CCNA 認證/WLAN

WLAN

WLAN，或無線區域網，是一套使用無線電進行通訊的區域網標準。無線區域網可以看作是共享的網路電纜段。與網路卡將資料編碼為電訊號在電線上傳輸不同，無線網路卡使用無線電將資料編碼為無線電波進行廣播。

無線區域網與簡單的共享段區域網面臨著許多共同的挑戰，例如衝突。

標準

IEEE 802.11 是一套針對無線區域網 (WLAN) 計算機通訊的標準，由IEEE 區域網/都會網路標準委員會（IEEE 802）制定，在 5 GHz 和 2.4 GHz 公共頻譜頻段內。

雖然 802.11 和Wi-Fi 經常被互換使用，但Wi-Fi Alliance 使用“Wi-Fi”來定義一個略微不同的重疊標準集。在某些情況下，市場需求 導致 Wi-Fi Alliance 在 802.11 標準修訂完成之前就開始對產品進行認證。

一般描述

一臺帶有 802.11b 無線電和 4 口乙太網交換機的Linksys 住宅閘道器。

一張康柏 802.11b PCI 卡

802.11 家族包括使用相同基本協議的空中調製技術。最流行的是由 802.11b 和 802.11g 協議定義的，並且是對原始標準的修訂。802.11a 是第一個無線網路標準，但 802.11b 是第一個被廣泛接受的標準，其次是 802.11g 和 802.11n。由於一些政府的出口要求，安全最初被有意地削弱了， 後來透過 802.11i 修訂在政府和立法變更後得到了增強。802.11n 是一種新的多流調製技術，目前仍在草案開發中，但基於其專有草案前版本的產品正在銷售。該家族中的其他標準（c–f、h、j）是服務修訂、擴充套件或對以前規範的更正。

802.11b 和 802.11g 使用 2.4 GHz ISM 頻段，在美國根據美國聯邦通訊委員會規則和條例第 15 部分進行操作。由於選擇了此頻率頻段，802.11b 和 g 裝置偶爾會受到微波爐和無繩電話的干擾。理論上，藍牙 裝置雖然在同一頻段內執行，但不會干擾 802.11b/g，因為它們使用跳頻擴頻訊號方法（FHSS），而 802.11b/g 使用直接序列擴頻訊號方法（DSSS）。802.11a 使用5 GHz U-NII 頻段，提供 8 個非重疊通道，而不是 2.4GHz ISM 頻率頻段提供的 3 個通道。

使用的無線電頻率頻譜段因國家/地區而異。在美國，802.11a 和 802.11g 裝置可以在沒有許可證的情況下操作，如美國聯邦通訊委員會規則和條例第 15 部分所述。通道 1 到 6 (802.11b) 使用的頻率落在 2.4 GHz 業餘無線電頻段內。獲得許可的業餘無線電操作員可以根據美國聯邦通訊委員會規則和條例第 97 部分操作 802.11b/g 裝置，允許更高的功率輸出，但不允許商業內容或加密。

協議

摘要

無線網路標準定義了無線協議的基本要素。它們定義瞭如何編碼資料、衝突避免、頻率等等。

802.11-1997 (802.11 遺留)

另請參閱維基百科上的 IEEE 802.11（遺留模式）

1997 年釋出並於 1999 年澄清的 IEEE 802.11 標準的原始版本指定了兩種原始資料速率，分別為每秒 1 和 2 兆位（Mbit/s），以工業科學醫療頻率頻段 在 2.4 GHz 處傳輸。

遺留 802.11 被 802.11b 迅速補充（並普及）。

802.11a

釋出時間	工作頻率	資料速率（典型）	資料速率（最大）	範圍（室內）
1999 年 10 月	5 GHz	23 Mbit/s	54 Mbit/s	~35 m

另請參閱維基百科上的 IEEE 802.11a-1999

802.11a 標準使用與原始標準相同的核心協議，在 5 GHz 頻段內執行，最大原始資料速率為 54 Mbit/s，這在現實中產生的可實現淨吞吐量約為 20 Mbit/s。

由於 2.4 GHz 頻段被大量使用，甚至變得擁擠，使用相對未被使用的 5 GHz 頻段使 802.11a 具有顯著優勢。然而，這種高載波頻率也帶來了一點劣勢：802.11a 的有效整體範圍略小於 802.11b/g；802.11a 訊號無法像 802.11b 訊號那樣穿透，因為它們更容易被牆壁和其他固體物體吸收。

802.11b

釋出時間	工作頻率	資料速率（典型）	資料速率（最大）	範圍（室內）
1999 年 10 月	2.4 GHz	4.5 Mbit/s	11 Mbit/s	~35 m

另見 維基百科上的 IEEE 802.11b-1999

802.11b 的最大原始資料速率為 11 Mbit/s，並使用原始標準中定義的相同媒體訪問方法。802.11b 產品於 2000 年初出現在市場上，因為 802.11b 是原始標準中定義的調製技術的直接擴充套件。802.11b 的吞吐量大幅度提高（與原始標準相比），以及同步的顯著價格下降，導致 802.11b 作為最終的無線區域網技術迅速被接受。

802.11b 裝置會受到在 2.4 GHz 頻段執行的其他產品的干擾。在 2.4 GHz 範圍內執行的裝置包括：微波爐、藍牙裝置、嬰兒監視器和無繩電話。

802.11g

釋出時間	工作頻率	資料速率（典型）	資料速率（最大）	範圍（室內）
2003 年 6 月	2.4 GHz	23 Mbit/s	54 Mbit/s	~35 m

另見 維基百科上的 IEEE 802.11g-2003

2003 年 6 月，第三個調製標準得到批准：802.11g。它在 2.4 GHz 頻段工作（與 802.11b 相同），但以 54 Mbit/s 的最大原始資料速率執行，或大約 19 Mbit/s 的淨吞吐量。802.11g 硬體與 802.11b 硬體完全向後相容。

由於人們對更高速度的渴望，以及製造成本的降低，當時提出的 802.11g 標準在 2003 年 1 月就被消費者迅速採用，遠早於批准。到 2003 年夏天，大多數雙頻段 802.11a/b 產品都成為雙頻段/三模產品，在一個移動 介面卡卡 或接入點中支援 a 和 b/g。使 b 和 g 協同工作細節佔據了大部分剩餘的技術過程；然而，在 802.11g 網路中，802.11b 參與者的活動會降低整個 802.11g 網路的速度。

與 802.11b 一樣，802.11g 裝置也會受到在 2.4 GHz 頻段執行的其他產品的干擾。在 2.4 GHz 範圍內執行的裝置包括：微波爐、藍牙裝置、嬰兒監視器和無繩電話。

802.11-2007

2003 年，任務組 TGma 被授權“整合” 1999 版 802.11 標準的許多修訂案。REVma 或 802.11ma，正如它的名稱，建立了一個單一文件，將 8 個修訂案（802.11a，b，d，e，g，h，i，j）與基本標準合併。在 2007 年 3 月 8 日獲得批准後，802.11REVma 被重新命名為現行標準 **IEEE 802.11-2007**。 這是目前最現代的 802.11 文件，包含來自多個子字母任務組的累積更改。

802.11n

另見 維基百科上的 IEEE 802.11n

釋出時間	工作頻率	資料速率（典型）	資料速率（最大）	範圍（室內）
2009 年 6 月（估計）	5 GHz 和/或 2.4 GHz	74 Mbit/s	300 Mbit/s（2 個流）	~70 m

802.11n 是一個提議的修訂案，透過新增 多輸入多輸出 (MIMO) 和許多其他新功能來改進之前的 802.11 標準。雖然市場上已經存在許多基於此提議的草案 2.0 的產品，但 TGn 工作組預計要到 2008 年 11 月才會最終確定該修訂案。

通道和國際相容性

另見 Wi-Fi 技術資訊

802.11 將上述每個頻段劃分為通道，類似於無線電和電視廣播頻段的劃分方式，但通道寬度和重疊更大。例如，2.4000-2.4835 GHz 頻段被劃分為 13 個通道，每個通道寬度為 22 MHz，但間距僅為 5 MHz，通道 1 以 2412 MHz 為中心，通道 13 以 2472 MHz 為中心，日本在此基礎上添加了第 14 個通道，位於通道 13 上方 12 MHz。

通道的可用性受國家/地區的監管，部分受制於每個國家/地區 如何分配無線電頻譜 給各種服務。在一種極端情況下，日本允許使用所有 14 個通道（排除通道 14 的 802.11g/n），而在另一種極端情況下，西班牙只允許使用通道 10 和 11（後來允許使用所有 14 個通道），法國在此基礎上添加了 12 和 13。大多數其他歐洲國家與日本幾乎一樣寬鬆，只不允許使用通道 14，而北美以及一些中美洲和南美洲國家進一步不允許使用 12 和 13。有關此主題的更多詳細資訊，請參閱 維基百科的 WLAN 通道列表。

除了指定每個通道的中心頻率外，802.11 還（在第 17 條款中）指定了一個 頻譜掩碼，定義了允許的功率在每個通道上的分佈。該掩碼要求訊號相對於其峰值能量在中心頻率 ± 11 MHz 處至少衰減 30 dB，從這個意義上說，通道實際上是 22 MHz 寬。一個後果是，在不重疊的情況下，站點只能使用每四個或五個通道中的一個，在美國通常是 1、6 和 11，在歐洲是 1-13，等等。另一個後果是，通道 1-13 實際上需要 2401-2483 MHz 頻段，實際分配例如在英國是 2400-2483.5，在美國是 2402-2483.5，等等。

由於頻譜掩碼只定義了中心頻率 ± 22 MHz 範圍內衰減 50 dB 的功率輸出限制，因此通常假設通道的能量不超過這些限制。更準確地說，考慮到通道 1、6 和 11 之間的間距，任何通道上的訊號應衰減到足以最小限度地干擾任何其他通道上的發射器的程度。由於 近遠問題，發射器會影響“非重疊”通道上的接收器，但前提是發射器靠近受害接收器（一米以內）或執行功率高於允許水平。

雖然通道 1、6 和 11 是“非重疊”的說法僅限於間距或產品密度，但 1-6-11 指南仍然有意義。如果發射器比通道 1、6 和 11 更靠近（例如，1、4、7 和 10），通道之間的重疊可能會導致訊號質量和吞吐量無法接受的下降。

標準和修訂案

在 IEEE 802.11 工作組 內，以下 IEEE 標準協會 標準和修訂案存在

• IEEE 802.11 - WLAN 標準最初是 1 Mbit/s 和 2 Mbit/s、2.4 GHz RF 和 IR 標準（1997 年），下面列出的所有其他標準都是對該標準的修訂案，除了推薦實踐 802.11F 和 802.11T 之外。
• IEEE 802.11a - 54 Mbit/s、5 GHz 標準（1999 年，2001 年開始出貨產品）
• IEEE 802.11b - 對 802.11 的增強，以支援 5.5 和 11 Mbit/s（1999 年）
• IEEE 802.11c - 網橋操作程式；包含在 IEEE 802.1D 標準中（2001 年）
• IEEE 802.11d - 國際（國家間）漫遊擴充套件（2001 年）
• IEEE 802.11e - 增強功能：QoS，包括分組突發（2005 年）
• IEEE 802.11F - 接入點間協議（2003 年）_{2006 年 2 月撤銷}
• IEEE 802.11g - 54 Mbit/s、2.4 GHz 標準（與 b 向後相容）（2003 年）
• IEEE 802.11h - 頻譜管理 802.11a（5 GHz），用於歐洲相容性（2004 年）
• IEEE 802.11i - 增強安全性（2004 年）
• IEEE 802.11j - 日本擴充套件（2004 年）
• IEEE 802.11-2007 - 標準的新版本，包括修訂案 a、b、d、e、g、h、i 和 j。（2007 年 7 月）
• IEEE 802.11k - 無線資源測量增強_{（擬議 - 2007 年？）}
• IEEE 802.11l - _{（保留，不會使用）}
• IEEE 802.11m - 標準維護。最近的編輯變成了 802.11-2007。_{(正在進行中)}
• IEEE 802.11n - 使用 MIMO（多輸入多輸出天線）實現更高的吞吐量改進_{(2008 年 9 月)}
• IEEE 802.11o - _{(已保留，不會使用)}
• IEEE 802.11p - WAVE - 車輛環境無線接入（如救護車和轎車）_{(工作 - 2009 年？)}
• IEEE 802.11q - _{(已保留，不會使用，可能與 802.1Q VLAN 埠聚合 混淆)}
• IEEE 802.11r - 快速 漫遊 _{工作“任務組 r” - 2007 年？}
• IEEE 802.11s - ESS 擴充套件服務集 網狀網路_{(工作 - 2008 年？)}
• IEEE 802.11T - 無線效能預測 (WPP) - 測試方法和指標建議_{(工作 - 2008 年？)}
• IEEE 802.11u - 與非 802 網路互通（例如，蜂窩網路）_{(提案評估 - ?)}
• IEEE 802.11v - 無線 網路管理 _{(早期提案階段 - ?)}
• IEEE 802.11w - 受保護的管理幀_{(早期提案階段 - 2008 年？)}
• IEEE 802.11x - _{(已保留，不會使用，可能與 802.1x 網路訪問控制 混淆)}
• IEEE 802.11y - 美國 3650-3700 MHz 操作_{(2008 年 3 月？)}
• IEEE 802.11z - 直接鏈路設定 (DLS) 擴充套件 _{(2007 年 8 月 - 2011 年 12 月)}

沒有名為“802.11x”的標準或任務組。相反，這個術語在非正式場合用於表示任何當前或未來的 802.11 修訂版，在不需要進一步精確的情況下。（用於基於埠的網路訪問控制的 IEEE 802.1x 標準在無線網路的上下文中經常被錯誤地稱為“802.11x”。）

802.11F 和 802.11T 屬於建議實踐，而不是標準，因此用大寫字母表示。

標準還是修訂版？

在提及IEEE 802.11的不同變體時，都使用“標準”和“修訂版”這兩個術語。

就 IEEE 標準協會而言，目前只有一個標準，它由IEEE 802.11加上釋出日期來表示。IEEE 802.11-2007 是目前唯一發布的版本。該標準透過修訂版更新。修訂版由任務組 (TG) 建立。任務組及其完成的文件都由 802.11 加上一個非大寫字母來表示。例如 IEEE 802.11a 和 IEEE 802.11b。更新 802.11 是任務組 m 的職責。為了建立一個新版本，TGm 將標準的先前版本和所有已釋出的修訂版組合起來。TGm 還向行業提供已釋出文件的澄清和解釋。IEEE 802.11 的新版本於 1999 年和 2007 年釋出。

802.11-2007 的工作標題是 802.11-REVma。這表示第三種類型的文件，“修訂版”。將 802.11-1999 與 8 個修訂版合併的複雜性使得必須對已經商定的文字進行修訂。因此，必須遵循與修訂版相關的其他準則。

命名法

802.11 中的各種術語用於指定無線區域網操作的各個方面，一些讀者可能不熟悉這些術語。

例如，時間單位（通常縮寫為 TU）用於表示等於 1024 微秒的時間單位。許多時間常數是根據 TU（而不是幾乎相等的毫秒）定義的。

此外，“Portal”這個詞用於描述一個類似於 IEEE 802.1D 網橋的實體。Portal 透過非 802.11 LAN STA 提供對 WLAN 的訪問。

社群網路

隨著有線調變解調器和 DSL 的激增，越來越多人希望在家裡建立小型網路，以便共享他們的高速網際網路連線。

許多熱點或免費網路經常允許範圍內的人（包括外面的路人）連線到網際網路。志願者團體也努力建立無線社群網路，為公眾提供免費的無線連線。

非標準 802.11 擴充套件和裝置

許多公司透過實施專有或草案功能來實施具有非 IEEE 標準 802.11 擴充套件的無線網路裝置。這些更改可能會導致這些擴充套件之間的不相容性。

另請參閱 802.11 非標準裝置

無線安全

有三個正式標準用於保護無線網路免受不必要的訪問和使用

• 有線等效隱私/WEP
• Wi-Fi 受保護訪問/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

所有裝置都會在包裝上說明其支援的標準。大多數現代裝置都支援所有三種標準。

2001 年，來自加州大學伯克利分校的一個小組發表了一篇論文，描述了原始標準中定義的 802.11 有線等效隱私 (WEP) 安全機制中的弱點；隨後是 Fluhrer、Mantin 和 Shamir 的論文，題為“RC4 金鑰排程演算法中的弱點”。不久之後，Adam Stubblefield 和 AT&T 公開宣佈了對攻擊的首次驗證。在攻擊中，他們能夠攔截傳輸並獲得對無線網路的未經授權的訪問。應該避免只支援 WEP 的裝置，因為該標準已經被致命地破壞，攻擊者可以輕鬆地將其攻破（使用合適的工具，可以在 2 分鐘內完成）。

IEEE 建立了一個專門的任務組，以建立替代的安全解決方案，802.11i（以前這項工作是作為一項更廣泛的 802.11e 工作的一部分來完成的，旨在增強 MAC 層）。Wi-Fi 聯盟 宣佈了一個名為 Wi-Fi 受保護訪問 (WPA) 的臨時規範，該規範基於當時正在制定的 IEEE 802.11i 草案的子集。這些產品從 2003 年中期開始出現。IEEE 802.11i（也稱為 WPA2）本身於 2004 年 6 月獲得批准，它在 高階加密標準 AES 中使用政府強度加密，而不是 RC4，後者在 WEP 中使用。家庭/消費領域的現代推薦加密是 WPA2（AES 預共享金鑰），企業領域的推薦加密是 WPA2 加 RADIUS 伺服器，最強的加密是 EAP-TLS。

2005 年 1 月，IEEE 建立了另一個任務組 TGw 來保護管理和廣播幀，這些幀以前是未經保護髮送的。請參閱 IEEE 802.11w

外部連結

• IEEE 802.11 工作組
• 從 IEEE 下載 802.11 標準
• 官方 IEEE 802.11 工作計劃預測
• "使用 Fluhrer、Mantin 和 Shamir 攻擊破解 WEP" (2001)，由 Stubblefield 撰寫的論文（PDF）
• 802.11n：下一代無線區域網技術，由 Broadcom 撰寫的論文