玩转「Wi-Fi」系列之名词解读(二)

程序手艺人

发布于 2019-02-21 08:23:46

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学习Wi-Fi 过程中有一些专有名词需要知道, 这对后续知识的了解有很大的帮助．这里针对常用的一些名词概念做解释.

1. 信道

信道是指IEEE 802.11网络使用的无线信道。802.11 工作组划分了4个独立的频段：2.4 GHz、3.6 GHz、4.9 GHz 和 5.8 GHz，每个频段又划分为若干信道。每个国家自己制定了政策订出如何使用这些频段，例如最大的发射功率和调制方式等我国Wi-Fi　2.4 GHz频段总共有14个信道，如下图所示, 2.4 GHz 频段范围内有每隔 5 MHz 分隔的频道14个（除了第14信道与第13信道相隔了 12 MHz）

2. 信号强度

Wi-Fi 采用db, dbm 衡量信号强度的好坏, 数值越大, 信号强度越好. db是一个表征相对值的值，纯粹的比值，只表示两个量的相对大小关系，没有单位，当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面的计算公式：10log（甲功率/乙功率），如果采用两者的电压比计算，要用20log（甲电压/乙电压）。例如: 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。反之，如果甲的功率是乙的功率的一半，则甲的功率比乙的功率小3 dB。

dbm是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以1mW功率为基准的一个比值），计算公式为：10log（功率值/1mw）。例如: 如果功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为： 10log（40W/1mw)=10log（40000）=10log4+10log10000=46dBm。

3. 加密方式　

目前Wi-Fi的加密模式主要有：WEP，WPA，WPA2-PSK。

WEP（Wired Equivalent Privacy，有线等效保密）。单从名字上看，WEP似乎是一个针对有线网络的安全加密协议，其实并非如此。WEP标准在无线网络出现的早期就已创建，它是无线局域网WLAN的必要的安全防护层。目前常见的是64位WEP加密和128位WEP加密。

由于WEP的安全性较低，IEEE 802.11组织开始制定新的安全标准，也就是802.11i协议。但由于新标准从制定到发布需要较长的周期，而且用户也不会仅为了网络的安全性就放弃原来的无线设备，所以无线产业联盟在新标准推出之前，又在802.11i草案的基础上制定了WPA(Wi-Fi Procted Access)无线加密协议。

WPA为用户提供了一个完整的认证机制，AP/无线路由根据用户的认证结果来决定是否允许其接入无线网络，认证成功后可以根据多种方式(传输数据包的多少、用户接入网络的时间等)动态地改变每个接入用户的加密密钥。此外，它还会对用户在无线传输中的数据包进行MIC编码，确保用户数据不会被其他用户更改。作为802.11i标准的子集，WPA的核心就是IEEE802.1x和TKIP。

考虑到不同的用户群和不同的应用安全需要，WPA采用了两种应用模式，即企业模式和家庭模式。根据不同的应用模式，WPA的认证也分为两种不同的方式，对于大型企业用户来说，“802.1x+ EAP”的加密方式是最佳选择，它的安全性非常好，用户必须提供认证所需的凭证才能实现连接。

WPA2是WiFi联盟验证过的IEEE 802.11i标准的认证形式，WPA2实现了802.11i的强制性元素，特别是Michael算法被公认彻底安全的CCMP(计数器模式密码块链消息完整码协议)讯息认证码所取代、而RC4加密算法也被AES所取代。

在WPA/WPA2中，PTK的生成是依赖于PMK的，而PMK的方式有两种，一种是PSK方式，也就是预共享密钥模式（pre-shared key，PSK，又称为个人模式），在这种方式中PMK=PSK；而另一种方式则需要认证服务器和站点进行协商来产生PMK。下面我们通过公式来看看WPA和WPA2的区别：

WPA = IEEE 802.11i draft 3 = IEEE 802.1X/EAP + WEP(选择性项目)/TKIP

WPA2 = IEEE 802.11i = IEEE 802.1X/EAP + WEP(选择性项目)/TKIP/CCMP

目前WPA2加密方式的安全防护能力非常出色，只要你的无线设备均支持WPA2加密，那你将体验到最安全的无线网络生活。即使是目前最热的“蹭网卡”也难以蹭入你的无线网络，用户大可放心使用。

4. 工作站(Station)

构建网络的主要目的是为了在工作站间传送数据。所谓工作站，是指配备无线网络接口的计算设备. 类似无线终端.sta本身不接受无线的接入,它可以连接到无线终端,一般无线网卡工作工作在该模式,如STATION MODE 即工作站模式.

5. 基站(Access Point)

提供无线接入服务,允许其它无线设备接入,提供数据访问,一般的无线路由工作在该模式下,AP与AP之间允许相许连接. 802.11网络所使用的帧必须经过转换，方能被传递至其他不同类型的网络。具备无线至有线的桥接功能的设备称为接入点，接入点的功能不仅于此，但桥接最为重要。

6. SSID和BSSID

SSID表示一个子网的名字，无线路由通过这个名字可以为其它设备标识这个无线路由的子网。设备进行扫描的时候，就会将相应SSID扫描到，然后就能够选择相应的SSID连接到相应的无线网络（当然不扫描，理论上也可以直接指定自己事先已经知道的ssid进行连接）。SSID可以和其它的重复，这样扫描的时候会看到两个同样SSID的无线网络，其实这一般用于将一个无线网络扩大的情况（毕竟无线路由器无线信号的覆盖范围是有线的）：当想要扩大一个无线网络（即SSID固定）的范围的时候，可以给多个路由设置相同的SSID来达到这个目的。（这也是漫游的原理，漫游的时候，我们可以在远方或者本地都能够打电话，也就是访问移动通信网络）。

SSID和BSSID不一定一一对应，一个BSSID在不同的Channel上面可能会对应到多个SSID，但是它们在一个Channel是一一对应的；另外，漫游的时候，虽然SSID不变，但是BSSID一定是会变化的。我们经常可以看到实际数据包中的AP的MAC地址和BSSID只差几位，其实实际设备的MAC地址可能只有一个，和BSSID没什么对应关系。在一个包含了路由功能和AP功能的无线路由器（Fat AP）上面，很可能是：路由器有两个MAC地址，一个用于外网（WAN），一个用于内网(WLAN和LAN)，一般路由器上面或者配置路由器的网页上面只标注外网的MAC地址；内网的MAC地址和外网MAC地址一般只有几位不同（甚至连续，也有些相差很多的例外）。

7. 2.4G与5G

随着无线设备数的增加. 2.4GWi-Fi 已满足不了人们的日常需求, 5GWi-Fi应运而生, 先看下标准定义　

IEEE802.11协议对2.4GHz频段的规定： 频率范围：2.4GHz～2.4835GHz；14个信道，信道带宽20M（相邻多个信道频率重叠）。下面你看到的频率范围包含22M，是因为有2M被用作强制隔离频带，不参与数据传输。

IEEE802.11协议对5GHz频段的规定： 频率范围：5.150-5.250GHz、5.250-5.350GHz、5.470-5.725GHz、5.745-5.825GHz；共201个信道，信道带宽40M/80M/160M（可选择，相邻多个信道频率重叠）。

如果对频段这个概念不好理解，可以把它想象成高速公路。通信在频段上跑，就像在高速公路上跑一样。Wi-Fi主要是两条高速公路，2.4G高速公路和5G高速公路。

2.4G频段 每条高速路，还有很多不同的车道，这个车道的概念，就是下面要说的信道。下面显在中国，2.4G这条高速公路上一共有13条车道（信道）。虽然一共有13条车道，但由于资源有限。所以，不同车道之间，便会存在共用“路面”的问题。13条车道中，最多只有3条车道可以不相互影响，例如1、6、11车道互不相互干扰。

5G频段 在中国，5G这条高速公路上，一共有4个车道（什么美国有12个车道？人家是美国呀）虽然中国5G车道只有5个，但每个相邻的车道间距有20MHz（2.4G车道间距是5MHz），在20MHz时，车道之间不会有干扰。如果为了提升速率，把两个20MHz的车道合在一起，就形成了40MHz。以此类推，中国5G频段最多可以提供80MHz的超大车道，所以5G的速率自然快乐。

当然两者各有优劣势 :