要了解 WiFi 那么则先要分清楚这几个名词,WiFi,WLAN:

  • WiFi 的全称是 Wireless Fidelity,目前我们见到的 Wifi 其实是隶属于 Wifi 联盟的商标,表示的是建立于 IEEE 802.11 标准的无线局域网技术
  • 而 WLAN 是无线局域网络 (Wireless Local Area Networks) 的缩写, Wifi 是 WLAN 的一种实现

Wifi 的技术优势

  • 无线电波相较于蓝牙覆盖面积广,Wifi 的理论半径可以达到 100 米
  • 商家接入成本低

无线组网的节点

在 WLAN 中有几个常见的名词,比如:

  • AP,表示的是 Access Point,无线接入点
  • STA, 其实是 Station 的缩写,指代的是连接到无线网络中的设备

信道

如果稍微留意一下家用路由器的设置后台就会发现,除了网络名称,加密方式之外还有无线模式,和信道之别。大部分家用路由器是无法设置信道的,但是如果用 OpenWrt 或者刷了其他固件可能会有调整设置。而这里的信道就是指的在 2.4GHz 或者 5GHz 下不同的频率的传输通道,2.4 GHz 频段频率范围为 2.400—2.4835GHz,下面划分了 14 个信道。现在的家用网络环境越来越复杂,所以导致相同频率之间的设备可能会有干扰,所以手动先观察周围的信道 (Android 下可以使用开源的 WiFiAnalyzer),再选择一个不干扰的信道可以优化一下家用网络环境。

2.4GHz 和 5GHz 区别

802.11 划分了四个独立频段,2.4 GHz、3.6 GHz、4.9 GHz 和 5.8 GHz 1

2.4 GHz 频段频率范围为 2.400—2.4835GHz,共 83.5M 带宽,在 2.4 GHz 下又划分了 14 个信道,每个子信道宽度为 22MHz,相邻信道的中心频点间隔 5MHz。观察信道的频率重合就能发现,信道 1,2,3,4,5 频率有重叠,整个 2.4 GHz 频段内只有 1,6,11 互不干扰。

  • 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,正逐渐被淘汰
  • 第三代 802.11g/a,分別使用 2.4GHz 和 5GHz,最快 54Mbit/s
  • 第四代 802.11n(Wi-Fi 4),可使用 2.4GHz 或 5GHz,20 和 40MHz 頻寬下最快 72 和 150Mbit/s
  • 第五代 802.11ac(Wi-Fi 5),工作频率 5GHz,频道带宽支持 20, 40, 80, 160MHz,速率最高可以单条 866.7 Mbit/s
  • 第六代 802.11ax(Wi-Fi 6),WiFi-6 在目前 802.11ac 标准的基础上,WiFi-6 是为了解决局域网中连接设备的增多而诞生

IEEE 802.11b 是无线局域网的一个标准,载波的频率为 2.4GHz,传送速度为 11Mbit/s . IEEE 802.11b 的后继标准是 IEEE 802.11g,其传送速度为 54Mbit/s。所以我们日常提及的 2.4G 和 5GHz 的区别就在与路由器发射频率的区别,实现的 802.11 协议的区别。当我们距离路由器相同距离,5G 信号相比于 2.4G 信号较弱,这是由于电磁波的物理特性决定,波越长衰减越少,更容易绕过障碍物传播。5G 信号频率高,波长短,所以 5G 信号绕过障碍物衰减更多。但是信号衰减并不代表影响网络速度,网络速度还与信道相关,上文提及 2.4G 下互不干扰的信道只有 3 个,但是 5G 下有 20 多个,并且 5G 可以支持更高的网络传输速率。所以如果追求更加稳定不受干扰的信号就用 5GHz。

IEEE 802.11n 是 802.11a 和 802.11g 改良,改进的地方:

  • channel 可以使用 40MHz 频宽
  • 使用 MIMO(multiple-input and multiple-output) 技术,可以一次多个通道发送数据,其实就是用多根天线。

WiFi 的加密方式

常见的 WiFi 加密方式有:WPA 、WPA2、WPA/WPA2、WEP、802.1x(EAP)

WPA

WPA 是 Wi-Fi Protected Access(WiFi 安全存取), 有 WPA 和 WPA2 两个标准,WPA 继承了 WEP 基本原理,同时加强了生成密钥的算法,追加了防止数据中途被篡改的功能。

完整的 WPA 实现复杂,一般家用采用的是 WPA 的简化版本:WPA-PSK(预共享密钥)。

WPA 加密方式有四种认证方式:WPA,WPA-PSK,WPA2,WPA2-PSK。

WPA2

WPA2 是 WPA 的增强型版本,WPA2 新增了对 AES 的加密方式的支持。

WPA-PSK

WPA-PSK 适用于个人或普通家庭网络,使用预先共享密钥,支持 TKIP 和 AES 两种加密方式。

WEP

WEP 全称是 Wired Equivalent Privacy(有线等效保密),是对两台设备间无线传输的数据加密的一种。WEP 是一种加密方法,安全性没有 WPA 高。

外延

Android 下有款 APP 叫做 WiFiAnalyzer 可以扫描周围 WiFi 占用的信道,以便于调整路由器信道。

802.11 协议规定,不同的无线网络可以具有相同的网络名称(也就是 SSID/ESSID),但是必须对应一个唯一的 BSSID 地址。非法入侵者可以通过建立具有相同的 SSID/ESSID 的无线网络的方法,使得网络中的 STA 联接到非法的 AP 上,从而造成网络的泄密。通过 BSSID 地址绑定的方式,可以防止 STA 接入到非法的网络,从而提高无线网络的安全性。

reference

  1. https://zh.wikipedia.org/wiki/WLAN%E4%BF%A1%E9%81%93%E5%88%97%E8%A1%A8