CCNA 认证/WLAN

WLAN

WLAN，或无线局域网，是一套使用无线电进行通信的局域网标准。无线局域网可以看作是共享的网络电缆段。与网络卡将数据编码为电信号在电线上传输不同，无线网络卡使用无线电将数据编码为无线电波进行广播。

无线局域网与简单的共享段局域网面临着许多共同的挑战，例如冲突。

标准

IEEE 802.11 是一套针对无线局域网 (WLAN) 计算机通信的标准，由IEEE 局域网/城域网标准委员会（IEEE 802）制定，在 5 GHz 和 2.4 GHz 公共频谱频段内。

虽然 802.11 和Wi-Fi 经常被互换使用，但Wi-Fi Alliance 使用“Wi-Fi”来定义一个略微不同的重叠标准集。在某些情况下，市场需求 导致 Wi-Fi Alliance 在 802.11 标准修订完成之前就开始对产品进行认证。

一般描述

一台带有 802.11b 无线电和 4 口以太网交换机的Linksys 住宅网关。

一张康柏 802.11b PCI 卡

802.11 家族包括使用相同基本协议的空中调制技术。最流行的是由 802.11b 和 802.11g 协议定义的，并且是对原始标准的修订。802.11a 是第一个无线网络标准，但 802.11b 是第一个被广泛接受的标准，其次是 802.11g 和 802.11n。由于一些政府的出口要求，安全最初被有意地削弱了， 后来通过 802.11i 修订在政府和立法变更后得到了增强。802.11n 是一种新的多流调制技术，目前仍在草案开发中，但基于其专有草案前版本的產品正在销售。该家族中的其他标准（c–f、h、j）是服务修订、扩展或对以前规范的更正。

802.11b 和 802.11g 使用 2.4 GHz ISM 频段，在美国根据美国联邦通信委员会规则和条例第 15 部分进行操作。由于选择了此频率频段，802.11b 和 g 设备偶尔会受到微波炉和无绳电话的干扰。理论上，蓝牙 设备虽然在同一频段内运行，但不会干扰 802.11b/g，因为它们使用跳频扩频信号方法（FHSS），而 802.11b/g 使用直接序列扩频信号方法（DSSS）。802.11a 使用5 GHz U-NII 频段，提供 8 个非重叠信道，而不是 2.4GHz ISM 频率频段提供的 3 个信道。

使用的无线电频率频谱段因国家/地区而异。在美国，802.11a 和 802.11g 设备可以在没有许可证的情况下操作，如美国联邦通信委员会规则和条例第 15 部分所述。信道 1 到 6 (802.11b) 使用的频率落在 2.4 GHz 业余无线电频段内。获得许可的业余无线电操作员可以根据美国联邦通信委员会规则和条例第 97 部分操作 802.11b/g 设备，允许更高的功率输出，但不允许商业内容或加密。

协议

摘要

无线网络标准定义了无线协议的基本要素。它们定义了如何编码数据、冲突避免、频率等等。

802.11-1997 (802.11 遗留)

另请参阅维基百科上的 IEEE 802.11（遗留模式）

1997 年发布并于 1999 年澄清的 IEEE 802.11 标准的原始版本指定了两种原始数据速率，分别为每秒 1 和 2 兆位（Mbit/s），以工业科学医疗频率频段 在 2.4 GHz 处传输。

遗留 802.11 被 802.11b 迅速补充（并普及）。

802.11a

发布时间	工作频率	数据速率（典型）	数据速率（最大）	范围（室内）
1999 年 10 月	5 GHz	23 Mbit/s	54 Mbit/s	~35 m

另请参阅维基百科上的 IEEE 802.11a-1999

802.11a 标准使用与原始标准相同的核心协议，在 5 GHz 频段内运行，最大原始数据速率为 54 Mbit/s，这在现实中产生的可实现净吞吐量约为 20 Mbit/s。

由于 2.4 GHz 频段被大量使用，甚至变得拥挤，使用相对未被使用的 5 GHz 频段使 802.11a 具有显著优势。然而，这种高载波频率也带来了一点劣势：802.11a 的有效整体范围略小于 802.11b/g；802.11a 信号无法像 802.11b 信号那样穿透，因为它们更容易被墙壁和其他固体物体吸收。

802.11b

发布时间	工作频率	数据速率（典型）	数据速率（最大）	范围（室内）
1999 年 10 月	2.4 GHz	4.5 Mbit/s	11 Mbit/s	~35 m

另见 维基百科上的 IEEE 802.11b-1999

802.11b 的最大原始数据速率为 11 Mbit/s，并使用原始标准中定义的相同媒体访问方法。802.11b 产品于 2000 年初出现在市场上，因为 802.11b 是原始标准中定义的调制技术的直接扩展。802.11b 的吞吐量大幅度提高（与原始标准相比），以及同步的显著价格下降，导致 802.11b 作为最终的无线局域网技术迅速被接受。

802.11b 设备会受到在 2.4 GHz 频段运行的其他产品的干扰。在 2.4 GHz 范围内运行的设备包括：微波炉、蓝牙设备、婴儿监视器和无绳电话。

802.11g

发布时间	工作频率	数据速率（典型）	数据速率（最大）	范围（室内）
2003 年 6 月	2.4 GHz	23 Mbit/s	54 Mbit/s	~35 m

另见 维基百科上的 IEEE 802.11g-2003

2003 年 6 月，第三个调制标准得到批准：802.11g。它在 2.4 GHz 频段工作（与 802.11b 相同），但以 54 Mbit/s 的最大原始数据速率运行，或大约 19 Mbit/s 的净吞吐量。802.11g 硬件与 802.11b 硬件完全向后兼容。

由于人们对更高速度的渴望，以及制造成本的降低，当时提出的 802.11g 标准在 2003 年 1 月就被消费者迅速采用，远早于批准。到 2003 年夏天，大多数双频段 802.11a/b 产品都成为双频段/三模产品，在一个移动 适配器卡 或接入点中支持 a 和 b/g。使 b 和 g 协同工作细节占据了大部分剩余的技术过程；然而，在 802.11g 网络中，802.11b 参与者的活动会降低整个 802.11g 网络的速度。

与 802.11b 一样，802.11g 设备也会受到在 2.4 GHz 频段运行的其他产品的干扰。在 2.4 GHz 范围内运行的设备包括：微波炉、蓝牙设备、婴儿监视器和无绳电话。

802.11-2007

2003 年，任务组 TGma 被授权“整合” 1999 版 802.11 标准的许多修订案。REVma 或 802.11ma，正如它的名称，创建了一个单一文档，将 8 个修订案（802.11a，b，d，e，g，h，i，j）与基本标准合并。在 2007 年 3 月 8 日获得批准后，802.11REVma 被重新命名为现行标准 **IEEE 802.11-2007**。 这是目前最现代的 802.11 文档，包含来自多个子字母任务组的累积更改。

802.11n

另见 维基百科上的 IEEE 802.11n

发布时间	工作频率	数据速率（典型）	数据速率（最大）	范围（室内）
2009 年 6 月（估计）	5 GHz 和/或 2.4 GHz	74 Mbit/s	300 Mbit/s（2 个流）	~70 m

802.11n 是一个提议的修订案，通过添加 多输入多输出 (MIMO) 和许多其他新功能来改进之前的 802.11 标准。虽然市场上已经存在许多基于此提议的草案 2.0 的产品，但 TGn 工作组预计要到 2008 年 11 月才会最终确定该修订案。

信道和国际兼容性

另见 Wi-Fi 技术信息

802.11 将上述每个频段划分为信道，类似于无线电和电视广播频段的划分方式，但信道宽度和重叠更大。例如，2.4000-2.4835 GHz 频段被划分为 13 个信道，每个信道宽度为 22 MHz，但间距仅为 5 MHz，信道 1 以 2412 MHz 为中心，信道 13 以 2472 MHz 为中心，日本在此基础上添加了第 14 个信道，位于信道 13 上方 12 MHz。

信道的可用性受国家/地区的监管，部分受制于每个国家/地区 如何分配无线电频谱 给各种服务。在一种极端情况下，日本允许使用所有 14 个信道（排除信道 14 的 802.11g/n），而在另一种极端情况下，西班牙只允许使用信道 10 和 11（后来允许使用所有 14 个信道），法国在此基础上添加了 12 和 13。大多数其他欧洲国家与日本几乎一样宽松，只不允许使用信道 14，而北美以及一些中美洲和南美洲国家进一步不允许使用 12 和 13。有关此主题的更多详细信息，请参阅 维基百科的 WLAN 信道列表。

除了指定每个信道的中心频率外，802.11 还（在第 17 条款中）指定了一个 频谱掩码，定义了允许的功率在每个信道上的分布。该掩码要求信号相对于其峰值能量在中心频率 ± 11 MHz 处至少衰减 30 dB，从这个意义上说，信道实际上是 22 MHz 宽。一个后果是，在不重叠的情况下，站点只能使用每四个或五个信道中的一个，在美国通常是 1、6 和 11，在欧洲是 1-13，等等。另一个后果是，信道 1-13 实际上需要 2401-2483 MHz 频段，实际分配例如在英国是 2400-2483.5，在美国是 2402-2483.5，等等。

由于频谱掩码只定义了中心频率 ± 22 MHz 范围内衰减 50 dB 的功率输出限制，因此通常假设信道的能量不超过这些限制。更准确地说，考虑到信道 1、6 和 11 之间的间距，任何信道上的信号应衰减到足以最小限度地干扰任何其他信道上的发射器的程度。由于 近远问题，发射器会影响“非重叠”信道上的接收器，但前提是发射器靠近受害接收器（一米以内）或运行功率高于允许水平。

虽然信道 1、6 和 11 是“非重叠”的说法仅限于间距或产品密度，但 1-6-11 指南仍然有意义。如果发射器比信道 1、6 和 11 更靠近（例如，1、4、7 和 10），信道之间的重叠可能会导致信号质量和吞吐量无法接受的下降。

标准和修订案

在 IEEE 802.11 工作组 内，以下 IEEE 标准协会 标准和修订案存在

• IEEE 802.11 - WLAN 标准最初是 1 Mbit/s 和 2 Mbit/s、2.4 GHz RF 和 IR 标准（1997 年），下面列出的所有其他标准都是对该标准的修订案，除了推荐实践 802.11F 和 802.11T 之外。
• IEEE 802.11a - 54 Mbit/s、5 GHz 标准（1999 年，2001 年开始出货产品）
• IEEE 802.11b - 对 802.11 的增强，以支持 5.5 和 11 Mbit/s（1999 年）
• IEEE 802.11c - 网桥操作程序；包含在 IEEE 802.1D 标准中（2001 年）
• IEEE 802.11d - 国际（国家间）漫游扩展（2001 年）
• IEEE 802.11e - 增强功能：QoS，包括分组突发（2005 年）
• IEEE 802.11F - 接入点间协议（2003 年）_{2006 年 2 月撤销}
• IEEE 802.11g - 54 Mbit/s、2.4 GHz 标准（与 b 向后兼容）（2003 年）
• IEEE 802.11h - 频谱管理 802.11a（5 GHz），用于欧洲兼容性（2004 年）
• IEEE 802.11i - 增强安全性（2004 年）
• IEEE 802.11j - 日本扩展（2004 年）
• IEEE 802.11-2007 - 标准的新版本，包括修订案 a、b、d、e、g、h、i 和 j。（2007 年 7 月）
• IEEE 802.11k - 无线资源测量增强_{（拟议 - 2007 年？）}
• IEEE 802.11l - _{（保留，不会使用）}
• IEEE 802.11m - 标准维护。最近的编辑变成了 802.11-2007。_{(正在进行中)}
• IEEE 802.11n - 使用 MIMO（多输入多输出天线）实现更高的吞吐量改进_{(2008 年 9 月)}
• IEEE 802.11o - _{(已保留，不会使用)}
• IEEE 802.11p - WAVE - 车辆环境无线接入（如救护车和轿车）_{(工作 - 2009 年？)}
• IEEE 802.11q - _{(已保留，不会使用，可能与 802.1Q VLAN 端口聚合 混淆)}
• IEEE 802.11r - 快速 漫游 _{工作“任务组 r” - 2007 年？}
• IEEE 802.11s - ESS 扩展服务集 网状网络_{(工作 - 2008 年？)}
• IEEE 802.11T - 无线性能预测 (WPP) - 测试方法和指标建议_{(工作 - 2008 年？)}
• IEEE 802.11u - 与非 802 网络互通（例如，蜂窝网络）_{(提案评估 - ?)}
• IEEE 802.11v - 无线 网络管理 _{(早期提案阶段 - ?)}
• IEEE 802.11w - 受保护的管理帧_{(早期提案阶段 - 2008 年？)}
• IEEE 802.11x - _{(已保留，不会使用，可能与 802.1x 网络访问控制 混淆)}
• IEEE 802.11y - 美国 3650-3700 MHz 操作_{(2008 年 3 月？)}
• IEEE 802.11z - 直接链路设置 (DLS) 扩展 _{(2007 年 8 月 - 2011 年 12 月)}

没有名为“802.11x”的标准或任务组。相反，这个术语在非正式场合用于表示任何当前或未来的 802.11 修订版，在不需要进一步精确的情况下。（用于基于端口的网络访问控制的 IEEE 802.1x 标准在无线网络的上下文中经常被错误地称为“802.11x”。）

802.11F 和 802.11T 属于建议实践，而不是标准，因此用大写字母表示。

标准还是修订版？

在提及IEEE 802.11的不同变体时，都使用“标准”和“修订版”这两个术语。

就 IEEE 标准协会而言，目前只有一个标准，它由IEEE 802.11加上发布日期来表示。IEEE 802.11-2007 是目前唯一发布的版本。该标准通过修订版更新。修订版由任务组 (TG) 创建。任务组及其完成的文档都由 802.11 加上一个非大写字母来表示。例如 IEEE 802.11a 和 IEEE 802.11b。更新 802.11 是任务组 m 的职责。为了创建一个新版本，TGm 将标准的先前版本和所有已发布的修订版组合起来。TGm 还向行业提供已发布文档的澄清和解释。IEEE 802.11 的新版本于 1999 年和 2007 年发布。

802.11-2007 的工作标题是 802.11-REVma。这表示第三种类型的文档，“修订版”。将 802.11-1999 与 8 个修订版合并的复杂性使得必须对已经商定的文本进行修订。因此，必须遵循与修订版相关的其他准则。

命名法

802.11 中的各种术语用于指定无线局域网操作的各个方面，一些读者可能不熟悉这些术语。

例如，时间单位（通常缩写为 TU）用于表示等于 1024 微秒的时间单位。许多时间常数是根据 TU（而不是几乎相等的毫秒）定义的。

此外，“Portal”这个词用于描述一个类似于 IEEE 802.1D 网桥的实体。Portal 通过非 802.11 LAN STA 提供对 WLAN 的访问。

社区网络

随着有线调制解调器和 DSL 的激增，越来越多人希望在家里建立小型网络，以便共享他们的高速互联网连接。

许多热点或免费网络经常允许范围内的人（包括外面的路人）连接到互联网。志愿者团体也努力建立无线社区网络，为公众提供免费的无线连接。

非标准 802.11 扩展和设备

许多公司通过实施专有或草案功能来实施具有非 IEEE 标准 802.11 扩展的无线网络设备。这些更改可能会导致这些扩展之间的不兼容性。

另请参阅 802.11 非标准设备

无线安全

有三个正式标准用于保护无线网络免受不必要的访问和使用

• 有线等效隐私/WEP
• Wi-Fi 受保护访问/WPA — 更新且更安全
• IEEE 802.11i-2004/WPA2/WPA2-PSK — 三者中最新的，也是最安全的

所有设备都会在包装上说明其支持的标准。大多数现代设备都支持所有三种标准。

2001 年，来自加州大学伯克利分校的一个小组发表了一篇论文，描述了原始标准中定义的 802.11 有线等效隐私 (WEP) 安全机制中的弱点；随后是 Fluhrer、Mantin 和 Shamir 的论文，题为“RC4 密钥调度算法中的弱点”。不久之后，Adam Stubblefield 和 AT&T 公开宣布了对攻击的首次验证。在攻击中，他们能够拦截传输并获得对无线网络的未经授权的访问。应该避免只支持 WEP 的设备，因为该标准已经被致命地破坏，攻击者可以轻松地将其攻破（使用合适的工具，可以在 2 分钟内完成）。

IEEE 建立了一个专门的任务组，以创建替代的安全解决方案，802.11i（以前这项工作是作为一项更广泛的 802.11e 工作的一部分来完成的，旨在增强 MAC 层）。Wi-Fi 联盟 宣布了一个名为 Wi-Fi 受保护访问 (WPA) 的临时规范，该规范基于当时正在制定的 IEEE 802.11i 草案的子集。这些产品从 2003 年中期开始出现。IEEE 802.11i（也称为 WPA2）本身于 2004 年 6 月获得批准，它在 高级加密标准 AES 中使用政府强度加密，而不是 RC4，后者在 WEP 中使用。家庭/消费领域的现代推荐加密是 WPA2（AES 预共享密钥），企业领域的推荐加密是 WPA2 加 RADIUS 服务器，最强的加密是 EAP-TLS。

2005 年 1 月，IEEE 建立了另一个任务组 TGw 来保护管理和广播帧，这些帧以前是未经保护发送的。请参阅 IEEE 802.11w

外部链接

• IEEE 802.11 工作组
• 从 IEEE 下载 802.11 标准
• 官方 IEEE 802.11 工作计划预测
• "使用 Fluhrer、Mantin 和 Shamir 攻击破解 WEP" (2001)，由 Stubblefield 撰写的论文（PDF）
• 802.11n：下一代无线局域网技术，由 Broadcom 撰写的论文