【计算机网络】【wifi】802.11协议专有名词解释
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wifi,计算机网络

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802.11协议是由IEEE（电气和电子工程师协会）制定的一系列无线局域网（WLAN）标准的总称。它定义了无线网络通信的技术规范，广泛应用于Wi-Fi网络。以下是一些主要的802.11标准：

  1. 802.11a：工作在5 GHz频段，最大传输速率为54 Mbps
  2. 802.11b：工作在2.4 GHz频段，最大传输速率为11 Mbps
  3. 802.11g：工作在2.4 GHz频段，最大传输速率为54 Mbps，向下兼容802.11b
  4. 802.11n：工作在2.4 GHz和5 GHz频段，最大传输速率可达600 Mbps，引入了MIMO（多输入多输出）技术
  5. 802.11ac：主要工作在5 GHz频段，最大传输速率可达1 Gbps以上，进一步提升了MIMO技术
  6. 802.11ax（Wi-Fi 6）：工作在2.4 GHz和5 GHz频段，最大传输速率可达10 Gbps，提升了网络效率和设备容量

这些标准不断发展，旨在提高无线网络的速度、覆盖范围和可靠性。802.11协议广泛应用于家庭、企业和公共场所的无线网络连接，详情可见官网https://standards.ieee.org/access-standards/

术语

1. WAN（Wide Area Network即广域网）

覆盖范围较大的计算机网络。它可以连接多个地理位置分散的局域网（LAN），使得不同区域的设备能够互相通信

2. LAN（Local Area Network即局域网）

覆盖范围较小的计算机网络，通常用于连接同一建筑物或局部区域内的设备，例如家庭、办公室或学校的网络

3. WLAN（ Wireless Local Area Network即无线局域网）

通过无线通信技术（如 Wi-Fi）实现的局域网（LAN）。它允许设备在没有物理网线连接的情况下，通过无线信号进行通信和数据传输，WLAN 使用 802.11 系列标准（如 802.11n、802.11ac、802.11ax）进行通信

4. VLAN（Virtual Local Area Network即虚拟局域网）

通过逻辑划分网络的方法，用于在同一个物理网络设备（如交换机）上创建多个独立的虚拟网络

5. AP（Access point即无线接入点）

AP指无线接入点，是一个无线网络的接入点，俗称“热点”。是一个无线网络中的特殊节点，通过这个节点，无线网络中的其它类型节点可以和无线网络外部以及内部进行通信。主要有路由交换接入一体设备和纯接入点设备，一体设备执行接入和路由工作，纯接入设备只负责无线客户端的接入。纯接入设备通常作为无线网络扩展使用，与其他AP或者主AP连接，以扩大无线覆盖范围，而一体设备一般是无线网络的核心

6. STA（station即终端设备）

表示连接到无线网络中的设备，这些设备通过AP，可以和内部其它设备或者无线网络外部通信

7. SSID（Service Set Identifier即服务集标识符）

它是一个无线网络的名称，用于标识特定的无线局域网（WLAN）

8. BSS（Basic Service Set即基本服务集）

无线局域网（WLAN）的基本构建单元。它定义了一组无线设备通过无线通信形成的网络

  1. BSS的组成
  • 无线接入点（AP）
    • 在基础设施模式下，BSS 通常由一个无线接入点（AP）和与其通信的无线客户端设备组成
    • AP 是 BSS 的中心节点，负责管理无线设备的连接和通信
  • 无线客户端设备（STA）
    • 包括笔记本电脑、智能手机、平板电脑等支持无线通信的设备
    • 这些设备通过 AP 或直接相互通信
  • BSSID
    • 每个 BSS 都有一个唯一的标识符，称为 BSSID，通常是 AP 的 MAC 地址
  1. BSS的类型
  • 独立BSS（IBSS，Independent Basic Service Set）
    • 也称为 Ad-hoc 网络
    • 不需要无线接入点，设备之间直接通信
    • 适用于临时网络，例如点对点文件共享
  • 基础设施BSS（Infrastructure Basic Service Set）
    • 包括一个无线接入点（AP）和与其通信的无线设备
    • 无线设备通过 AP 进行通信，AP 也可以连接到有线网络，从而实现无线设备与有线网络的互通
    • 这是最常见的 BSS 类型，广泛用于家庭、办公室和公共场所的无线网络
  1. BSS的作用
  • 定义无线网络的范围
    • BSS 的覆盖范围由 AP 的无线信号决定，通常称为 BSS范围
    • 设备必须在 BSS 的范围内才能连接到网络
  • 管理无线通信：
    • AP 负责管理 BSS 内的设备，包括认证、关联和数据传输
  1. 支持漫游：
  • 在多个 BSS 组成的网络中（如企业 WLAN），设备可以在不同的 BSS 之间切换（漫游），保持网络连接

8. BSSID（Basic Service Set Identifier即基本服务集标识符）

用于唯一标识一个无线接入点（AP）或无线网络中的一个基本服务集（BSS）

  1. BSSID的定义
  • BSSID 是一个 48 位的标识符，通常是无线接入点（AP）的 MAC 地址
  • 它用于区分同一物理区域内的多个无线网络，即使它们的 SSID（网络名称）相同
  1. BSSID的作用
  • 唯一标识无线网络：
    • 每个 BSS（Basic Service Set，基本服务集）都有一个唯一的 BSSID
    • 即使多个接入点广播相同的 SSID（例如在企业网络中），它们的 BSSID 仍然是唯一的
  • 设备连接的目标：
    • 当无线客户端设备（如手机或笔记本电脑）连接到一个无线网络时，它实际上是连接到一个特定的 BSSID，而不是仅仅通过 SSID
  • 支持漫游：
    • 在支持漫游的网络中（如企业 WLAN），BSSID 帮助客户端设备识别和切换到信号更强的接入点
  1. BSSID的格式
  • BSSID 通常是无线接入点的 MAC 地址
  • 格式为 6 字节（48 位），例如：00:14:22:01:23:45
  1. BSSID与SSID的区别 特性 BSSID SSID 含义 标识一个具体的无线接入点 标识无线网络的名称 唯一性 每个接入点的 BSSID 是唯一的 多个接入点可以共享相同的 SSID 作用 用于设备连接到特定的接入点 用于用户识别和选择网络 格式 48 位 MAC 地址 最多 32 个字符的字符串

9. BRIDGE（网桥）

Bridge（网桥） 是一种工作在数据链路层的网络设备，用于连接网络段、转发数据帧和减少冲突域。虽然现代网络中交换机已逐渐取代了网桥，但网桥仍然在某些特定场景（如小型网络或无线桥接）中发挥作用

10. WPA（Wi-Fi Protected Access即Wi-Fi保护访问）

用于保护无线网络安全的加密协议。它由 Wi-Fi 联盟开发，用于解决早期无线网络加密协议 WEP（Wired Equivalent Privacy） 的安全漏洞问题

  1. WPA的特点
  • 增强的安全性：
    • 相比 WEP，WPA 提供了更强的加密和认证机制，显著提高了无线网络的安全性
  • 动态密钥管理：
    • WPA 使用动态密钥生成机制，定期更换加密密钥，防止攻击者通过捕获数据包破解密钥
  • 兼容性：
    • WPA 设计时考虑了与旧设备的兼容性，因此许多支持 WEP 的设备可以通过固件升级支持 WPA
  1. WPA的版本
  • WPA（WPA1）：
    • 引入于 2003 年，作为 WEP 的替代方案
    • 使用 TKIP（Temporal Key Integrity Protocol） 作为加密算法
    • TKIP 动态生成加密密钥，并为每个数据包分配唯一的密钥
    • 虽然比 WEP 安全，但仍存在一些已知漏洞，因此 WPA1 已逐渐被淘汰
  • WPA2：
    • 引入于 2004 年，是 WPA 的改进版本，也是目前最常用的无线网络安全协议
    • 使用 AES（Advanced Encryption Standard） 作为加密算法，提供更强的安全性
    • 支持 CCMP（Counter Mode with Cipher Block Chaining Message Authentication Code Protocol），进一步增强数据完整性和保密性
    • WPA2 是 Wi-Fi 联盟的强制认证标准
  • WPA3：
    • 引入于 2018 年，是 WPA2 的升级版本，旨在应对现代安全威胁。
    • 提供以下改进：
    • 更强的加密：使用 192 位加密密钥（企业模式）。
    • 防止离线攻击：引入 SAE（Simultaneous Authentication of Equals）协议，防止攻击者通过捕获握手数据进行离线暴力破解
    • 个性化加密：为每个设备提供独立的加密密钥，增强公共 Wi-Fi 的安全性
  1. WPA的工作原理
  • 认证：
    • 使用预共享密钥（PSK，Pre-Shared Key）或企业级认证（如 RADIUS 服务器）验证用户身份
  • 加密：
    • WPA 使用 TKIP 或 AES 对无线通信数据进行加密，确保数据在传输过程中不会被窃听或篡改
  • 动态密钥更新：
    • WPA 定期更新加密密钥，防止攻击者通过捕获大量数据包破解密钥
  1. WPA的模式
  • WPA-Personal（WPA-PSK）：
    • 使用预共享密钥（PSK）进行认证
    • 适用于家庭和小型办公室网络
  • WPA-Enterprise：
    • 使用 802.1X 和 RADIUS 服务器进行认证
    • 适用于企业网络，提供更高的安全性和灵活性
  1. WPA与其他协议的对比 特性 WEP WPA WPA2 WPA3 加密算法 RC4 TKIP AES AES 安全性 弱（易被破解） 中（已过时） 强（广泛使用） 更强（最新标准） 动态密钥 不支持 支持 支持 支持 认证方式 静态密钥 PSK 或 802.1X PSK 或 802.1X SAE 或 802.1X

11. RKH（R0 Key Holder即R0密钥持有者）

RKH是无线网络安全和快速漫游相关的一个概念，主要用于支持设备在不同接入点（AP）之间快速切换时的密钥管理

  1. RKH的背景 在无线网络中，设备（如手机或笔记本电脑）在不同接入点之间漫游时，通常需要重新进行认证和密钥协商。这可能导致延迟，影响用户体验。为了减少这种延迟，802.11r（Fast BSS Transition，快速基本服务集切换）协议引入了分层密钥管理机制，其中 RKH 是关键角色之一
  2. RKH的作用
  • 密钥管理：
    • RKH 是负责存储和管理 PMK-R0（Pairwise Master Key-R0） 的实体
    • 它是密钥分发的中心，确保漫游时快速生成新的密钥
  • 支持快速漫游：
    • 当设备从一个接入点切换到另一个接入点时，RKH 提供必要的密钥信息，避免重新与认证服务器（如 RADIUS）通信，从而加快漫游过程
  • 分层密钥结构：
    • RKH 是分层密钥管理架构的一部分
    • PMK-R0：由 RKH 管理，用于生成 PMK-R1
    • PMK-R1：由目标接入点（AP）管理，用于生成会话密钥（如 PTK）
  1. RKH的工作流程 以下是 RKH 在快速漫游中的大致工作流程：
  • 初始认证：
    • 设备首次连接到网络时，通过完整的 802.1X 认证过程生成主密钥（PMK）
    • RKH 负责存储 PMK 并生成 PMK-R0
  • 密钥分发：
    • RKH 将 PMK-R1 分发给可能成为漫游目标的接入点
  • 快速切换：
    • 当设备漫游到新的接入点时，新的接入点使用 PMK-R1 快速生成会话密钥（PTK），完成漫游过程
  1. RKH的优势
  • 减少漫游延迟：
    • 通过预先分发密钥，设备可以快速切换到新的接入点，而无需重新认证
  • 提高用户体验：
    • 特别是在语音通话或视频会议等对延迟敏感的应用中，RKH 的快速漫游支持显著提高了用户体验
  • 增强安全性：
    • 使用分层密钥结构，确保密钥的安全性和独立性
  1. 相关协议
  • 802.11r（Fast BSS Transition）：定义了快速漫游的机制，RKH 是其中的重要组成部分
  • PMK-R0 和 PMK-R1：RKH 负责管理这些密钥，用于支持分层密钥结构

12. HS20（Hotspot 2.0）

HS20 是由 Wi-Fi Alliance 推出的一个无线网络技术标准，旨在简化用户在公共 Wi-Fi 热点之间的连接过程，同时提高安全性和用户体验

  1. HS20的背景 传统的公共 Wi-Fi 热点通常需要用户手动选择网络并输入密码，这种方式不仅繁琐，还可能存在安全隐患。Hotspot 2.0 通过自动化和安全的连接机制，解决了这些问题
  2. HS20的主要特点
  3. 自动连接：
    • 用户设备可以根据预先配置的凭据（如 SIM 卡、证书或用户名/密码）自动连接到支持 HS20 的热点，无需手动选择网络或输入密码
  4. 增强的安全性：
    • 使用 WPA2-Enterprise 或 WPA3-Enterprise 加密协议，确保数据传输的安全性
    • 支持 802.1X 认证，提供更强的用户身份验证
  5. 无缝漫游：
    • 支持设备在不同的热点之间无缝切换，类似于蜂窝网络的漫游体验
    • 适用于运营商之间的 Wi-Fi 漫游协议
  6. 网络发现与选择：
    • 设备可以根据运营商、服务提供商或用户偏好，自动选择最合适的热点
  7. 支持多种认证方式：
    • 包括 SIM 卡认证（EAP-SIM）、证书认证（EAP-TLS）和用户名/密码认证（EAP-TTLS、PEAP）

13. DPP（Device Provisioning Protocol即设备配置协议）

是由 Wi-Fi 联盟推出的一种协议，旨在简化 Wi-Fi 设备的配置和连接过程，同时提高安全性。DPP 通常被称为 Wi-Fi Easy Connect，是传统 WPS的替代方案

  1. DPP的主要特点
  • 简化设备配置：
  • DPP 允许用户通过简单的方式（如扫描二维码或 NFC）将设备安全地连接到 Wi-Fi 网络，而无需手动输入 SSID 和密码
  • 增强的安全性：
    • 使用现代加密技术（如公钥加密）代替传统的共享密码，避免了密码泄露的风险
    • 消除了 WPS 中已知的安全漏洞
  • 支持多种设备：
    • DPP 适用于各种类型的设备，包括智能家居设备（如智能灯、摄像头）、物联网设备（IoT）以及传统的 Wi-Fi 设备
  • 无需共享密码：
    • 配置设备时，用户无需直接共享 Wi-Fi 密码，DPP 会通过安全的密钥交换机制完成配置
  1. DPP的工作原理 DPP 的核心是基于公钥加密的安全配置流程，主要包括以下步骤：
  2. 引导（Bootstrapping）：
    • 用户通过扫描二维码、NFC 或其他方式，将设备的公钥传递给配置设备（如手机或路由器）
    • 二维码中包含设备的公钥和其他必要信息
  3. 认证（Authentication）：
    • 配置设备和目标设备通过公钥加密进行相互认证，确保通信的安全性
  4. 网络配置（Provisioning）：
    • 配置设备将 Wi-Fi 网络的相关信息（如 SSID 和加密密钥）通过安全通道发送给目标设备
    • 目标设备使用这些信息连接到 Wi-Fi 网络
  5. 连接（Connection）：
    • 目标设备完成配置后，自动连接到指定的 Wi-Fi 网络
  6. DPP的优势
  • 更高的安全性：
    • 使用公钥加密，避免了传统密码的暴露风险
    • 消除了 WPS 的安全漏洞（如 PIN 攻击）
  • 适用于物联网设备：
    • DPP 特别适合没有屏幕或输入界面的 IoT 设备（如智能灯泡、传感器）
  • 灵活性：
    • 支持多种引导方式（二维码、NFC、蓝牙等），适应不同场景
  1. DPP与WPS的对比 性 DPP（Device Provisioning Protocol） WPS（Wi-Fi Protected Setup） 安全性 高（使用公钥加密） 较低（存在已知漏洞） 配置方式 二维码、NFC、蓝牙等 按按钮或输入 PIN 密码暴露 不需要共享密码 需要共享密码 适用设备 适合 IoT 和智能设备 主要适用于传统 Wi-Fi 设备 用户体验 简单、现代化 较为繁琐

14. MACSEC（Media Access Control Security即媒体访问控制安全）

MACSEC是一种基于链路层（OSI 模型的第 2 层）的安全协议，用于保护以太网通信的完整性和机密性。它由 IEEE 802.1AE 标准定义，主要用于防止链路层的安全威胁，如窃听、篡改和重放攻击

15. MKA（MACsec Key Agreement即MACsec密钥协商）

MKA是 IEEE 802.1X 标准的一部分，用于支持 MACsec（Media Access Control Security） 的密钥管理和分发。MKA 协议的主要作用是协商和管理加密密钥，以便在使用 MACsec 的设备之间建立安全通信

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