01-802.11协议

1.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

802.11a：最高54Mbit/s，播在5GHz，在52个OFDM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, DSSS

802.11g: 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

下图是2.4

OFDM(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）。协调功能的细节，请见图3－4 以及下列说明：

DCF(分散式协调功能)

DCF 是标准CSMA/CA 访问机制的基础。和以太网一样，在传送数据之前，它会先检查无线链路是否处于空闲状态。为了避免冲突发生，当某个传送者占据频道时，工作站会随机为每个帧选定一段延后时间。在某些情况之下，DCF 可利用CTS/RTS 空闲技术，进一步减少碰撞发生的可能性。

PCF(点协调功能)

点协调功能提供的是免竞争服务。称为点协调者的特殊工作站可以确保不必通过竞争即可使用介质。点协调者位于基站，因此只有基础型网络才会使用PCF。为了赋予比标准竞争式还高的优先性，PCF 允许工作站经过一段较短的时间即可传送帧。PCF 在实际上并不常见，第9 章对此有详细说明。

HCF(混和式协调功能)

有些应用需要尽力传达更高一级的服务质量，却又不需要用到PCF 那么严格的管控。HCF允许工作站维护多组服务队列，针对需要更高服务品质的应用，则提拔更多的介质访问机会。HCF 尚未完全标准化，不过最终将成为802.11 标准的一部分。将服务质量纳入802.11 MAC 中是项艰巨的任务。由于涉及到帧封装、队列管理以及信号产生种种复杂层面，撰写本书时,标准委员会还在为服务质量规格书争论不休，因此相关议题将留待未来改版时再予以讨论。

载波监听功能与网络分配矢量

利用NAV 可保证工作站的基本操作不被中断。例如，图3-3 所示的RTS/CTS 程序即属一种基本操作。图3-5 说明了NAV 如何保障整个程序不受干扰。（这是本书图解所使用的标准格式，用以说明多部工作站之间的互动，每部工作站各自有相应的计时器。）工作站对介质的访问操作可用加上阴影的条状图来表示，每个条状图均会标上帧类型。没有任何操作之处会标上帧间隔。此图底部，NAV 线上的条状图代表NAV 计时器。NAV 是由RTS 与CTS 帧之标头来载送的；此处之所以特别画出一条NAV 线，是为了显示NAV 与空中实际传输状况的关系。只要在NAV 线上出现NAV 条状图，工作站就必须暂缓访问介质，因为虚拟载波监听机制将会指出，介质正处于忙碌状态。为了确保整个过程不受中断，节点1 会在RTS 帧中设定NAV，防止传送RTS 时其他工作站将对介质进行访问。所有收到RTS 帧的工作站均会暂缓访问介质，直到NAV 消失。