个SSID的话,则AP会分配不同的BSSID来对应这些SSID。
*
DCF(Distributed Coordination Function)分布式协调功能。
STA传送数据报文的基本过程
当检测到媒体busy时不发送报文
当检测到媒体空闲IFS时间长度以后启动一个定时器back-off timer,该定时器的尺寸为Contention window(尺寸有限制的随机数),当定时器到时后开始发送报文
当本次发送失败需要重传时,随着重传次数的增加 Contention window的尺寸逐渐加大
当本次发送成功或者达到重传次数上限需要丢弃报文时,reset Contention window的尺寸为初始值
*
由于距离较远STA B和STA C之间无法相互检测到对方,造成两个STA都认为当前信道空闲,而同时向STA A发送报文,STA A由于信道冲突干扰,两个报文都无法接收
*
Request To Send 请求发送 Clear To Send 清除发送
STA B想向STA A发送报文时会首先发送RTS报文来公告周边预留发送报文的时间,这时STA B周边的STA会保持相应时间的沉默,STA A收到RTS以后发送CTS响应来公告预留发送报文的时间,STA A周边的STA会保持相应时间的沉默
*
在有AP参与数据传送的情况下,基于RTS/CTS机制的典型的报文发送过程如下:
STA1发送RTS请求预留给AP发送报文的时间
AP发送CTS响应请求预留发送时间
STA1向AP发送数据,并在数据中说明目的地是STA2
AP收到STA1发送的数据报文后发送ACK确认
AP发送RTS请求预留给STA2发送报文的时间
STA2发送CTS响应请求预留发送时间
AP向STA2发送数据,并在数据中说明目的地是STA2
STA2收到AP转发的STA1的数据报文后发送ACK确认
*
RTS、CTS,ACK、PS-POLL报文属于控制帧
Beacon,Probe,Association,Authentication报文属于管理帧
*
Beacon帧中包含该AP所属的BSS的基本信息以及AP的基本能力级,包括: BSSID(AP的MAC地址)、 SSID、支持的速率、支持的认证方式,加密算法、 Beacons帧发送间隔,使用的信道等
Probe Response包含的信息和Beacon帧类似
*
支持两种基本的认证方式:
Open-system Authentication
等同于不需要认证,没有任何安全防护能力
通过其他方式来保证用户接入网络的安全性,例如Address filter、用户报文中的SSID
Shared-Key Authentication
采用WEP加密算法
这种认证方式也不安全,Attacker可以通过监听AP发送的明文Challenge text和STA回复 的密文Challenge text计算出WEP KEY
STA可以通过Deauthentication来终结认证关系
*
此页标题禁止有多级标题,更不要出现所在章节的名称。
此页标题要简练,能直接表达出本页的内容。
内容页可以除标题外的任何版式,如图、表等。
该页在授课和胶片+注释中都要使用。
*
定义的的WEP加密基于RC4对称流加密算法
STA和AP需要预先配置相同的静态Key,Key的长度为40 bit或104bit
每次对数据加密的Key=静态Key+24bit的IV值(IV值为动态生成)
initialization vector,IV=初向量
WEP 是1999年9月通过的 IEEE 标准的一部分,使用 RC4(Rivest Cipher) 串流加密技术达到机密性,并使用 CRC-32 验和达到资料正确性。标准的64比特WEP使用40比特的钥匙接上24比特的初向量(initialization vector,IV) 成为 RC4 用的钥匙。在起草原始的 WEP 标准的时候,美国政府在加密技术的输出限制中限制了钥匙的长度,一旦这个限制放宽之后,所有的主要业者都用 104 比特的钥匙实作了 128 比特的 WEP 延伸协定。用户输入 128 比特的 WEP 钥匙的方法一般都是用含有 26 个十六进制数 (0-9 和 A-F)的字串来表示,每个字符代表钥匙中的 4 个比特, 4 * 26 = 104 比特,再加上 24 比特的 IV 就成了所谓的 “128 比特 WEP 钥匙”。有些厂商还提供 256 比特的 WEP 系统,就像上面讲的,24 比特是 IV,实际上剩下 232 比特作为保护之用,典型的作法是用 58 个十六进制数来输入,(58 * 4 = 232 比特) + 24 个 IV 比特 = 256 个 WEP 比特。 钥匙长度不是 WEP 安全性的主要因素,破解较长的钥匙需要拦截较多的封包,但是有某些主动式的攻击可以激发所需的流量。WEP 还有其他的弱点,包括 IV 雷同的可能性和变造的封包,这些用长一点的钥匙根本没有用。
因为 RC4 是 stream cipher 的一种,同一个钥匙绝不能使用二次,所以使用(虽然是用明文传送的) IV 的目的就是要避免重复;然而 24 比特的 IV 并没有长到足以担保在忙碌的网络上不会重复,而且 IV 的使用方式也使其可能遭受到关连式钥匙攻击。
许多 WEP 系统要求钥匙得用十六进制格式指定,有些用户会选择在有限的 0-9 A-F 的十六进制字符集中可以拼成英文词的钥匙,如 C0DE C0DE C0DE C0DE,这种钥匙很容易被猜出来。
在 2001年8月,Fluhrer et al. 发表了针对 WEP 的密码分析,利用 RC4 加解密和 IV 的使用方式的特性,结果在网络上偷听几个小时之后,就可以把 RC4的钥匙破解出来。这个攻击方式很快就实作出来了,而自动化的工具也释出了,只要用个人电脑、卖场架上的硬件和免费可得的软件就能进行这种攻击。
Cam-Winget et al.(2003) 审查了 WEP 的各种短处,他们写下“在实际场所实验的结果显示,只要有合适的仪器,就可以在一英哩之外或更远的地方偷听由WEP 保护的网络。”他们也报告了两个一般的弱点:
*WEP 不是强制使用的,使得许多设施根本就没有启动 WEP;以及
*WEP 并不包含钥匙管理协定,郤依赖在用户间共享一个秘密钥匙。
在2005年,美国联邦调查局的一组人展示了用公开可得的工具可以在三分钟内破解一个用 WEP 保护的网络。
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EDCA将等待发送的数据报文按不同的优先级进行排队,不同队列的报文优先级依次为:优先级队列1>优先级队列2>优先级队列3>优先级队列4
EDCA的高优先级报文通过设置较短的IFS和Contention window来优先获取无线空口的访问能力:AIFS1时间< AIFS2时间< AIFS3时间< AIFS4时间,CW1窗口< CW2窗口< CW3窗口< CW4窗口
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二层漫游
由于不涉及子网的变化,因此只需保证用户在AP间切换时访问网络的权限不变即可。为了保证快速的切换,通常都会利用STA在原有AP上使用的资源(例如Key等)
三层漫游
由于用户漫游的两个AP处于不同的网段,因此除了要实现二层漫游中提到的内容以外,通常会采用一些特殊手段来保证用户业务的不中断。目前较流行的做法有:二层隧道透传、Mobile IP 等
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当STA使用作为接入认证和密钥交互的手段时,STA和AP间的交互报文会非常的多。当STA在两个AP间漫游时,如果STA在新AP接入的过程完全遵从完整的的交互过程,势必造成漫游切换的时间过长,对于某些对漫游切换时间敏感的业务(例如语音业务),这样的长切换时间是无法忍受的。Key caching技术在用户的安全接入和快速漫游间做了一个很好的平衡,可以使STA在两个AP间进行漫游时不必重新进行完整的认证交互过程,同时又能保证用户身份的识别和密钥使用的连续性
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手机的发明源自美国摩托罗拉的一名员工:马丁.库帕
Hedy的专利提出的最重要概念是“展布频谱技术”,Hedy最先指出了用频率跳变的方式扩大通讯容量并保密信息。在“跳频”技术基础上,1985年美国的一家名不见经传小公司在圣迭戈成立,悄悄地研发出CDMA无线数字通信系统。这家公司就是高通。全球电信和通讯技术行业著名工程师和分析师戴夫·莫克(Dave Mock)则在2005年出版的传记《高通方程式》中,:只要你使用过移动电话,你就有必要了解并感谢她。要知道,这位性感女明星为全球无线通讯技术所做出的贡献至今无人能及。”
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