第二章無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信道訪問(wèn)控制技術(shù)MAC

優(yōu)選第二章無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信道訪問(wèn)控制技術(shù)MAC目前一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)MAC功能：將bit流組裝成幀的格式，并依次發(fā)送各個(gè)順序幀。（frame）MAC子層的主要功能包括數(shù)據(jù)幀的封裝/卸裝，幀的尋址和識(shí)別，幀的接收與發(fā)送，鏈路的管理，幀的差錯(cuò)控制等。MAC子層的存在屏蔽了不同物理鏈路種類(lèi)的差異性;

在MAC子層的諸多功能中，非常重要的一項(xiàng)功能是仲裁介質(zhì)(即通信信道)的使用權(quán)，即規(guī)定站點(diǎn)何時(shí)可以使用通信介質(zhì)。目前二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)2.1基本概念無(wú)線信道全向傳輸節(jié)點(diǎn)移動(dòng)無(wú)縫切換

擴(kuò)頻Spread-Spectrum跳頻序列擴(kuò)頻（FHSS）-FrequencyHoppingSpreadSpectrum直接序列擴(kuò)頻（DSSS）-DirectSequenceSpreadSpectrum目前三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)擴(kuò)展頻譜(Spread

Spectrum)技術(shù)擴(kuò)展頻譜是對(duì)基于頻道劃分的顛覆。在同一個(gè)頻道內(nèi)將幾十個(gè)或者幾百個(gè)電路和發(fā)射機(jī)互相堆積擴(kuò)頻將干擾設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中擴(kuò)頻能使用非常寬的頻道擴(kuò)頻系統(tǒng)自動(dòng)平衡、自我調(diào)節(jié)

發(fā)展擴(kuò)展頻譜的實(shí)際目的是為了達(dá)到阻止通信：

阻止敵人接收和譯碼；

檢測(cè)和干擾軍隊(duì)無(wú)線通信目前四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)擴(kuò)展頻譜在軍事上的運(yùn)用

擴(kuò)展頻譜的保密在于其對(duì)于軍隊(duì)的重要性

能夠承受戰(zhàn)時(shí)戰(zhàn)場(chǎng)上嚴(yán)重的干擾；

避免敏感通信中途被截獲

提供非常好的保密性；

不僅具有技術(shù)保密性，還具有操作保密性

即使敵人

擁有技術(shù)/設(shè)備，并且準(zhǔn)確了解所用頻帶仍然不能對(duì)傳

輸信號(hào)干擾或者譯碼；

可避免敵人通過(guò)無(wú)線傳輸了解部隊(duì)位置；

由于保密，擴(kuò)展頻譜技術(shù)在其發(fā)明者去世7年之后、

在發(fā)明者構(gòu)想出現(xiàn)30年之后的1978年才發(fā)表。目前五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)擴(kuò)頻系統(tǒng)的一般描述兩種擴(kuò)頻方法

作為反干擾策略提出的跳頻擴(kuò)展頻譜FHSS；

為實(shí)現(xiàn)保密話音通信提出的直接序列（噪聲調(diào)制擴(kuò)頻）DSSS；

信道編碼器信

道

信道解碼器偽噪聲發(fā)生器偽噪聲發(fā)生器輸入數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)

調(diào)制器擴(kuò)展碼解調(diào)器

擴(kuò)展碼窄帶模擬信號(hào)窄帶模擬信號(hào)擴(kuò)展后的信號(hào)目前六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)跳頻——干擾游戲（1/3）

目的：發(fā)射者確保他的發(fā)射頻率與干擾者不同

假設(shè)：發(fā)射者可在任何時(shí)候改變頻率選擇發(fā)射頻率選擇干擾頻率干擾者獲勝的序列發(fā)射者

獲勝通信者只有一個(gè)信息片干擾者用一系列干擾片

發(fā)射者和接收者必須具有相同順序的頻率變化；

通信雙方的唯一優(yōu)勢(shì)是可以使用預(yù)知的頻率變化次序；目前七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)跳頻——干擾游戲（2/3）

如果一：干擾者能夠迅速掃描所有的頻道，并在很短時(shí)間

內(nèi)找到發(fā)射頻率。

跳頻發(fā)射者仍然只有一個(gè)信息片，但可以移動(dòng)它。

選擇干

擾頻率

通信雙方設(shè)備必須按照順序完成頻率跳變;

隨著干擾者越來(lái)越快地找到發(fā)射頻率，跳變必須越來(lái)越快；目前八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)跳頻——干擾游戲（3/3）

如果二：兩者都能按照物理規(guī)律允許的最高速度移動(dòng)和反

應(yīng)。

跳頻發(fā)射者信息片拆分為短脈沖在一個(gè)隨機(jī)順序的頻率上發(fā)射選擇干擾頻率

跳頻序列隨機(jī)化。如果

序列是完全隨機(jī)的，干

擾者將完全不能預(yù)測(cè)將

來(lái)的跳變位置。目前九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)跳頻序列擴(kuò)頻（FHSS）FSSS特點(diǎn)

信號(hào)在一串隨機(jī)序列的頻

率上廣播

接收者以與發(fā)送者同步的

方式跳轉(zhuǎn)頻率

竊聽(tīng)者聽(tīng)到的難以理解好處

干擾僅影響某個(gè)頻率上的有限幾比特；

跳頻能克服噪聲干擾和多徑效果；

沒(méi)有傳統(tǒng)意義上的阻塞；

Frequency

Hopping

Spread

Spectrum相當(dāng)寬的頻帶被劃分成大量的窄頻道目前十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)FHSS——實(shí)例

FHSS與傳統(tǒng)的FSK調(diào)制方法類(lèi)似；

FSK通常只使用兩個(gè)頻率，F(xiàn)HSS將使用數(shù)千個(gè)頻率。目前十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)DSSS——噪聲調(diào)制ITT組發(fā)明將類(lèi)噪聲型信號(hào)加入到擬傳輸?shù)男盘?hào)之中+話音信號(hào)已知特征的噪聲型看起來(lái)更像噪聲的調(diào)制信號(hào)—淹沒(méi)的原始話音信號(hào)已知噪聲噪聲調(diào)制信號(hào)發(fā)送端接收端輸入信息信號(hào)可以比淹沒(méi)它的噪聲低幾千倍仍然能成功地傳輸。目前十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)直接序列擴(kuò)展頻譜（DSSS）基本原理

將兩個(gè)數(shù)字信號(hào)加到一起得到第三個(gè)實(shí)際傳輸比特流；

第一個(gè)信號(hào)是信息信號(hào)；

第二個(gè)信號(hào)是由隨機(jī)序列產(chǎn)生器產(chǎn)生的隨機(jī)比特流；

第三個(gè)比特流的速率與第二個(gè)信號(hào)相同；

10Kbps信息源

100Mbps

隨機(jī)偽

噪聲

100Mbps

混合

信號(hào)Direct

Sequence

Spread

Spectrum目前十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)無(wú)線信道共享，MAC控制的兩個(gè)基本要求

1）公平性：盡量保證多個(gè)節(jié)點(diǎn)公平使用信道2）高利用率：充分利用有限的頻帶資源目前十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)與有線固定網(wǎng)絡(luò)信道控制不同，無(wú)線信道的MAC更加復(fù)雜，原因是信號(hào)衰減與距離的平方成正比，同時(shí)沖突主要發(fā)生在接收端，在發(fā)送端進(jìn)行檢測(cè)作用不大一般采用動(dòng)態(tài)多點(diǎn)隨機(jī)接入技術(shù)進(jìn)行控制，動(dòng)態(tài)地進(jìn)行信道分配。目前十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)一、通信網(wǎng)絡(luò)中的信道共享方式點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兩個(gè)終端共享一個(gè)信道TT目前十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)

一般用于中心站控制的無(wú)線信道，終端在中心站控制下共享一個(gè)或多個(gè)無(wú)線信道。所有終端均處于中心站覆蓋范圍內(nèi)。

CTTT目前十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)多點(diǎn)共享

多個(gè)終端共享一個(gè)廣播信道，也稱(chēng)為一跳共享廣播信道。TTTTT目前十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)二、RTS/CTS協(xié)議（RequestToSend/CleartoSend）請(qǐng)求發(fā)送/允許發(fā)送協(xié)議，一種握手協(xié)議，用于解決“隱藏終端”問(wèn)題。隱藏終端目前十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)無(wú)線傳輸相關(guān)“范圍”傳輸范圍（TX_range）：可以成功接收幀的通信范圍，取決于發(fā)送能量和無(wú)線電波傳輸特性物理層偵聽(tīng)范圍（PCS_range）：可以檢測(cè)到該傳輸?shù)姆秶Q于接收器靈敏度和無(wú)線電波傳輸特性干擾范圍（IF_range）：在此范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)如果發(fā)送不相關(guān)的幀，將干擾接收端的接收并導(dǎo)致丟幀。目前二十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)“隱藏”節(jié)點(diǎn)問(wèn)題假設(shè)：A正在向B傳輸數(shù)據(jù)，C也要向B發(fā)送數(shù)據(jù)目前二十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)“隱藏”節(jié)點(diǎn)的干擾目前二十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)隱藏終端問(wèn)題ABC隱藏終端：在接收者的通信范圍內(nèi)而在發(fā)送者的通信范圍外的終端帶來(lái)的問(wèn)題：

A向B發(fā)送報(bào)文，C聽(tīng)不到A的發(fā)送。C也發(fā)送報(bào)文時(shí)在B發(fā)生碰撞隱藏終端目前二十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)A向B發(fā)送信息，C未偵測(cè)到A向B的發(fā)送，故A和C同時(shí)將信號(hào)發(fā)送到B，引起信號(hào)沖突，最終導(dǎo)致發(fā)送到B的信號(hào)都丟失了。這將帶來(lái)效率損失，而且需要錯(cuò)誤恢復(fù)機(jī)制。當(dāng)需要傳送大容量數(shù)據(jù)時(shí)，這種差錯(cuò)最容易發(fā)生，要盡力避免。目前二十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)RTS/CTS握手協(xié)議1）節(jié)點(diǎn)A向節(jié)點(diǎn)B發(fā)送RTS，表明A需要向B發(fā)送數(shù)據(jù)。RTS幀有兩個(gè)目的：預(yù)約無(wú)線鏈路的使用權(quán)，并要求接收到這一消息的其他的工作站停止發(fā)送。（發(fā)送端清場(chǎng)）

2）B接收到A的RTS后，向周邊所有節(jié)點(diǎn)發(fā)出CTS信號(hào)，表明已準(zhǔn)備就緒，A可以發(fā)送。而其他欲向B發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)則暫停發(fā)送；（接收端清場(chǎng)）3）在A、B雙方成功交換RTS/CTS信號(hào)后，即完成握手后，A向B開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。目前二十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)這種機(jī)制保證了多個(gè)互不可見(jiàn)的發(fā)送節(jié)點(diǎn)同時(shí)向一個(gè)接受節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息時(shí)，實(shí)際上只能是收到接受節(jié)點(diǎn)回應(yīng)CTS的那個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠發(fā)送，避免了沖突發(fā)生。實(shí)際上，沖突還是有可能發(fā)生，即A、C同時(shí)向B發(fā)送RTS時(shí)，兩者的RTS在B上沖突，B無(wú)法接收準(zhǔn)確的信息，則不發(fā)送任何回應(yīng)的CTS。這樣，A和C都收不到B的CTS消息，則采用退避競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，分配一個(gè)隨機(jī)定時(shí)值，再競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送RTS，直到成功為止。目前二十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)2.2IEEE802.11MAC控制技術(shù)2.2.1WLAN簡(jiǎn)介WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）：指以無(wú)線信道作為傳輸介質(zhì)的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)WLAN需滿(mǎn)足LAN的一般需求高容量覆蓋短程距離站點(diǎn)全聯(lián)通廣播特性目前二十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WLAN優(yōu)點(diǎn)及局限性?xún)?yōu)點(diǎn)移動(dòng)性（固定、半移動(dòng)、全移動(dòng)）靈活性經(jīng)濟(jì)性局限性可靠性帶寬與系統(tǒng)容量安全性節(jié)能管理目前二十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)無(wú)線局域網(wǎng)的發(fā)展第一代無(wú)線局域網(wǎng)1985年FCC頒布電波法規(guī)RangeLAN的900MHz產(chǎn)品、NCR的2.4G產(chǎn)品、摩托羅拉的Altair產(chǎn)品…第二代無(wú)線局域網(wǎng)1990年，IEEE成立802.11任務(wù)組，開(kāi)始無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化1997年，IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布第二代工作在2.4～2.4835GHz頻段，傳輸速率1～2Mb/s第三、四代無(wú)線局域網(wǎng)歐洲成立HiperLAN標(biāo)準(zhǔn)化組織（5.15～5.35GHz，17.1～17.3GHz）1999年，IEEE802.11a和IEEE802.11b，傳輸速率分別達(dá)到54Mb/s和11Mb/s無(wú)線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟(WECA)，WiFi認(rèn)證2002年，IEEE802.11g，與802.11b兼容，速率達(dá)到54Mb/sHiperLAN2，工作在5GHz，速率達(dá)到54Mb/s目前二十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11標(biāo)準(zhǔn)所提議的無(wú)線LAN標(biāo)準(zhǔn)的作用范圍是為局域網(wǎng)固定的、便攜的和可移動(dòng)的站點(diǎn)的無(wú)線連接開(kāi)發(fā)的規(guī)范術(shù)語(yǔ)：站點(diǎn)接入點(diǎn)（AP）基本服務(wù)集（BSS）：由單個(gè)協(xié)調(diào)功能控制的站點(diǎn)集合協(xié)調(diào)功能：決定BSS中運(yùn)行站點(diǎn)何時(shí)被允許發(fā)射及何時(shí)可能接收PDU的邏輯功能分布式系統(tǒng)（DS）：用于BSS互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展服務(wù)集（ESS）目前三十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)目前三十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（續(xù)）目前三十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11服務(wù)訪問(wèn)控制和安全性Authentication、deauthenticaton、privacy用于支持MAC服務(wù)數(shù)據(jù)單元的傳送處理移動(dòng)性Association、re-association、disassociation、distribution、integration數(shù)據(jù)傳遞MSDUdelivery(MSDU：MAC用戶(hù)傳送給MAC協(xié)議需要傳輸?shù)囊粔K數(shù)據(jù))目前三十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)接入認(rèn)證和隱私服務(wù)Authentication802.11支持多種認(rèn)證模式，并允許對(duì)此進(jìn)行擴(kuò)充標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有強(qiáng)制任何特定認(rèn)證模式De-authentication一個(gè)原先已通過(guò)認(rèn)證的站點(diǎn)離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要解除認(rèn)證Privacy用來(lái)防止消息內(nèi)容被非制定接收者閱讀WEP，WPA/WPA2目前三十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)關(guān)聯(lián)（association）服務(wù)Association站點(diǎn)必須與所在BSS的AP建立關(guān)聯(lián)，AP才能將此信息通報(bào)給ESS內(nèi)的其他AP，以便路由和幀的傳遞Re-association關(guān)聯(lián)可從一個(gè)AP轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)，允許站點(diǎn)從一個(gè)BSS移動(dòng)到另一個(gè)Disassociation去聯(lián)通告可由AP或者與之關(guān)聯(lián)的站點(diǎn)發(fā)出MAC管理機(jī)制防止沒(méi)通告的站點(diǎn)消失目前三十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)分布式系統(tǒng)內(nèi)的消息分發(fā)Distribution用在站點(diǎn)之間交換MAC幀從一個(gè)BSS的站點(diǎn)發(fā)送到另一個(gè)BSS的站點(diǎn)Integration當(dāng)數(shù)據(jù)交換雙方一個(gè)位于802.11LAN，另一個(gè)位于非802.11LAN時(shí)涉及地址轉(zhuǎn)換、傳輸介質(zhì)變換邏輯和幀格式轉(zhuǎn)換目前三十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)IEEE802.11協(xié)議棧目前三十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)IEEE802.11協(xié)議棧目前三十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11物理層與MAC層物理介質(zhì)依賴(lài)子層（PMD）調(diào)制解調(diào)和編碼/解碼物理層匯聚協(xié)議（PLCP）向上提供獨(dú)立于傳輸技術(shù)的物理層訪問(wèn)點(diǎn)（SAP）802.11介質(zhì)訪問(wèn)控制層控制介質(zhì)訪問(wèn)用戶(hù)數(shù)據(jù)分段加密目前三十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11PHY目前四十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)2.2.2802.11介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC控制)802.11MAC設(shè)計(jì)目標(biāo)單個(gè)MAC支持多個(gè)PHY抗干擾能力強(qiáng)（傳輸）處理隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題（傳輸）支持限時(shí)服務(wù)、QoS（服務(wù)）重載下可擴(kuò)展并且穩(wěn)定（服務(wù)）提供節(jié)能模式（特殊服務(wù)）提供隱私性和訪問(wèn)控制基于分布方式的無(wú)線媒介訪問(wèn)控制協(xié)議（DFWMAC）目前四十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)IEEE802.11MAC基本服務(wù)異步數(shù)據(jù)服務(wù)廣播組播BesteffortAdhoc、AP時(shí)限服務(wù)AP需要AP控制介質(zhì)訪問(wèn)以避免沖突目前四十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11基本訪問(wèn)機(jī)制基于CSMA/CA的強(qiáng)制基本功能避免隱藏終端問(wèn)題的可選功能時(shí)限服務(wù)的無(wú)沖突polling方法目前四十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)協(xié)調(diào)功能CF(DCF&PCF)協(xié)調(diào)功能(CoordinationFunction)是指一個(gè)用來(lái)決定什么時(shí)候那個(gè)站點(diǎn)能開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)的機(jī)制。DCF是IEEE802.11MAC的基本接入方法，它利用CSMA/CA來(lái)提供異步數(shù)據(jù)傳輸，這種方法可用在AdHoc和有基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。PCF提供具有時(shí)限性(timebounded)的數(shù)據(jù)傳輸，是一類(lèi)無(wú)競(jìng)爭(zhēng)(contentionfree)方法，因此不會(huì)發(fā)生沖撞的情形，但只能用在某種基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)中。上圖中PCF是通過(guò)DCF來(lái)完成的。在一個(gè)BSS范圍內(nèi)，這兩種功能是可以共存并容的。一個(gè)BSS中，如果有一個(gè)協(xié)調(diào)站(Pointcoordinator)，則由其來(lái)負(fù)責(zé)監(jiān)督這兩種服務(wù)的交替進(jìn)行。也就是先進(jìn)行一段時(shí)間的免競(jìng)爭(zhēng)式傳輸，再跟著進(jìn)行一段時(shí)間的競(jìng)爭(zhēng)式傳輸。如此一個(gè)周期稱(chēng)為一個(gè)超級(jí)幀(Superframe)。目前四十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)一、分布式協(xié)調(diào)功能DCF基本思路：在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上不可能進(jìn)行沖突檢測(cè)，故不設(shè)置沖突檢測(cè)機(jī)制，采用規(guī)則延遲來(lái)處理，以保證MAC控制的可操作性和公平性。基本原則為，節(jié)點(diǎn)要發(fā)送MAC幀，首先監(jiān)聽(tīng)無(wú)線信道，若空閑，則可以發(fā)送該幀；否則延遲等待，再次競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送。目前四十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)規(guī)則延遲－－幀間間隔IFS

用于延遲處理的基本時(shí)間單位，一般是時(shí)隙slot的整數(shù)倍。1)SIFS（ShortIFS，短IFS）：最短的IFS。被用于所有的立即響應(yīng)動(dòng)作中。2)PIFS（PointcoordinationfunctionIFS，點(diǎn)協(xié)調(diào)功能IFS）：一個(gè)中間長(zhǎng)度的IFS。在發(fā)布輪詢(xún)時(shí)，被中央控制器用于PCF模式。3)DIFS（DistributedcoordinationfunctionIFS，分布協(xié)調(diào)功能IFS）：三者中最長(zhǎng)的IFS。作為一個(gè)最大的時(shí)延，用于非同步幀的接入競(jìng)爭(zhēng)。目前四十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)IFS的時(shí)間長(zhǎng)短與優(yōu)先級(jí)的關(guān)系。

時(shí)長(zhǎng)SIFS<PIFS<DIFS優(yōu)先級(jí)SIFS>PIFS>DIFS

控制幀時(shí)間敏感數(shù)據(jù)一般數(shù)據(jù)目前四十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)使用IFS的CSMA訪問(wèn)控制的算法1）節(jié)點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)無(wú)線信道，若信道空閑，節(jié)點(diǎn)再等待某一個(gè)IFS（三個(gè)IFS中的一個(gè)，由系統(tǒng)設(shè)定）之后，如果信道仍然處于空閑，則節(jié)點(diǎn)立即發(fā)送此幀。注意：不是空閑即發(fā)送。2）若信道轉(zhuǎn)為忙態(tài)，（意味著有數(shù)據(jù)正在傳輸，無(wú)論是一開(kāi)始監(jiān)聽(tīng)到忙，亦或是在某一個(gè)IFS等待時(shí)間內(nèi)監(jiān)聽(tīng)到忙），節(jié)點(diǎn)都延遲發(fā)送并繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)。3）一旦當(dāng)前傳輸完成，節(jié)點(diǎn)要監(jiān)聽(tīng)某個(gè)IFS時(shí)長(zhǎng)。若此期間，信道仍然空閑，則節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送幀。目前四十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)優(yōu)先級(jí)——控制等待時(shí)間的參數(shù)用不同的幀間隔來(lái)定義優(yōu)先級(jí)SIFS(ShortIFS)PIFS(PCFIFS)DIFS(DCFIFS)目前四十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)優(yōu)先級(jí)幀的特點(diǎn)優(yōu)先級(jí)高的幀其幀間隔也短，因此得到介質(zhì)的機(jī)會(huì)就大當(dāng)站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)介質(zhì)由忙碌變空閑時(shí)，并不能馬上送出幀，還要依幀的優(yōu)先級(jí)等待一段適當(dāng)?shù)膸g隔時(shí)間，且在這段時(shí)間內(nèi)介質(zhì)仍保持是空閑的才能將幀送出去。在這種方式下，同一種優(yōu)先等級(jí)的幀發(fā)生沖撞的機(jī)會(huì)仍很高，因?yàn)橥环N權(quán)限的幀在等候了相同的幀間隔后，若發(fā)現(xiàn)這段時(shí)間內(nèi)介質(zhì)空閑，就會(huì)同時(shí)將幀傳送出去造成沖撞。目前五十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)優(yōu)先級(jí)幀的特點(diǎn)解決此問(wèn)題的方法是，站點(diǎn)在等候了幀間隔的時(shí)間后，再等待一段由隨機(jī)數(shù)決定的時(shí)間才將幀傳送出去。因?yàn)槊總€(gè)站點(diǎn)產(chǎn)生的后退時(shí)間極可能不同，所以幀發(fā)生沖撞的機(jī)會(huì)就會(huì)降低。這就是退讓(backoff)算法的思想，與IEEE802.3CSMA/CD的后退算法相似。目前五十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)IEEE802.11DCF基本接入過(guò)程1）節(jié)點(diǎn)在發(fā)送報(bào)文前首先監(jiān)聽(tīng)信道忙閑狀況，若信道空閑，等待一個(gè)DIFS時(shí)間，若在此期間信道持續(xù)空閑，就開(kāi)始發(fā)送報(bào)文；2）若信道忙，就執(zhí)行退避算法，即計(jì)算一個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，一直等到信道變空閑并持續(xù)空閑IFS時(shí)間后，節(jié)點(diǎn)開(kāi)始以時(shí)隙為單位遞減退避時(shí)間。若減到0，節(jié)點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送報(bào)文；3）如果在遞減過(guò)程中信道變忙，節(jié)點(diǎn)就凍結(jié)退避時(shí)間，等待信道變閑并持續(xù)空閑了IFS時(shí)間后再繼續(xù)遞減。目前五十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)CSMA/CA算法目前五十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)在傳輸分組前，節(jié)點(diǎn)需要等待一個(gè)很小的時(shí)間間隔，即使信道是空閑的，這個(gè)間隔稱(chēng)為幀間間隔，即IFS。四種不同的IFS不同的優(yōu)先級(jí)：SIFS、PIFS、DIFS、EIFS若在發(fā)送RTS前等待DIFS，那么在發(fā)送CTS或者ACK時(shí)就等待SIFS。

目前五十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)IEEE802.11DCF基本接入過(guò)程

目前五十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)退避（Backoff）過(guò)程當(dāng)空閑時(shí)間≧IFS，立即傳輸當(dāng)介質(zhì)忙，延遲直到當(dāng)前傳輸結(jié)束+IFS時(shí)間開(kāi)始隨機(jī)后退過(guò)程選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)（0，CWindow）使用偵聽(tīng)確定每個(gè)時(shí)間槽slot是否有活動(dòng)如果沒(méi)有活動(dòng)則減少backoff時(shí)間后退過(guò)程中介質(zhì)為忙時(shí)掛起backoff過(guò)程在當(dāng)前幀傳輸結(jié)束后恢復(fù)后退過(guò)程目前五十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)二進(jìn)制指數(shù)退避算法

BackoffTime＝Randon(0，CW)XSlottime1）節(jié)點(diǎn)在(0，CW)之間選擇一個(gè)隨機(jī)數(shù)，并利用上式計(jì)算退避時(shí)間。2）取得某個(gè)退避值后，根據(jù)該數(shù)值設(shè)置一個(gè)退避計(jì)時(shí)器Timer3）在一個(gè)slot時(shí)隙時(shí)間段內(nèi)，信道空閑，則Timer減1，若信道忙，則凍結(jié)Timer數(shù)值不變，并記錄當(dāng)前值，重新等待信道變?yōu)榭臻e。4）信道空閑，經(jīng)過(guò)DIFS后，節(jié)點(diǎn)繼續(xù)啟動(dòng)退避計(jì)時(shí)器，從Timer剩下的當(dāng)前值繼續(xù)計(jì)數(shù)slot，執(zhí)行空閑則減1操作，直到Timer為0，開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。目前五十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)Copyright

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Secondretransmission31目前五十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)使用CSMA/CA的基本DCF如果介質(zhì)持續(xù)為空的時(shí)間大于DIFS，則節(jié)點(diǎn)可以立即訪問(wèn)介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較輕時(shí)可縮短訪問(wèn)延遲網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大時(shí)需要其他機(jī)制的協(xié)助如果介質(zhì)為忙，則等待一段隨機(jī)時(shí)間目前五十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)CSMA/CA的公平性如果介質(zhì)忙，則節(jié)點(diǎn)必須等待DIFS，然后進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)階段；每個(gè)節(jié)點(diǎn)在競(jìng)爭(zhēng)窗口中選擇一個(gè)隨機(jī)backoff時(shí)間，延遲這段時(shí)間訪問(wèn)介質(zhì)；如果隨機(jī)等待時(shí)間過(guò)后，介質(zhì)仍然為空，則節(jié)點(diǎn)可立即訪問(wèn)介質(zhì)；如果介質(zhì)為忙重新開(kāi)始下一輪競(jìng)爭(zhēng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)在下一次競(jìng)爭(zhēng)時(shí)具有同樣的發(fā)送數(shù)據(jù)機(jī)會(huì)目前六十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)CSMA/CA-例1目前六十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)圖示為一個(gè)工作站傳送數(shù)據(jù)時(shí)后退程序的例子。此例中，一開(kāi)始工作站B、C、D想傳送數(shù)據(jù)，而傳輸媒介為工作站A所使用。當(dāng)工作站A送完數(shù)據(jù)時(shí)，工作站B、C、D在等待了一個(gè)DIFS時(shí)間后，就分別利用CW=Cwmin=31產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)后退時(shí)間（假設(shè)分別為19us,10us,及15us），然后開(kāi)始進(jìn)行遞減的工作。在這個(gè)例子中，由于工作站C產(chǎn)生的后退時(shí)間最小(10us），于是率先遞減為零并且在這次的競(jìng)爭(zhēng)窗口中取得了傳輸媒介的使用權(quán)并且傳送出數(shù)據(jù)。此時(shí)工作站B、D的后退時(shí)間分別剩下9us及5us。工作站C傳送數(shù)據(jù)的過(guò)程中，此兩個(gè)后退時(shí)間被暫時(shí)凍結(jié)。在進(jìn)入第二個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口時(shí)則分別以此值為其后退時(shí)間繼續(xù)遞減。結(jié)果在5us后工作站D開(kāi)始傳送其訊框，而工作站B必須等到進(jìn)入第三個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口4us后才會(huì)開(kāi)始傳送其數(shù)據(jù)。目前六十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)CSMA/CA-例2目前六十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)開(kāi)始時(shí)一樣假設(shè)工作站A正在傳送數(shù)據(jù)而工作站B、C、D陸續(xù)想傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)工作站A送完數(shù)據(jù)時(shí)，工作站B、C、D在等待了一個(gè)DIFS時(shí)間后，就分別產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)后退時(shí)間（假設(shè)分別為19us,10us,及15us），然后開(kāi)始進(jìn)行遞減的工作。由于工作站C產(chǎn)生的后退時(shí)間最小，于是在這次的競(jìng)爭(zhēng)窗口中取得了傳輸媒介的使用權(quán)并且傳送出數(shù)據(jù)。當(dāng)工作站C傳送數(shù)據(jù)時(shí)，假設(shè)工作站E也想傳送數(shù)據(jù)，于是變成工作站B、D、E共同競(jìng)爭(zhēng)媒介使用權(quán)。在進(jìn)入下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口時(shí)，工作站B、D的后退時(shí)間分別為9us及5us。而工作站E則利用CW=Cwmin=31產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)后退時(shí)間（假設(shè)為7us）。結(jié)果在5us后工作站D開(kāi)始傳送其數(shù)據(jù)，而工作站B、E的后退時(shí)間則分別剩下4us及2us。結(jié)果在下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口中工作站E將可較早傳送數(shù)據(jù)，而工作站B則必須等到進(jìn)入第四個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口2us后才會(huì)開(kāi)始傳送其數(shù)據(jù)。目前六十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)CSMA/CA-例3目前六十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)開(kāi)始工作站A正在傳送數(shù)據(jù)而工作站B、C、D、E陸續(xù)想傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)工作站A送完數(shù)據(jù)時(shí)，工作站B、C、D、E在等待了一個(gè)DIFS時(shí)間后，就分別利用CW=Cwmin=31產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)后退時(shí)間（假設(shè)分別為15us,10us,15us及18us），然后開(kāi)始進(jìn)行遞減的工作。由于工作站C產(chǎn)生的后退時(shí)間最小，于是在這次的競(jìng)爭(zhēng)窗口中取得了傳輸媒介的使用權(quán)并且傳送出數(shù)據(jù)。此時(shí)工作站B、D、E的后退時(shí)間分別剩下5us,5us,及8us。工作站C傳送數(shù)據(jù)的過(guò)程中，此三個(gè)后退時(shí)間被暫時(shí)凍結(jié)。在進(jìn)入第二個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口時(shí)則分別以此值為其后退時(shí)間繼續(xù)遞減。結(jié)果在5us后工作站B及D同時(shí)開(kāi)始傳送其數(shù)據(jù)，結(jié)果造成沖撞的現(xiàn)象。目前六十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)由于沒(méi)有收到回復(fù)訊息，工作站B及D分別進(jìn)入重傳階段，并且在下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口中(工作站B及D此時(shí)必須等待DIFS時(shí)段才能進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)窗口)分別利用CW=63產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)后退時(shí)間（假設(shè)分別為20us及25us）。而工作站E則在第三個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口中(工作站E只需等待DIFS時(shí)段即可進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)窗口)等待3us后開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)。此時(shí)工作站B、D的后退時(shí)間分別剩下17us及22us。結(jié)果工作站B必須等到進(jìn)入第四個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口17us后才會(huì)開(kāi)始傳送其數(shù)據(jù)，而工作站D則必須等到進(jìn)入第五個(gè)競(jìng)爭(zhēng)窗口5us后才能開(kāi)始傳送其數(shù)據(jù)。目前六十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11對(duì)CSMA/CA的改進(jìn)目前六十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)基本DCF特征當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大時(shí)競(jìng)爭(zhēng)窗口越小，站點(diǎn)選擇的隨機(jī)值越接近導(dǎo)致太多沖突當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載輕時(shí)競(jìng)爭(zhēng)窗口越大，站點(diǎn)等待時(shí)間越長(zhǎng)導(dǎo)致不必要的延遲指數(shù)后退算法競(jìng)爭(zhēng)窗口初始化為某個(gè)最小值，發(fā)生沖突時(shí)加大窗口，直到達(dá)到最大值目前六十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)ACK確認(rèn)機(jī)制

DataACK

發(fā)送－確認(rèn)，完成一次數(shù)據(jù)通信過(guò)程目前七十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)發(fā)送端其他節(jié)點(diǎn)DIFSDATASIFSACKDATA接收端DIFS留給短控制報(bào)文時(shí)間確保不會(huì)產(chǎn)生沖突競(jìng)爭(zhēng)窗口(DIFS+各自的后退時(shí)間)

等待時(shí)間單播數(shù)據(jù)傳送

CSMA/CA

+

ACK

接收端在CRC正確時(shí)立即返回ACK

發(fā)送端沒(méi)有收到ACK則在隨機(jī)后退時(shí)間后重傳數(shù)據(jù)幀目前七十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)NAV（NetworkAllocationVector）網(wǎng)絡(luò)分配矢量，也稱(chēng)為虛擬載波偵聽(tīng)。

在分組傳遞中，每個(gè)分組中都包含有一個(gè)持續(xù)時(shí)間域來(lái)標(biāo)識(shí)該分組要傳輸?shù)臅r(shí)長(zhǎng)，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)傳輸給另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)的包，該節(jié)點(diǎn)就能從持續(xù)時(shí)間域知道在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不能發(fā)送數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)以變量形式記錄該值，稱(chēng)為NAV， 可以被看成一個(gè)計(jì)時(shí)器，每次計(jì)時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，節(jié)點(diǎn)遞減它的NAV，直到減少到0。在傳輸之前，節(jié)點(diǎn)首先檢查它的NAV，如果值不為0，節(jié)點(diǎn)就認(rèn)為信道忙，這被稱(chēng)為虛擬載波偵聽(tīng)物理載波偵聽(tīng)VS虛擬載波偵聽(tīng)。目前七十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)帶有RTS/CTS的擴(kuò)展DCFRTS/CTS機(jī)制機(jī)制的使用是可選的每個(gè)802.11節(jié)點(diǎn)必須實(shí)現(xiàn)該功能明確預(yù)留信道發(fā)送者發(fā)送短的RTS（請(qǐng)求發(fā)送）接收者用短的CTS（清除發(fā)送）CTS為發(fā)送者預(yù)留了帶寬同時(shí)通告所有的站點(diǎn)（包括隱藏站點(diǎn)）RTS/CTS長(zhǎng)度很短，沖突的概率小避免“隱藏”終端沖突目前七十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)如何解決“隱藏節(jié)點(diǎn)”問(wèn)題？隱藏終端：A和C互不知道障礙物導(dǎo)致信號(hào)衰減如果多余兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送將在B處沖突目前七十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)用RTS/CTS解決隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題目前七十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)用RTS/CTS解決隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題目前七十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)帶RTS/CTS的DCF機(jī)制工作過(guò)程目前七十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)當(dāng)發(fā)射端希望發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先檢測(cè)信道是否空閑，若是信道為空閑時(shí)，送出RTS，RTS信號(hào)包括發(fā)射端的地址、接收端的地址、下一筆數(shù)據(jù)將持續(xù)發(fā)送的時(shí)間等信息。接收端收到RTS信號(hào)后，將響應(yīng)短信號(hào)，CTS信號(hào)上也包含根據(jù)RTS內(nèi)記錄修正后的剩余的持續(xù)發(fā)送的時(shí)間。當(dāng)發(fā)射端收到CTS包后，隨即開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)包。接收端收到數(shù)據(jù)包后，將以包內(nèi)的CRC的數(shù)值來(lái)檢驗(yàn)包數(shù)據(jù)是否正確，若結(jié)果正確，接收端將響應(yīng)ACK包，告知發(fā)射端數(shù)據(jù)已經(jīng)被成功地接收。當(dāng)發(fā)射端沒(méi)有收到接收端的ACK包時(shí)，將認(rèn)為包在傳輸過(guò)程中丟失，而一直重新發(fā)送包。目前七十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題的解決目前七十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)如何應(yīng)付無(wú)線鏈路高比特出錯(cuò)率Fi幀攜帶Fi+1幀的傳輸時(shí)間將用戶(hù)數(shù)據(jù)分組分段的機(jī)制應(yīng)該對(duì)用戶(hù)是透明的MAC層應(yīng)該具備根據(jù)介質(zhì)當(dāng)前出錯(cuò)率調(diào)整幀長(zhǎng)度的能力目前八十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)Copyright

?2009

YAN

Wei.

All

rights

reserved.42發(fā)送端其他節(jié)點(diǎn)DATASIFSACKDATADIFS接收端RTSCTSSIFSDIFSSIFSNAV(RTS)

NAV(CTS)

延遲訪問(wèn)競(jìng)爭(zhēng)窗口

RTS報(bào)文數(shù)據(jù)分組沒(méi)有優(yōu)先權(quán)！NAV:

Network

Allocation

VectorRTS-CTS-DATA-ACK序列報(bào)文交換目前八十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)RTS-CTS-DATA-ACK序列報(bào)文交換1）發(fā)送節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)幀發(fā)送，首先檢測(cè)信道狀態(tài)，如果信道處于空閑狀態(tài)超過(guò)一個(gè)DIFS，則執(zhí)行2）；否則，節(jié)點(diǎn)將一直監(jiān)聽(tīng)信道，直到信道處于空閑超過(guò)一個(gè)DIFS，采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法與其他節(jié)點(diǎn)爭(zhēng)用信道。2）發(fā)送節(jié)點(diǎn)首先發(fā)送一個(gè)RTS幀預(yù)約信道，若信道無(wú)沖突，接收節(jié)點(diǎn)在收到RTS幀后，經(jīng)過(guò)SIFS間隔，回應(yīng)發(fā)送一個(gè)CTS幀。3）發(fā)送節(jié)點(diǎn)收到CTS，等待一個(gè)SIFS，即可發(fā)送數(shù)據(jù)DATA。目前八十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)4）接收節(jié)點(diǎn)正確接收后，發(fā)送一個(gè)確認(rèn)幀ACK，來(lái)告知發(fā)送節(jié)點(diǎn)已經(jīng)正確收到該數(shù)據(jù)幀。通信完畢5）其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)虛擬載波偵聽(tīng)NAV（RTS/CTS）的延遲要求遞減計(jì)時(shí)器，一直監(jiān)聽(tīng)信道，在此次數(shù)據(jù)傳輸完畢后，等待一個(gè)DIFS時(shí)間間隔后，按照退避算法確定的等待時(shí)隙爭(zhēng)用信道，最少等待時(shí)間的節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS幀預(yù)約信道。注意DATA>>RTS/CTS/ACK

RTS、CTS和ACK發(fā)送前的幀間間隔的差異目前八十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)總結(jié)1）三個(gè)IFS時(shí)間間隔的長(zhǎng)短意味著不同的優(yōu)先級(jí)，時(shí)長(zhǎng)短代表高優(yōu)先級(jí)。2）802.11MAC的無(wú)線信道是一種一跳共享廣播信道3）802.11MAC遵循RTS-CTS-DATA-ACK序列報(bào)文交換目前八十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)CSMA/CA與CSMA/CDCSMA/CA和CSMA/CD都采用載波偵聽(tīng)原理來(lái)判斷傳輸媒介的空閑兩者差別在于當(dāng)發(fā)現(xiàn)傳輸媒介由忙碌變成空閑時(shí)：CSMA/CD會(huì)將幀立刻傳送出去，然后監(jiān)聽(tīng)是否發(fā)生沖撞，若發(fā)生沖撞，則立刻停止傳送并且等待一段隨機(jī)延遲時(shí)間后再重新開(kāi)始。CSMA/CA是在發(fā)現(xiàn)傳輸媒介由忙碌變成空閑時(shí)，先產(chǎn)生一段隨機(jī)延遲時(shí)間(暫不考慮幀間隔)，然后才傳送幀。其傳送幀和產(chǎn)生隨機(jī)延遲時(shí)間的順序正好和CSMA/CD的做法相反。先產(chǎn)生隨機(jī)延遲時(shí)間的目的是想預(yù)先避免發(fā)生沖撞，所以此方法叫“沖撞避免”(collisionavoidance)。目前八十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)CSMA/CA與CSMA/CD這樣做是因?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)中沖撞偵測(cè)的任務(wù)不易完成。在無(wú)線網(wǎng)中，不同站點(diǎn)在傳輸媒介上所使用的信號(hào)強(qiáng)度范圍是不定的，因此物理層很難在每次沖撞發(fā)生時(shí)，都能偵測(cè)出。避免發(fā)生沖撞并不表示沖撞就不會(huì)發(fā)生。由CSMA/CA的特性可以知道，幀傳送前雖然延遲隨機(jī)數(shù)時(shí)間但還是可能發(fā)生沖撞，而當(dāng)沖撞發(fā)生時(shí)又偵測(cè)不出來(lái)，此時(shí)傳送的幀就丟失。為了提供可靠的傳輸環(huán)境，IEEE802.11在沖撞避免的功能中加入了幀傳送的確認(rèn)動(dòng)作，以確保可靠傳輸。目前八十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)CSMA/CA與CSMA/CD1.載波檢測(cè)方式：因傳輸介質(zhì)不同，CSMA/CD與CSMA/CA的檢測(cè)方式也不同。CSMA/CD通過(guò)電纜中電壓的變化來(lái)檢測(cè)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞時(shí)，電纜中的電壓就會(huì)隨著發(fā)生變化；而CSMA/CA采用能量檢測(cè)(ED)、載波檢測(cè)(CS)和能量載波混合檢測(cè)三種檢測(cè)信道空閑的方式。2.信道利用率比較：CSMA/CA協(xié)議信道利用率低于CSMA/CD協(xié)議信道利用率。但是由于無(wú)線傳輸?shù)奶匦?，在無(wú)線局域網(wǎng)不能采用有線局域網(wǎng)的CSMA/CD協(xié)議。信道利用率受傳輸距離和空曠程度的影響，當(dāng)距離遠(yuǎn)或者有障礙物影響時(shí)會(huì)存在隱藏終端問(wèn)題，降低信道利用率。目前八十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)二、點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF可選的DCF之上的接入服務(wù)與支持異步數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄CF并存需要一個(gè)集中的輪詢(xún)站點(diǎn)（點(diǎn)協(xié)調(diào)器）以循環(huán)的方式輪詢(xún)所有配置成polling的站點(diǎn)被詢(xún)問(wèn)的站點(diǎn)利用SIFS返回響應(yīng)如果收到響應(yīng)，則等待PIFS后發(fā)出另一個(gè)polling如果沒(méi)有收到響應(yīng)，則polling其他站目前八十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF是在DCF之上的一個(gè)可選訪問(wèn)方法，由點(diǎn)協(xié)調(diào)器進(jìn)行訪問(wèn)查詢(xún)。點(diǎn)協(xié)調(diào)器在查詢(xún)時(shí)使用PIFS。由于PIFS小于DIFS，當(dāng)發(fā)出查詢(xún)和接收響應(yīng)時(shí)，點(diǎn)協(xié)調(diào)器總是能夠獲得對(duì)信道的訪問(wèn)權(quán)，從而把使用DIFS競(jìng)爭(zhēng)信道的一般節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信（也稱(chēng)為異步通信）封鎖極端情況下，如果點(diǎn)協(xié)調(diào)器持續(xù)不斷地執(zhí)行查詢(xún)、回應(yīng)操作，則就會(huì)鎖住所有的異步通信。目前八十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)為避免極端情況的發(fā)生，定義一種稱(chēng)為超級(jí)幀的時(shí)間間隔。在超級(jí)幀的前面部分，點(diǎn)協(xié)調(diào)器用循環(huán)的方式向所有查詢(xún)節(jié)點(diǎn)發(fā)出查詢(xún)，然后把超級(jí)幀的剩下時(shí)間空出來(lái)，作為異步通信的爭(zhēng)用時(shí)間段。這樣，在超級(jí)幀的開(kāi)始，點(diǎn)協(xié)調(diào)器可以在一段時(shí)間內(nèi)任意控制對(duì)信道的訪問(wèn)和發(fā)送查詢(xún)。由于響應(yīng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的幀是可以變化的，所以，這段時(shí)間也是可以變化的。超級(jí)幀的剩下時(shí)間用于爭(zhēng)用訪問(wèn)。目前九十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)超幀（superframe）目前九十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)在超級(jí)幀的末尾，點(diǎn)協(xié)調(diào)器用PIFS爭(zhēng)用信道。若此時(shí)信道空閑，點(diǎn)協(xié)調(diào)器就可以立即訪問(wèn)信道，接著就是下一個(gè)緊挨著的完整超級(jí)幀。但是，如果在超級(jí)幀的結(jié)尾信道可能正忙。在這種情況下，點(diǎn)協(xié)調(diào)器必須等待，直到信道空閑方可獲得接入，這導(dǎo)致在狹義的周期中，超級(jí)幀的實(shí)際時(shí)間被縮短。目前九十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)PCF與DCF的協(xié)調(diào)點(diǎn)協(xié)調(diào)器（pointco-ordinator）超幀（superframe）無(wú)競(jìng)爭(zhēng)階段競(jìng)爭(zhēng)階段（適用于DCF訪問(wèn)控制）無(wú)競(jìng)爭(zhēng)階段AP在介質(zhì)為空PIFS之后輪詢(xún)各個(gè)站PIFS<DIFS確保AP擁有介質(zhì)訪問(wèn)優(yōu)先權(quán)輪詢(xún)報(bào)文必須等待SIFS輪詢(xún)回答必須等待SIFS如果某個(gè)站沒(méi)有回答，則AP必須等待PIFS目前九十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)APPIFSstations

站點(diǎn)的NAVCFeNAVD1SIFSU1SIFSD2SIFSU2SIFSD3PIFSD4SIFSt2t3t4Contention-free

periodSuperFrame

47

SIFS

U4

NextSuperFrameB輪詢(xún)

站2站2回答PCF、DCF與超幀

結(jié)束標(biāo)記輪詢(xún)

站1

站1回答目前九十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)PCF、DCF與超幀目前九十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)希望發(fā)送數(shù)據(jù)的主機(jī)首先向AP（AcessPoint）發(fā)送AssociationRequest（連接請(qǐng)求）幀，并在幀的功能性能字段的CF-Pollable(可輪詢(xún)CF)子字段中表明希望加入輪詢(xún)表。在收到AP的ACK信息以后，主機(jī)被列入輪詢(xún)列表。輪詢(xún)列表中的主機(jī)按連接標(biāo)識(shí)(AssociationID:AID)升序排列。AID是由AP主機(jī)分配的16bit標(biāo)識(shí)符。AP發(fā)出Beacon幀表明CFP期間的開(kāi)始。然后AP依次向輪詢(xún)列表中的主機(jī)發(fā)出Poll幀給AP，或發(fā)送Data幀給其它非AP主機(jī)；如果在PIFS時(shí)間間隔內(nèi)沒(méi)有響應(yīng)，則表明主機(jī)無(wú)數(shù)據(jù)要發(fā)，AP繼續(xù)發(fā)出下一個(gè)Poll幀。目前九十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)輪詢(xún)中特殊情況：

1）在一個(gè)CFP期間，如果輪詢(xún)列表中的主機(jī)沒(méi)有輪詢(xún)完，那么在下次CFP期間將從未輪詢(xún)主機(jī)開(kāi)始輪詢(xún)；如果輪詢(xún)列表中的主機(jī)已經(jīng)輪詢(xún)完，還剩有一段時(shí)間，AP將隨機(jī)選擇主機(jī)發(fā)出輪詢(xún)幀。輪詢(xún)結(jié)束過(guò)程：AP發(fā)出End幀，表明CFP期間的結(jié)束，CP期間的開(kāi)始。下圖為PCF中幀傳輸?shù)囊粋€(gè)例子：目前九十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)目前九十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)IEEE802.11MAC技術(shù)小結(jié)采用兩種MAC模式：

1）分布式訪問(wèn)控制協(xié)議－CSMA/CA，用于地位等同的節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)以及具有突發(fā)性通信的WLAN，一般稱(chēng)為分布式協(xié)調(diào)功能DCF。(競(jìng)爭(zhēng)信道)2）中央式訪問(wèn)控制協(xié)議，用于時(shí)間敏感數(shù)據(jù)或高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通信，一般稱(chēng)為點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF。(無(wú)競(jìng)爭(zhēng)信道)目前九十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)2.2.3802.11MAC幀結(jié)構(gòu)三部分組成MACheaderFramecontrol,address,…Framebody可變長(zhǎng)度，依賴(lài)于幀的type&subtypeFCS(containaCRC)目前一百頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11MAC幀結(jié)構(gòu)目前一百零一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)MAC幀基本字段MACHEADERFramecontrol兩個(gè)字節(jié)的控制字段具有多種用途Duration/ID表示下一個(gè)要發(fā)送的幀可能要持續(xù)的時(shí)間Address1-4每個(gè)地址的含義由Framecontrol中的DS解釋Sequencecontrol序列號(hào)用來(lái)過(guò)濾掉重復(fù)幀Data包含任意長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)（0-2312字節(jié)）Checksum802.11采用4個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)碼(IEEE32-bitCRC)目前一百零二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)地址字段目前一百零三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11幀控制字段Morefragments1表示在當(dāng)前的MSDU后面還有另一個(gè)fragmentRetry1表明當(dāng)前幀是以前幀的重傳Powermanagement表明站的模式：1表示節(jié)能；0表示活躍Moredata一般來(lái)說(shuō)該字段指示接收者，發(fā)送者還有幀要傳來(lái)Wiredequivalentprivacy該地段表明采用802.11標(biāo)準(zhǔn)的安全機(jī)制Order1表示接受者必須嚴(yán)格按照順序處理該幀目前一百零四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11MAC控制幀ACK來(lái)自接收端的立即確認(rèn)正確的數(shù)據(jù)幀管理幀Poll幀RTS/CTS4次交換的前兩個(gè)幀通知發(fā)送端和接收端附近的節(jié)點(diǎn)目前一百零五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11MAC控制幀（續(xù)）Powersaver-poll發(fā)自某個(gè)站請(qǐng)求一個(gè)緩存幀CF-end通告無(wú)競(jìng)爭(zhēng)階段的結(jié)束CF-end+CF-ack確認(rèn)CF-end節(jié)能模式AP可以指示一個(gè)移動(dòng)站進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到由AP或則用戶(hù)顯式喚醒為止在移動(dòng)站睡眠期間，AP必須負(fù)責(zé)把所有發(fā)送給該站點(diǎn)的幀全部緩存起來(lái)目前一百零六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11MAC數(shù)據(jù)幀第一類(lèi)：攜帶用戶(hù)數(shù)據(jù)（4）Data最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)幀。用于無(wú)競(jìng)爭(zhēng)/有競(jìng)爭(zhēng)階段Data+CF-ack僅用于無(wú)競(jìng)爭(zhēng)階段。除了攜帶數(shù)據(jù)外，該幀還攜帶對(duì)剛收到數(shù)據(jù)的確認(rèn)。Data+CF-poll被AP用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)給移動(dòng)站，也可用于請(qǐng)求移動(dòng)站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)可能被緩存的數(shù)據(jù)幀。Data+CF-ack+CF-poll把上述功能結(jié)合在一個(gè)幀中目前一百零七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11MAC數(shù)據(jù)幀（續(xù)）第二類(lèi)：沒(méi)有任何數(shù)據(jù)（4）Nullfunction(nodata)攜帶能量管理幀中由AP指示站點(diǎn)進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)CF-ack(nodata)CF-poll(nodata)CF-ack+CF-poll(nodata)意義同前目前一百零八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)802.11MAC管理幀基本功能處理移動(dòng)站點(diǎn)與AP之間的通信—控制移動(dòng)環(huán)境所需要的機(jī)制Synchronizaiton：支持尋找一個(gè)無(wú)線站點(diǎn)、同步內(nèi)部時(shí)鐘、產(chǎn)生beacon信號(hào)Powermanagement：為powerconservation而不丟失幀控制發(fā)送器的活動(dòng)，例如定期睡眠、緩存Roaming：加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（關(guān)聯(lián)），改變接入點(diǎn)，掃描接入點(diǎn)目前一百零九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)關(guān)聯(lián)操作幀Associationrequest移動(dòng)站點(diǎn)向BSS內(nèi)的AP請(qǐng)求關(guān)聯(lián)AssociationresponseAP接受移動(dòng)站點(diǎn)的關(guān)聯(lián)請(qǐng)求Re-associationrequest當(dāng)移動(dòng)站點(diǎn)離開(kāi)當(dāng)前BSS而進(jìn)入另一個(gè)BSS時(shí)必須向新BSS的AP請(qǐng)求關(guān)聯(lián)新AP據(jù)此和老AP協(xié)商數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)Re-associationresponse新AP接受移動(dòng)站點(diǎn)的關(guān)聯(lián)請(qǐng)求dissociation目前一百一十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)獲取BSS及站點(diǎn)信息幀Proberequest用來(lái)獲取AP或者其他站點(diǎn)的信息Proberesponse對(duì)上述請(qǐng)求的響應(yīng)BeaconAP建立時(shí)序同步功能而準(zhǔn)定期發(fā)送的管理幀Announcementtrafficindicationmessage通知其他站點(diǎn)有緩存的數(shù)據(jù)目前一百一十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)安全管理幀802.11提供了兩類(lèi)認(rèn)證Opensystemauthentication雙方同意交換數(shù)據(jù)，沒(méi)有任何安全保障；只需要交換各自身份Sharedkeyauthentication需要雙方共享密鑰；該密鑰用來(lái)確保雙方的身份安全幀Authentication站點(diǎn)之間交換信息和采用多種模式De-authentication通知其他站點(diǎn)終止當(dāng)前的安全通信目前一百一十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)MAC管理功能一覽目前一百一十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的四個(gè)步驟發(fā)現(xiàn)可用網(wǎng)絡(luò)如基本服務(wù)集（BSS）選擇一個(gè)網(wǎng)絡(luò)（BSS）認(rèn)證（Authentication）關(guān)聯(lián)（Association）目前一百一十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)步驟1：發(fā)現(xiàn)可用網(wǎng)絡(luò)被動(dòng)掃描AP周期性發(fā)送信標(biāo)（Beaconframe）AP的MAC地址，網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)（服務(wù)集標(biāo)識(shí)SSID）等主動(dòng)掃描站發(fā)送探測(cè)請(qǐng)求幀（ProbeRequestframe）AP發(fā)送探測(cè)響應(yīng)幀（ProbeResponseframe）回應(yīng)AP的MAC地址，SSID目前一百一十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)步驟2：選擇網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)從可用網(wǎng)絡(luò)中選擇一個(gè)網(wǎng)絡(luò)選擇標(biāo)準(zhǔn)用戶(hù)自主選擇信號(hào)最強(qiáng)最近使用過(guò)的目前一百一十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)步驟3：認(rèn)證認(rèn)證站向AP證明其身份的過(guò)程兩種機(jī)制開(kāi)放系統(tǒng)認(rèn)證共享密鑰認(rèn)證目前一百一十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)步驟4：關(guān)聯(lián)目前一百一十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)2.2.4WLAN實(shí)用技術(shù)無(wú)線局域網(wǎng)的組成結(jié)構(gòu)

目前一百一十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)

站STA(Station)

站(點(diǎn))也稱(chēng)主機(jī)(Host)或終端(Terminal)，是無(wú)線局域網(wǎng)的最基本組成單元,包括以下幾部分：

(1)終端用戶(hù)設(shè)備

(2)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口

(3)網(wǎng)絡(luò)軟件目前一百二十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)無(wú)線接入點(diǎn)AP無(wú)線接入點(diǎn)類(lèi)似蜂窩結(jié)構(gòu)中的基站，是無(wú)線局域網(wǎng)的重要組成單元。是一種特殊的站，通常處于BSA的中心，固定不動(dòng)?；竟δ苡校?/p>

(1)作為接入點(diǎn)，完成其他非AP的站對(duì)分布式系統(tǒng)的接入訪問(wèn)和同一BSS中的不同站間的通信聯(lián)結(jié)。

(2)作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)的橋接點(diǎn)完成無(wú)線局域網(wǎng)與分布式系統(tǒng)間的橋接功能。

(3)作為BSS的控制中心完成對(duì)其他非AP的站的控制和管理。目前一百二十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)分布式系統(tǒng)DS

為了覆蓋更大的區(qū)域，把多個(gè)BSA通過(guò)分布式系統(tǒng)連接起來(lái)，形成一個(gè)擴(kuò)展業(yè)務(wù)區(qū)ESA，通過(guò)DS互相連接起來(lái)的屬于同一個(gè)ESA的所有主機(jī)組成一個(gè)擴(kuò)展業(yè)務(wù)組ESS。目前一百二十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)一、無(wú)線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)從物理拓?fù)浞诸?lèi)看:單區(qū)網(wǎng)SCN和多區(qū)網(wǎng)MCN從邏輯上看:對(duì)等式、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)式和線型、星型、環(huán)型從控制方式方面來(lái)看:無(wú)中心分布式、有中心集中控制式從與外網(wǎng)的連接性來(lái)看：獨(dú)立WLAN和非獨(dú)立WLAN目前一百二十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)1．分布對(duì)等式拓?fù)浞植紝?duì)等式網(wǎng)絡(luò)是一種獨(dú)立的(Independent)BSS(IBSS)，它至少有兩個(gè)站。是一種典型的、以自發(fā)方式構(gòu)成的單區(qū)網(wǎng)，該工作模式被稱(chēng)作特別網(wǎng)絡(luò)或自組織網(wǎng)絡(luò)(AdHocNetwork)目前一百二十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)2．基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)集中式拓?fù)淠壳耙话俣屙?yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)3．ESS網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

目前一百二十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)4.中繼或橋接型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)(LAN或WLAN)或網(wǎng)段通過(guò)無(wú)線中繼器、無(wú)線網(wǎng)橋或無(wú)線路由器等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備連接起來(lái)。采用中繼或橋接型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫且环N拓展WLAN覆蓋范圍的有效方法。

目前一百二十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)Copyright

?2009

YAN

Wei.

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802.11協(xié)議系列

802.11a

—

50m,

54

Mbps802.11b

—

100m,

11Mbps802.11g

—

100m,

54Mbps802.11n

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150m，600M802.11c

—

用于改進(jìn)設(shè)備之間的互操作802.11d

—

擴(kuò)充802.11無(wú)線局域網(wǎng)在其他國(guó)家應(yīng)用802.11e

—

改進(jìn)和管理WLAN的服務(wù)質(zhì)量802.11f

—

實(shí)現(xiàn)不同廠商無(wú)線局域網(wǎng)之間的互操作802.11h

—

增強(qiáng)5GHz的802.11MAC規(guī)范以及802.11b高速物理層規(guī)范。802.11i

—

增強(qiáng)WLAN的安全和鑒別機(jī)制802.11s

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無(wú)線MESH機(jī)制802.1x

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Authentication、Authorization、Auditing延伸有線網(wǎng)絡(luò)

取代有線網(wǎng)絡(luò)目前一百二十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)二、802.11安全問(wèn)題傳統(tǒng)上，一個(gè)單位通過(guò)使用防火墻限制外部訪問(wèn)來(lái)保護(hù)本單位的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)但對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，理論上任何人其接收器只要在射頻范圍內(nèi)多可以竊聽(tīng)到通信內(nèi)容。目前一百二十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)1.無(wú)加密認(rèn)證（SSID，Mac）2.WEP（WiredEquivalentPrivacy）有線等效加密技術(shù)

IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)中定義的最基本的加密技術(shù),多用于小型的、對(duì)安全性要求不高的場(chǎng)合。3.WPA（Wi-FiProtectedAccess）Wi-Fi（WirelessFidelity，無(wú)線保真技術(shù)）保護(hù)存取

TKIP（TemporalKeyIntegrityprotocol）臨時(shí)密鑰完整性協(xié)議AES（AdvancedEncryptionStandard）高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)4.IEEE802.1x認(rèn)證協(xié)議(基于端口的訪問(wèn)控制協(xié)議）基本安全機(jī)制目前一百三十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)1.無(wú)加密認(rèn)證SSID

只要使用者能夠提出正確的SSID,存取點(diǎn)AP就接受用戶(hù)端的登入請(qǐng)求。通常情況下,無(wú)線接入點(diǎn)AP會(huì)向外廣播其SSID。我們可以通過(guò)DisableSSIDBroadcast來(lái)提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安全性。MACAP可以通過(guò)stations的MACaddress來(lái)對(duì)特定的stations進(jìn)行filter管理，從而可以表示是allow還是deny這些stations來(lái)associate該AP目前一百三十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WEPIEEE802.11b規(guī)定的一個(gè)可選擇的加密稱(chēng)為有線對(duì)等加密,提供一種無(wú)線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)流的安全方法。它是一種對(duì)稱(chēng)加密，其中加密和解密的密鑰及算法(RC4和XOR演算法)相同。WEP只對(duì)數(shù)據(jù)幀的實(shí)體加密,而不對(duì)數(shù)據(jù)幀控制域以及其他類(lèi)型幀加密.使用了該技術(shù)的無(wú)線局域網(wǎng)，所有客戶(hù)端(STA)與無(wú)線接入點(diǎn)(AP)的數(shù)據(jù)都會(huì)以一個(gè)共享的密鑰進(jìn)行加密,密鑰的長(zhǎng)度有64/128/256bits幾種方式(對(duì)應(yīng)的keyvalue分別是40/104/232bits)。其中包括24位是初始向量IV.WEP使用的具體算法是RC4加密.經(jīng)過(guò)WEP加密的封包中,只有MAC地址和IV是明碼,其余部分都是經(jīng)過(guò)RC4加密后來(lái)傳送的.目前一百三十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WEP認(rèn)證控制方式1.開(kāi)放式系統(tǒng)認(rèn)證Opensystem2.共享密鑰Sharedkey目前一百三十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)Opensystem認(rèn)證流程目前一百三十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)Sharedkey共享密鑰認(rèn)證它做為一種認(rèn)證算法應(yīng)在WEP加密的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn).該機(jī)制的雙方必須有一個(gè)公共密鑰,同時(shí)要求雙方支持WEP加密,然后使用WEP對(duì)測(cè)試文本進(jìn)行加密和解密,以此來(lái)證明雙方擁有相同的密鑰.（認(rèn)證過(guò)程如下：）目前一百三十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)Sharedkey認(rèn)證流程目前一百三十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WEP的安全弱點(diǎn)

1).802.2頭信息和簡(jiǎn)單的rc4流密碼算法導(dǎo)致攻擊者在有客戶(hù)端并有大量有效通信時(shí)，可以分析出WEP的密碼。2).IV重復(fù)使用導(dǎo)致在攻擊者在有客戶(hù)端少量通信或者沒(méi)有通訊時(shí)，可以使用arp重放的方法獲得大量有效數(shù)據(jù)。3)．無(wú)身份驗(yàn)證機(jī)制，使用線性函數(shù)CRC32進(jìn)行完整性校驗(yàn)。無(wú)身份驗(yàn)證機(jī)制，導(dǎo)致攻擊者能使用-1fakeauthcountattackmode和AP建立偽鏈接進(jìn)而獲得XOR文件。使用線性函數(shù)CRC32進(jìn)行完整性校驗(yàn)，導(dǎo)致攻擊者能用XOR文件偽造一個(gè)arp包。然后依靠這個(gè)包去捕獲大量有效數(shù)據(jù)。目前一百三十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WPA（Wi-FiProtectedAccess）無(wú)線聯(lián)盟制定的一種等級(jí)更高的數(shù)據(jù)保護(hù)和訪問(wèn)控制標(biāo)準(zhǔn)，用于升級(jí)現(xiàn)存的或?qū)?lái)的無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)。采用RADIUS和Pre-SharedKey(預(yù)共享密鑰)兩種認(rèn)證方式。RADIUS方式：用戶(hù)提供認(rèn)證所需的憑證，如用戶(hù)名密碼，通過(guò)特定的用戶(hù)認(rèn)證服務(wù)器（一般是RADIUS服務(wù)器）來(lái)實(shí)現(xiàn)。適用于大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。如果采用PSK方式：僅要求在每個(gè)WLAN節(jié)點(diǎn)(AP、無(wú)線路由器、網(wǎng)卡等)預(yù)先輸入一個(gè)密鑰即可實(shí)現(xiàn)。只要密鑰吻合，客戶(hù)就可以獲得WLAN的訪問(wèn)權(quán)。適用于家庭網(wǎng)絡(luò)。WPA包含了認(rèn)證、加密和數(shù)據(jù)完整性校驗(yàn)三個(gè)組成部分，是一個(gè)完整的安全性方案目前一百三十八頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WPA加密過(guò)程圖:加密802.11幀有效負(fù)載802.11幀IV,DA,數(shù)據(jù)加密密鑰密鑰混合MichelPRNG函數(shù)IV,基于數(shù)據(jù)包的加密密鑰DA+SA+優(yōu)先級(jí)+數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)完整性密鑰密鑰流(異或)數(shù)據(jù)+MIC+ICV802.11報(bào)頭IV其他ExtIV

數(shù)據(jù)MICICV802.11報(bào)尾目前一百三十九頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WPA加密過(guò)程:1.IV,DA和數(shù)據(jù)加密密鑰被輸入WPA密鑰混合函數(shù).2.DA,SA,優(yōu)先級(jí),數(shù)據(jù)(非加密802.11有效負(fù)載)和數(shù)據(jù)完整性密鑰被輸入Michael數(shù)據(jù)完整性算法以生成MIC.3.ICV是從CRC-32校驗(yàn)和計(jì)算出來(lái)的.4.IV和基于每個(gè)數(shù)據(jù)包的加密密鑰被輸入RC4PRNG函數(shù)以生成與數(shù)據(jù),MIC和ICV大小相同的密鑰流.5.密鑰流與數(shù)據(jù),MIC和ICV的組合進(jìn)行異或邏輯運(yùn)算,生成802.11有效負(fù)載的加密部分.6.IV被添加到IV和擴(kuò)展IV兩個(gè)字段中的802.11有效負(fù)載的加密部分,其結(jié)果被802.11報(bào)頭和報(bào)尾封裝了起來(lái).目前一百四十頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WPA解密過(guò)程圖:802.11報(bào)頭IV其他ExtIV數(shù)據(jù)MICICV802.11報(bào)尾IV,DA數(shù)據(jù)加密密鑰密鑰混合IV,基于數(shù)據(jù)包的加密密鑰PRNG密鑰流(異或)加密[數(shù)據(jù)+MIC+ICV]數(shù)據(jù)MICICVMichaelDA+SA+優(yōu)先級(jí)+數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)完整性密鑰目前一百四十一頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WPA解密過(guò)程:1.從802.11幀有效負(fù)載的IV和擴(kuò)展IV兩個(gè)字段中提取IV值,然后將此值與DA和數(shù)據(jù)加密密鑰一起輸入密鑰混合函數(shù),生成基于數(shù)據(jù)包的加密密鑰.2.IV和基于數(shù)據(jù)包的加密密鑰被輸入RC4PRNG函數(shù),生成與加密的數(shù)據(jù),MIC和ICV大小相同的密鑰流.3.密鑰流與加密的數(shù)據(jù),MIC和ICV進(jìn)行異或邏輯運(yùn)算,生成非加密數(shù)據(jù),MIC和ICV.4.計(jì)算ICV,并將其與非加密ICV值相比較.如果兩個(gè)ICV值不匹配,數(shù)據(jù)就會(huì)被悄悄丟棄.5.DA,SA,優(yōu)先級(jí),數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)完整性密鑰被輸入Michel完整性算法以生成MIC.6.MIC的計(jì)算值與非加密MIC的值相比較.如果兩個(gè)MIC值不匹配,數(shù)據(jù)就會(huì)被悄悄丟棄.如果兩個(gè)MIC值相匹配,數(shù)據(jù)就會(huì)被傳輸?shù)缴弦患?jí)網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行處理.目前一百四十二頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)消息完整性校驗(yàn)MIC消息完整性校驗(yàn)(MIC)，是為了防止攻擊者從中間截獲數(shù)據(jù)報(bào)文、篡改后重發(fā)而設(shè)置的。除了和802.11一樣繼續(xù)保留對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)分段(MPDU)進(jìn)行CRC校驗(yàn)外，WPA為802.11的每個(gè)數(shù)據(jù)分組(MSDU)都增加了一個(gè)8個(gè)字節(jié)的消息完整性校驗(yàn)值，這和802.11對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)分段(MPDU)進(jìn)行ICV校驗(yàn)的目的不同。

ICV的目的是為了保證數(shù)據(jù)在傳輸途中不會(huì)因?yàn)樵肼暤任锢硪蛩貙?dǎo)致報(bào)文出錯(cuò)，因此采用相對(duì)簡(jiǎn)單高效的CRC算法，但是黑客可以通過(guò)修改ICV值來(lái)使之和被篡改過(guò)的報(bào)文相吻合，可以說(shuō)沒(méi)有任何安全的功能。而WPA中的MIC則是為了防止黑客的篡改而定制的，它采用Michael算法，具有很高的安全特性。當(dāng)MIC發(fā)生錯(cuò)誤的時(shí)候，數(shù)據(jù)很可能已經(jīng)被篡改，系統(tǒng)很可能正在受到攻擊。此時(shí)，WPA還會(huì)采取一系列的對(duì)策，比如立刻更換組密鑰、暫?；顒?dòng)60秒等，來(lái)阻止黑客的攻擊。目前一百四十三頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)TKIP(TemporalKeyIntegrityProtocol)：新一代的加密技術(shù)TKIP與WEP一樣基于RC4加密算法，但為了解決WEP靜態(tài)密鑰容易被他人獲得的問(wèn)題，對(duì)現(xiàn)有的WEP進(jìn)行了改進(jìn)，在現(xiàn)有的WEP加密引擎中追加了“密鑰細(xì)分（每發(fā)一個(gè)包重新生成一個(gè)新的密鑰）”、“消息完整性檢查（MIC）”、“具有序列功能的初始向量（IV）”和“密鑰生成和定期更新功能”等4種算法，從而提高了加密安全強(qiáng)度目前一百四十四頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WPA采用TKIP來(lái)對(duì)密鑰進(jìn)行管理，該協(xié)議要求加密密鑰在一定時(shí)間間隔內(nèi)就要更換，更換的時(shí)間間隔要小于最成熟的破解者破解密鑰所需要的最短時(shí)間。即使密鑰每10分鐘被更換一次，一個(gè)Wi-Fi客戶(hù)端還是需要知道用哪個(gè)密鑰開(kāi)始。WPA規(guī)范要求WPA產(chǎn)品自動(dòng)產(chǎn)生這一密鑰。目前一百四十五頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WPA安全規(guī)則針對(duì)于WEP的安全漏洞WPA也相應(yīng)更新了安全規(guī)則：A．增強(qiáng)至48bit的IV。B．SequenceCounter，防止IV重復(fù)。C．Dynamickeymanagement，動(dòng)態(tài)key管理機(jī)制。解說(shuō)：動(dòng)態(tài)key管理機(jī)制在通訊期間：如果偵測(cè)到MIC錯(cuò)誤，將會(huì)執(zhí)行如下程序。記錄并登錄MIC錯(cuò)誤，60秒內(nèi)發(fā)生兩次MIC錯(cuò)誤。反制措施會(huì)立即停止所有的TKIP通訊。然后更新數(shù)據(jù)加密的用的TEK。D．Per-PacketKey加密機(jī)制，每個(gè)包都使用不同的key加密。E．MIC(MessageIntegrityCode)<Michael>，信息編碼完整性機(jī)制。目前一百四十六頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WPA安全機(jī)制作用WPA安全機(jī)制作用a.加密通信流程圖、Per-PacketKey加密機(jī)制、動(dòng)態(tài)key管理機(jī)制使得使用類(lèi)似于WEP中分析子密碼攻擊的方案，在WPA中將變得異常困難，和不可實(shí)現(xiàn)。b.身份驗(yàn)證機(jī)制杜絕了-1fakeauthcountattackmode，建立偽連的攻擊。c.增強(qiáng)至48bit的IV、防止IV重復(fù)、MIC信息編碼完整性機(jī)制。使得要偽造一個(gè)合法數(shù)據(jù)包變得異常的困難。同時(shí)也致使-2Interactive，-4Chopchop，5Fragment此類(lèi)攻擊對(duì)于WPA無(wú)效。解說(shuō)：a.雖然TKIP使用的是和WEP一樣的加密算法RC4，但是TKIP中使用Per-PacketKey加密機(jī)制配合RC4。這樣彌補(bǔ)了RC4加密算法的不足。抵抗基于RC4漏洞的攻擊。WPA2中的AES比TKIP有更高的安全性，對(duì)他的破解難度就更高了。b.使用非線性的MIC信息編碼完整性算法，取代線性的CRC-32。增加了攻擊者偽造合法數(shù)據(jù)的難度。目前一百四十七頁(yè)\總數(shù)四百零五頁(yè)\編于七點(diǎn)WPA解密過(guò)程:1.從802.11幀有效負(fù)載的IV和擴(kuò)展IV兩個(gè)字段中提取IV值,然后將此值與DA和數(shù)據(jù)加密密鑰一起輸入密鑰混合函數(shù),生成基于數(shù)據(jù)包的加密密鑰.2.IV和基于數(shù)據(jù)包的加密密鑰被輸入RC4PRNG函數(shù),生成與加密的數(shù)據(jù),MIC和ICV大小相同的密鑰流.3.密鑰流與加密