2023學(xué)年完整公開課版WiFi技術(shù) 劉念20160112

無線局域網(wǎng)Wi-Fi技術(shù)刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫目錄CONTENTS0102030405Wi-Fi技術(shù)概念Wi-Fi技術(shù)發(fā)展Wi-Fi技術(shù)優(yōu)勢Wi-Fi技術(shù)工作原理Wi-Fi技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫06Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用01Wi-Fi技術(shù)概念1、Wi-Fi技術(shù)概念Wi-Fi是Wi-Fi聯(lián)盟制造商的商標(biāo)做為產(chǎn)品的品牌認(rèn)證，是一個創(chuàng)建于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)技術(shù)?；趦商紫到y(tǒng)的密切相關(guān)，也常有人把Wi-Fi當(dāng)做IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的同義術(shù)語?！癢i-Fi”常被寫成“WiFi”或“Wifi”，但是它們并沒有被Wi-Fi聯(lián)盟認(rèn)可。并不是每樣符合IEEE802.11的產(chǎn)品都申請Wi-Fi聯(lián)盟的認(rèn)證，相對地缺少Wi-Fi認(rèn)證的產(chǎn)品并不一定意味著不兼容Wi-Fi設(shè)備。Wi-Fi聯(lián)盟成立于1999年，當(dāng)時的名稱叫做WirelessEthernetCompatibilityAlliance（WECA）。在2002年10月，正式改名為Wi-FiAlliance。Wi-Fi這個術(shù)語被人們普遍誤以為是指無線保真（WirelessFidelity），類似歷史悠久的音頻設(shè)備分類：長期高保真（1930年開始采用）或Hi-Fi（1950年開始采用）。即使Wi-Fi聯(lián)盟本身也經(jīng)常在新聞稿和文件中使用“WirelessFidelity”這個詞，Wi-Fi還是出現(xiàn)在ITAA的一個論文中。事實(shí)上，Wi-Fi一詞是沒有任何意義，也沒有全寫的。刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫02Wi-Fi技術(shù)發(fā)展2、Wi-Fi技術(shù)發(fā)展IEEE802.11第一個版本發(fā)表于1997年，其中定義了介質(zhì)訪問接入控制層和物理層。物理層定義了2.4GHz的ISM頻段上的兩種無線調(diào)頻方式和一種紅外線傳輸?shù)姆绞?，總?shù)據(jù)傳輸速率設(shè)計為2Mbit/s。兩個設(shè)備之間的通信可以自由直接（adhoc）的方式進(jìn)行，也可以在基站（BaseStation，BS）或者訪問點(diǎn)（AccessPoint，AP）的協(xié)調(diào)下進(jìn)行。1999年加上了兩個補(bǔ)充版本：802.11a定義了一個在5GHzISM頻段上的數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54Mbit/s的物理層，802.11b定義了一個在2.4GHz的ISM頻段上但數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)11Mbit/s的物理層。2.4GHz的ISM頻段為世界上絕大多數(shù)國家通用，因此802.11b得到了最為廣泛的應(yīng)用。蘋果公司把自己開發(fā)的802.11標(biāo)準(zhǔn)起名叫AirPort。1999年工業(yè)界成立了Wi-Fi聯(lián)盟，致力解決符合802.11標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品的生產(chǎn)和設(shè)備兼容性問題。Wi-Fi為制定802.11無線網(wǎng)絡(luò)的組織，并非代表無線網(wǎng)絡(luò)。刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫02Wi-Fi技術(shù)發(fā)展2、Wi-Fi技術(shù)發(fā)展早期802.11標(biāo)準(zhǔn)802.11，1997年，原始標(biāo)準(zhǔn)（2Mbit/s，2.4GHz頻道）。802.11a，1999年，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，5GHz頻道）。802.11b，1999年，物理層補(bǔ)充（11Mbit/s，2.4GHz頻道）。2007年在802.11的標(biāo)準(zhǔn)802.11c，符合802.1D的媒體接入控制層（MAC）橋接（MACLayerBridging）。802.11d，根據(jù)各國無線電規(guī)定做的調(diào)整。802.11e，對服務(wù)等級（QualityofService,QoS）的支持。802.11f，基站的互連性（Interoperability）。802.11g，物理層補(bǔ)充（54Mbit/s，2.4GHz頻道）。802.11h，DFS/TPC，信道（5GHz頻段）。802.11i，安全和鑒權(quán)（Authentication）方面的補(bǔ)充。刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫02Wi-Fi技術(shù)發(fā)展2、Wi-Fi技術(shù)發(fā)展2008年以后在802.11的標(biāo)準(zhǔn)802.11k，802.11n，2009年，導(dǎo)入多重輸入輸出（MIMO）和40Mbit信道寬度（HT40）技術(shù)，基本上是802.11a/g的延伸版。802.11r，802.11t，802.11u，802.11v802.11w，802.11z，2011年以后在802.11的標(biāo)準(zhǔn)802.11ac，物理層補(bǔ)充（1×1MIMO，433Mbit/s，5GHz頻道），80Mbit信道寬度。除了上面的IEEE標(biāo)準(zhǔn)，另外有一個被稱為IEEE802.11b+的技術(shù)，通過PBCC技術(shù)（PacketBinaryConvolutionalCode）在IEEE802.11b（2.4GHz頻段）基礎(chǔ)上提供22Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。但這事實(shí)上并不是一個IEEE的公開標(biāo)準(zhǔn)，而是一項產(chǎn)權(quán)私有的技術(shù)（產(chǎn)權(quán)屬于美國德州儀器，TexasInstruments）。也有一些被稱為802.11g+的技術(shù)，在IEEE802.11g的基礎(chǔ)上提供108Mbit/s的傳輸速率，跟802.11b+一樣，同樣是非標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，由無線網(wǎng)絡(luò)芯片生產(chǎn)商Atheros所提倡的則為SuperG。刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫02Wi-Fi技術(shù)發(fā)展2、Wi-Fi技術(shù)發(fā)展Wi-Fi可分為五代。由于ISM頻段中的2.4GHz頻段被廣泛使用，例如微波爐、藍(lán)牙，它們會干擾WiFi，令速度減慢，5GHz干擾則較小。雙頻路由器可同時使用2.4GHz和5GHz，設(shè)備則只能使用某一個頻段。第一代802.11，1997年制定，只使用2.4GHz，最快2Mbit/s第二代802.11b，只使用2.4GHz，最快11Mbit/s，正逐漸淘汰第三代802.11g/a，分別使用2.4GHz和5GHz，最快54Mbit/s第四代802.11n，可使用2.4GHz或5GHz，20和40MHz信道寬度下最快72和150Mbit/s第五代802.11ac，只使用5GHz。5GWi-Fi（802.11ac）是指第五代Wi-Fi傳輸技術(shù)，并且運(yùn)行在5Ghz無線電波頻段（這里有個誤區(qū)，并不是運(yùn)行在5Ghz頻段的Wi-Fi就是5GWi-Fi了，運(yùn)行在5Ghz頻段的Wi-Fi協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)包括802.11a（第一代）、802.11n（第四代，同時運(yùn)行在2.4Ghz和5Ghz雙頻段）和802.11ac（第五代），而只有采用802.11ac協(xié)議的Wi-Fi才是真正5GWi-Fi）。更高的無線傳輸速度是5GWi-Fi的最大特征。業(yè)界認(rèn)為，5GWi-Fi的入門級速度是433Mbps，這至少是現(xiàn)在Wi-Fi速率的三倍，一些高性能的5GWi-Fi還能達(dá)到1Gbps以上。刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫03Wi-Fi技術(shù)優(yōu)勢3、Wi-Fi技術(shù)優(yōu)勢

其一，無線電波的覆蓋范圍廣，基于藍(lán)牙技術(shù)的電波覆蓋范圍非常小，半徑大約只有50英尺左右約合15米，而Wi-Fi的半徑則可達(dá)300英尺左右約合100米，辦公室自不用說，

就是在整棟大樓中也可使用。最近，由Vivato公司推出的一款新型交換機(jī)。據(jù)悉，該款產(chǎn)品

能夠把目前Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)300英尺接近100米的通信距離擴(kuò)大到4英里約6.5公里

。

其二，雖然由Wi-Fi技術(shù)傳輸?shù)臒o線通信質(zhì)量不是很好，數(shù)據(jù)安全性能比藍(lán)牙差一些，傳輸質(zhì)量也有待改進(jìn)，但傳輸速度非?？欤梢赃_(dá)到11mbps，符合個人和社會信息化的需求。

其三，廠商進(jìn)入該領(lǐng)域的門檻比較低。廠商只要在機(jī)場、車站、咖啡店、圖書館等人員較密

集的地方設(shè)置“熱點(diǎn)”，并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場所。這樣，由于“熱點(diǎn)”所發(fā)

射出的電波可以達(dá)到距接入點(diǎn)半徑數(shù)十米至100米的地方，用戶只要將支持無線LAN的筆記

本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。也就是說，廠商不用耗費(fèi)資金來進(jìn)行網(wǎng)

絡(luò)布線接入，從而節(jié)省了大量的成本。

根據(jù)無線網(wǎng)卡使用的標(biāo)準(zhǔn)不同，WIFI的速度也有所不同。其中IEEE802.11b最高為11Mbps

（部分廠商在設(shè)備配套的情況下可以達(dá)到22Mbps），IEEE802.11a為54Mbps、IEEE802.11g

也是54Mbps。刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫04Wi-Fi技術(shù)工作原理4、WiFi技術(shù)工作原理Wi-Fi的設(shè)置至少需要一個接入點(diǎn)（AccessPoint，AP）和一個或一個以上的客戶端用戶（client）。無線AP每100ms將SSID（ServiceSetIdentifier）經(jīng)由beacons（信號臺）數(shù)據(jù)包廣播一次，beacons數(shù)據(jù)包的傳輸速率是1Mbit/s，并且長度相當(dāng)?shù)亩?，所以這個廣播動作對網(wǎng)絡(luò)性能的影響不大。因?yàn)閃i-Fi規(guī)定的最低傳輸速率是1Mbit/s，所以確保所有的Wi-Ficlient端都能收到這個SSID廣播數(shù)據(jù)包，client可以借此決定是否要和這一個SSID的AP連接。用戶可以設(shè)置要連接到哪一個SSID。Wi-Fi系統(tǒng)開放對客戶端的連接并支持漫游，這就是Wi-Fi的好處。但亦意味著，一個無線適配器有可能在性能上優(yōu)于其他的適配器。由于Wi-Fi通過空氣傳送信號，所以和非交換以太網(wǎng)路有相同的特點(diǎn)。近兩年，出現(xiàn)一種WIFIovercable的新方案。此方案屬于EOC（ethernetovercable）中的一種技術(shù)。通過將2.4Gwifi射頻降頻后在cable中傳輸。此種方案已經(jīng)在中國小范圍內(nèi)測試商用。刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫05Wi-Fi技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)5、Wi-Fi技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1、站點(diǎn)（Station），網(wǎng)絡(luò)最基本的組成部分。2、基本服務(wù)單元（BasicServiceSet，BSS）。網(wǎng)絡(luò)最基本的服務(wù)單元。最簡單的服務(wù)單元可以只由兩個站點(diǎn)組成。站點(diǎn)可動態(tài)連結(jié)（associate）到基本服務(wù)單元中。3、分配系統(tǒng)（DistributionSystem，DS）。分配系統(tǒng)用于連結(jié)不同的基本服務(wù)單元。邏輯上，分配系統(tǒng)使用的媒介（Medium）和基本服務(wù)單元使用的媒介完全不同，盡管物理上它們可能會是同一個媒介，例如同一個無線頻段。4、接入點(diǎn)（AccessPoint，AP）。接入點(diǎn)即有普通站點(diǎn)的身份，又有連接到分配系統(tǒng)的功能。5、擴(kuò)展服務(wù)單元（ExtendedServiceSet，ESS）。由分配系統(tǒng)和基本服務(wù)單元組合而成。這種組合是邏輯上，并非物理上。不同的基本服務(wù)單元物有可能在地理位置相去甚遠(yuǎn)。分配系統(tǒng)也可以使用各種各樣的技術(shù)。6、關(guān)口（Portal）。也是一個邏輯成分，用于將無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)或其它網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。這里有3種媒介，站點(diǎn)使用的無線媒介，分配系統(tǒng)使用的媒介，以及和無線局域網(wǎng)集成一起的其它局域網(wǎng)使用的媒介。物理上它們可能互相重疊。IEEE802.11只負(fù)責(zé)在站點(diǎn)使用的無線的媒介上的尋址（Addressing）。分配系統(tǒng)和其它局域網(wǎng)的尋址不屬無線局域網(wǎng)的范圍。IEEE802.11沒有具體定義分配系統(tǒng)，只是定義了分配系統(tǒng)應(yīng)該提供的服務(wù)（Service）。整個無線局域網(wǎng)定義了9種服務(wù)：5種服務(wù)屬于分配系統(tǒng)的任務(wù)，分別為，連接（Association）、結(jié)束連接（Diassociation）、分配（Distribution）、集成（Integration）、再連接（Reassociation）。4種服務(wù)屬于站點(diǎn)的任務(wù)，分別為，鑒權(quán)（Authentication）、結(jié)束鑒權(quán)（Deauthentication）、隱私（Privacy）、MAC數(shù)據(jù)傳輸（MSDUdelivery）。刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫06Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用6、Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用1、網(wǎng)絡(luò)連接具Wi-Fi功能的設(shè)備：如個人電腦，游戲機(jī)，智能手機(jī)或數(shù)字音頻播放器可以從范圍內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)絡(luò)。一個或多個（互聯(lián)）接入點(diǎn)–稱之為熱點(diǎn)-可以組成一個面積由幾間房間到數(shù)平方英里范圍的上網(wǎng)空間，覆蓋的面積大小可能取決于接入點(diǎn)的重疊范圍。Wi-Fi技術(shù)已被用于無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，例如，在倫敦、英國，除了家里和辦公室使用外，Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)還可以提供免費(fèi)使用的公開熱點(diǎn)和各種商業(yè)服務(wù)。組織和企業(yè)：例如機(jī)場、飯店、餐廳等經(jīng)常提供來訪者免費(fèi)熱點(diǎn)，以吸引或協(xié)助客戶。商家會依愛好者希望提供服務(wù)，有時也為在某些領(lǐng)域推銷企業(yè)而提供免費(fèi)的Wi-Fi站點(diǎn)。目前在中國和臺灣，許多大型飯店和商場的內(nèi)部，都會提供免費(fèi)Wi-Fi熱點(diǎn)供來訪者使用互聯(lián)網(wǎng)。截至2008年為止，Wi-Fi的（Muni-Fi）的項目已超過300個城市參與。2010年捷克共和國已有1150家Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商。路由器，結(jié)合了調(diào)制解調(diào)器和Wi-Fi接入點(diǎn)，通常設(shè)置在家里房間、飯店客房或其他場所，可以提供互聯(lián)網(wǎng)連接以及和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備連接（無線或有線）。但因?yàn)榧矣脽o線路由器的功率較小，所以其信號覆蓋范圍、信號強(qiáng)度也較小。隨著MiFi和WiBro（攜帶式Wi-Fi路由器）的出現(xiàn)，可以很容易地創(chuàng)建自己的Wi-Fi熱點(diǎn)，通過電信網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在，許多移動電話（智能手機(jī)）也可充當(dāng)小型無線路由器，供周圍的設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)。也可以使用ad-hoc模式，不經(jīng)路由器而是客戶端直接連接到另一個客戶端的Wi-Fi設(shè)備。Wi-Fi無線覆蓋范圍，也包含了浴室、廚房和花園等地，使網(wǎng)絡(luò)無所不在。刑事執(zhí)行專業(yè)教學(xué)資源庫06Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用6、Wi-Fi技術(shù)應(yīng)用2、城市Wi-Fi覆蓋（無線城市）21世紀(jì)初期，世界各地的許多城市都宣布計劃構(gòu)建全市Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。但這比最初發(fā)起人設(shè)想的更為困難，結(jié)果這些項目大多被取消或無限期擱置。但是有幾個是成功的，例如在2005年，美國加州森尼維爾(加利福尼亞州)，成為在美國的第一