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WiFi和IEEE 802.11无线局域网标准 IEEE 802.11体系结构和服务 nIEEEInstitute of Electrical and Electronics Engineers,电气电子工程师协会。总部设在美 国。 nIEEE 802委员会负责起草局域网草案,并送交 美国国家标准协会(ANSI)批准和在美国国内 标准化。 nIEEE还把草案送交国际标准化组织(ISO)。 ISO把这个802规范称为ISO 802标准,因此, 许多IEEE标准也是ISO标准。 n IEEE 802又称为LMSC(LAN /MAN Standards Committee,局域网/城域网 标准委员会),致力于研究局域网和城 域网的物理层和MAC层规范,对应OSI参 考模型的下两层。 nIEEE802委员会成立于1980年初,该委员会分 成三个分会: n传输介质分会-研究局域网物理层协议 n信号访问控制分会-研究数据链路层协议 n高层接口分会-研究从网络层到应用层的有 关协议 nIEEE 802规范定义了 n网卡如何访问传输介质(如光缆、双绞线、 无线等),以及如何在传输介质上传输数据 n还定义了传输信息的网络设备之间连接建立 、维护和拆除的途径。 n遵循IEEE 802标准的产品包括网卡、桥 接器、路由器以及其他一些用来建立局 域网络的组件。 nIEEE802标准系列 n IEEE802.1A-局域网体系结构 n IEEE802.1B-寻址、网络互连与网络管理 n IEEE802.2-逻辑链路控制(LLC) n IEEE802.3-CSMA/CD访问控制方法与物理层 规范 n IEEE802.3i-10Base-T访问控制方法与物理层规范 n IEEE802.3u-100Base-T访问控制方法与物理层规范 n IEEE802.3ab-1000Base-T访问控制方法与物理层规范 n IEEE802.3z-1000Base-SX和1000Base-LX访问控制方法 与物理层规范 n IEEE802.4-Token-Bus访问控制方法与物理层规范 n IEEE802.5-Token-Ring访问控制方法 n IEEE802.6-城域网访问控制方法与物理层规 范 n IEEE802.7-宽带局域网访问控制方法与物理 层规范 n IEEE802.8-FDDI访问控制方法与物理层规范 n IEEE802.9-综合数据话音网络 n IEEE802.10-网络安全与保密 n IEEE802.11-无线局域网访问控制方法与物理层规范 n IEEE802.12-100VG-AnyLAN访问控制方法与物理层规范 n IEEE 802.14 协调混合光纤同轴(HFC)网络的前端和用户站点 间数据通信的协议。 n IEEE 802.15 无线个人网技术标准,其代表技术是蓝牙 (Bluetooth)。 n IEEE 802.16:宽带无线 MAN 标准 WiMAX nIEEE 802.11工作组:1990年成立,专门 致力于无线LAN,开发无线局域网MAC协 议和物理媒体规范。 n经过7年的时间,在1997, IEEE 推出 802.11无线局域网(Wireless LAN)工业标 准。此后这一标准又不断得到补充和完 善,形成802.11x的标准系列。802.11x 标准是现在无限局域网的主流标准。 nIEEE 802.11,主要用于解决办公室局域 网和校园网中用户与用户终端的无线接 入,业务主要限于数据访问,速率最高 只能达到2Mbps。 n由于它在速率和传输距离上都不能满足 人们的需要,所以IEEE 802.11标准被 IEEE 802.11b所取代了。 IEEE 802.11b n1999年9月IEEE 802.11b被正式批准,该标准规定 WLAN工作频段在2.4-2.4835 GHz,数据传输速率达到 11Mbps, 传输距离控制在15-45米。 n该标准是对IEEE 802.11的一个补充, n采用补偿编码键控调制方式, n采用点对点模式和基本模式两种运作模式, n在数据传输速率方面可以根据实际情况在11 Mbps、5.5 Mbps 、2 Mbps、1 Mbps的不同速率间自动切换, n它改变 了WLAN设计状况,扩大了WLAN的应用领域。 nIEEE 802.11b被多数厂商所采用,推出的产品广泛应 用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场等众多场合。 IEEE 802.11a n1999年,IEEE 802.11a标准制定完成, n该标准规定WLAN工作频段在5.15-5.825 GHz, n数据传输速率达到54Mbps/72Mbps(Turbo), n传输距离控制在10-100米。 n该标准也是IEEE 802.11的一个补充,扩充了标准的物理层, 采用正交频分复用(OFDM)的扩频技术,采用QFSK调制方 式, n可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构 接口, n支持多种业务如话音、数据和图像等, n一个扇区可以接入多个用户,每个用户可带多个用户终端。 IEEE 802.11a n IEEE 802.11a标准是IEEE 802.11b的后 续标准,其设计初衷是取代802.11b标准 ,然而,工作于2.4GHz频带是不需要执 照的,该频段属于工业、教育、医疗等 专用频段,是公开的,工作于5.15-5.825 GHz频带在有些国家需要执照。一些公司 仍没有表示对802.11a标准的支持,一些 公司更加看好混合标准802.11g。 IEEE 802.11g nIEEE推出IEEE 802.11g认证标准,该标准 提出拥有IEEE 802.11a的传输速率,安 全性较IEEE 802.11b好,采用2种调制方 式,能够与802.11a和802.11b兼容。 n虽然802.11a较适用于企业,但WLAN运 营商为了兼顾现有802.11b设备投资,选 用802.11g的可能性极大。 IEEE 802.11i nIEEE 802.11i标准结合了IEEE802.1x中的 用户端口身份验证和设备验证,对WLAN MAC层进行修改与整合,定义了严格的加 密格式和鉴权机制,以改善WLAN的安全 性。 IEEE 802.11i nIEEE 802.11i新修订标准主要包括两项内容: “Wi-Fi保护访问”(Wi-Fi Protected Access: WPA)技术和“强健安全网络”(RSN)。 nWi-Fi联盟计划采用 802.11i标准作为WPA的第 二个版本,并于2004年初开始实行。 n IEEE 802.11i标准在WLAN网络建设中的是相 当重要的,数据的安全性是WLAN设备制造商 和WLAN网络运营商应该首先考虑的头等工作 。 nIEEE 802.11e/f/h IEEE 802.11e标准对 WLAN MAC层协议提出改进,以支持多 媒体传输,支持所有WLAN无线广播接口 的服务质量保证QOS机制。 nIEEE 802.11f,定义访问节点之间的通讯 ,支持IEEE 802.11的接入点互操作协议 (IAPP)。 nIEEE 802.11h用于802.11a的频谱管理。 IEEE 802.11的术语 n见表14.2 2.1 Wi-Fi联盟 n1999年,无线以太兼容性联盟(wireless Ethernet compatibility alliance,WECA)成立 ,后来更名为Wi-Fi(wireless fidelity,无线保 真)。这一组织建立了用于验证802.11b产品 兼容性的一套测试标准。 n经过验证的802.11b产品使用的名称是Wi-Fi。 nWi-Fi认证现已扩展到802.11g产品 2.2 802.11 体系结构 n无线LAN的最小构成块是基本服务集( basic service set,BSS),它由站点组 成。 nBSS可以是独立的,也可以是通过接入点 与分布式系统(DS)相连。 nBSS对应于蜂窝区。 独立的BSS nBSS没有和其它BSS相连,则该BSS称为 独立BSS(independent BSS,IBSS)。 一个IBSS是一个典型的自组织网络。 n在IBSS中,没有AP。 相连的BSS n如图14.4 扩展服务集 n扩展服务集(extended service set,ESS ):由互联的两个或多个基本服务集组 成。 2.3 IEEE 802.11服务 nIEEE802.11提供九种不同的服务,也可 将这些服务视为其软件架构的需求,主 要可分为: n主机的服务(Station Service,SS) n分布式系统的服务(Distribution System Services,DSS)。 n主机的服务让主机具有正确送、收数据 的能力,同时也考虑数据传送的安全。 包括下列4种服务: n1. 身份确认服务 主要是用来确认每个主机的身份,IEEE802.11通常要 求双向式的身份确认,一个主机能同时和多个主机(包 括AP)做身份确认动作。 2. 取消身份确认服务 已完成身份认证的工作站可用此服务来取消身份认证 ,一旦取消后连接也同时取消。 n3. 隐密服务 无线网络的数据是在空间开放的介质中传播,因此任 何只要装有IEEE802.11适配卡的主机,都能接收到别 人的数据。所以数据的保密性若做得不好,资料很容 易被别人窃取,隐密服务的主要功能,就是提供一 套隐密服务的算法将数据做加密与解密。 4. 802.11封包传送 此服务为主机服务最基本功能,它将数据传送给接受 者。 n分布式系统服务由分散系统所提供,使802.11 的封包可在同一个ESS(延伸服务群)中的不同 BSS(基本服务群)间传送,无论主机移动到ESS 中的哪个地方都能收到属于它的数据,这类服 务大部分是由AP呼叫使用。 nAP是唯一同时提供主机服务和分布式系统的无 线网络组件,也是主机与分布式系统间的桥梁 。 n分散系统提供下列5种服务: n1. 连接服务 n此服务的主要目的是要在主机和AP之间,建立一个通信连接 。 n当分布式系统要将数据送给主机时,必需事先知道这个主机 目前是透过哪个AP接入分布式系统的,这些信息由连接服务 提供。 n一个主机在被允许通过某个AP送数据给分布式系统前,必须 先和此AP做连接,通常在一个基本服务区内有一个AP,因此 ,任何在这个基本服务区内的主机想和外界通信,就必需先 与此AP相连接。这个动作类似注册,因为,当主机做完连接 动作后,AP就会记住此主机目前在它管辖范围之内。 n在同一时间,任一主机只会和一个AP做连接 ,这样才能使分散系统能在任何时候知道哪 个主机是由哪个AP所管辖, n一个AP却可以同时和多个主机做连接。 n连接服务都是由主机所启动,通常主机会藉 由启动连接服务要求和AP建立一个连接。 n2. 重连接服务 此服务的主要目的是将一个移动中主机的连接 ,从一个AP转移到另一个AP。当主机从一个基 本服务区移动到另一个服务区时,它就会启动 重连接服务。此服务会将主机和它所移入的基 本服务区内的AP做连接,使得分散系统将来能 知道此主机目前已由另一个AP管辖。重连接的 服务也由主机启动。 n3. 取消连接服务 n此服务主要目的是取消一个连接,当一个主 机传送数据结束时,可启动取消连接服务。 n另外,当一个主机从一个基本服务区移动到 另一个基本服务区时,它除了会对
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