软考:无线

移动ad hoc网络

802.11提出ad hoc 自组织、对等、多跳无线移动通信网络

MANET 利用多条无线网构造基于IP的移动互联网

 

ad hoc网络（MANET）

由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成

网络中每个移动终端自由移动

网络中所有移动终端地位相等

可以在任何时候、任何地点快速构建

不需要现有信息基础网络设施的支持

是一个多跳、临时、无中心网络

每个节点即是主机也是路由器

多跳无线网、自组织网络、无固定设施的网络、对等网络

 

ad hoc网络与Wlan区别

Wlan是单跳网络，不存在路由问题，依赖于基站或无线接入点的现有基础设施。

 

802.1x

802.1X协议是基于Client/ Server的访问控制和认证协议。它可以限制未经授权的用户/设备通过接入端口access port)访问 LAN/WLAN。在获得交换机或LAN提供的各种业务之前,802。X对连接到交换机端口上的用户/设备进行认证。802.1X认证模式

1、端口认证模式

该模式下只要连接到端口的某个设备通过认证，其他设备则不需要认证，就可以访问网络资源。

2、MAC认证模式

该模式下连接到同一端口的每个设备都需要单独进行认证，当用户有上网需求时打开8021X客户端程序，输入已经申请、登记过的用户名和口令，发起连接请求。

 

802.11知识

1、IEEE802.11定义无线局域网两种工作模式：

基础设施网：预先建立起来，具有一系列能覆盖一定地理范围的固定基站

自主网络(Ad Hoc Networking)：不需要有线网络和接入点支持的点对点网络，每个结点都有路由能力，路由协议使用有目的节点序列距离矢量协议(Destination Sequenced Distance Vector DSDV)

 

2、基本概念

1）SSID （Service Set Identifier）：服务集标识符，不超过32字节。

无线信号的名称，一个无线网或AP可以放出多个SSID。

2）BSS （Basic Service Set）：基本服务集

无线局域网的最小构件，一个AP所覆盖的范围。分为独立的（自主网络中）和基本结构模式的

3）BSA （Basic Service Area）：基本服务区域

BSS的覆盖范围称为基本服务区。相当于一个无线单元

4）ESS （Extended Service Set）：扩展服务集

由一个或多个BSS组成，借此扩展无线网络覆盖范围，实现无线漫游

5）BSSID （Basic Service Set Identifier）：基本服务集标识符

BSSID实际上就是AP的地址，用来标识AP管理的BSS，在同一个AP内BSSID和SSID一一映射。在一个ESS内，SSID是相同的，但对于ESS内的每个AP与之对应的BSSID是不同的。如果一个AP可以同时支持多个SSID的话，则AP会分配不同的BSSID来对应这些SSID。

3、ISM 工业、科学和医疗频段 2.4GHz频段为各国共同的ISM频段，分为13个信道。也有5G频段

 

4、802.11物理层

1）跳频（FHSS）

用伪随机序列对代表数据的模拟信号进行调制

增加带宽可以在低信噪比、等速率的情况下，提高数据传输的可靠性

2）红外技术（InfraRed,IR）

频率高于微波而低于可见光，光波波长范围850nm~900nm之内

3）直接序列扩频DSSS 又称为噪声调制扩展

用高速率的伪噪声（PN）码序列与信息码序列作模二加（波形相乘运算）得到一个复合码序列

4）正交频分复用技术（OFDM）Orthogonal

频域内将给定信道分成许多正交子信道，且各子载波并行传输，属于一种扩频技术。

2）高速直接序列扩频（HR-DSSS）采用补码键控CCK调制技术

无线局域网安全

1）WEP

802.11b定义了有线等效保密协议WEP

采用RC4对称加密算法

 

2）WPA

802.11i定义WPA（WiFi保护接入）

结合802.1x实现访问控制

需要安全Radius服务器

 

3）WPA三种加密机制

TKIP：临时密钥完整性技术，是WEP的改进，仍然使用RC4加密

CCMP：计数器模式和密码块链消息身份验证代码协议，CCMP使用AES块加密算法取代WEP和TKIP的RC4流算法

WRAP：使用AES加密和OCB加密

 

4）WPA-PSK/WPA2-PSK WPA个人，PSK预共享

使用AES或TKIP加密

 

CSMA/CA 冲突避免

1）CSMA/CA是减少碰撞，而不是检测碰撞

2）MAC层分为DCF分布协调功能（争用信道），PCF点协调功能（轮流发送数据权）

3）算法：发第一帧不使用退避算法，信道不空闲执行退避算法，信道空闲等待DIFS时间发送。

 

多路复用技术

多址的概念：在无线通信中，许多用户同时通话，以不同的无线信道分隔，防止相互干扰的技术方式称为多址方式。

1）频分多址（FDMA）－－以频率来区分信道。

特点：使用简单，信号连续传输，满足模拟话音通信，技术成熟。

缺点：多频道信号互调干扰严重，频率利用率低，容量小。

2）时分多址（TDMA）－－在一个无线频道上，按时间分割为若干个时隙，每个信道占用一个时隙，在规定的时隙内收发信号。

时分多址只传数字信息，信息需经压缩和缓冲存储的过程，在实际使用时常 FDMA/TDMA复分使用。

3）码分多址（CDMA）－－采用扩频通信技术，每个用户具有特定的地址码（相当于扩频中的PN码），利用地址码相互之间的正交性（或准正交性）完成信道分离的任务。

CDMA在频率、时间、空间上重叠。

优点：系统容量大，抗干扰、抗多径能力高。

4）空分多址(SDMA)--基于空间角度分隔信道，频率、时间、码字共享。MIMO属于空分复用

 

技术标准

1）3G技术标准：CDMA2000电信(3.1/1.8Mbs)、WCDMA联通（384kb/s~2Mb/s）、TD-SCDMA移动（384kb/s）

2)4G技术标准：

	LTE	LTE-Advanced	WiMAX （IEEE 802.16e）	WirelessMAN-Advanced（IEEE 802.16m）	HSPA+
采用技术	OFDM MIMO
支持者	爱立信、大唐、华为等；	TD-LTE-Advanced由大唐、中国移动主导；	英特尔、思科等； 固网运营商和新运营商追捧	北电、三星、英特尔、华为等	联通
速度	下行100M 上行50M	作为LTE的后续演进系统	70M	作为WiMAX的后续演进技术 1G	42M

3）5G技术标准：5G NR 用户体验100M,最高10G

 

1G的标准是模拟技术

2G：以GSM为代表的TDMA CDMA

3G：WCDMA CDMA2000 TD-SCDMA。

4G：LTE-Advanced（TDD/FDD）和WirelessMAN-Advanced。 100Mbps

 

移动IP

通常在联网的计算机中，有一类主机用铜缆或光纤连接在局域网中，从来不会移动，我们认为这些主机是静止的。可以移动的主机有两类，一类基本上是静止的，只是有时 候从一个地点移动到另一个地点，并且在任何地点都可以通过有线或无线连接进入Internet；另一类是在运动中进行计算的主机，它通过在无线通信网中漫游来保持网络连 接。为解决前一类偶尔移动的主机异地联网的问题，IETF成立了专门的工作组，并预设了下列研究目标：

•移动主机能够在任何地方使用它的家乡地址进行连网；

•不允许改变主机中的软件：

•不允许改变路由器软件和路由表的结构；

•发送给移动主机的大部分分组不需要重新路由；

•移动主机在家乡网络中的上网活动无须增加任何开销。

IETF 给出的解决方案是RFC 3344 (IP Mobility Support for IPv4)和RFC 3775 (Mobility Support in IPv6)。RFC 3344增强了IPv4协议，使其能够把IP数据报路由到移动主机当前所在的连接站点。按照这个方案，每个移动主机配置了一个家乡地址（home address)作为永久标识。当移动主机离开家乡网络时，通过所在地点的外地代理，它被 赋予了一个转交地址（care-of address)。协议提供了一种注册机制，使得移动主机可以通过家乡地址获得转交地址。家乡代理通过安全隧道可以把分组转发给外地代理，然后被提交给移动主机。

 

RFC 3344（IPv4下的移动性支持）给出的解决方案是增强IPv4协议，使其能够把IP数据报路由到移动主机当前所在的连接站点。按照这个方案，每个移动主机配置了一个家乡地址（home address）作为永久标识。当移动主机离开家乡网络时，通过所在地点的外地代理，它被赋予了一个转交地址（care-of address）。协议提供了一种注册机制，使得移动主机可以通过家乡地址获得转交地地址。家乡代理通过安全隧道可以把分组转发给外地代理，然后被提交给移动主机。

移动IP提供了两种获取转交地址的方式。一种是外地代理转交地址（Foreign Agent Care-of Address），这种转交地址是外地代理在它的代理公告报文中提供的地址，也就是外地代理的IP地址。另外一种获取模式是配置转交地址（Collocated Care-of Address），是暂时分配给移动节点的某个端口的IP地址，其网络前缀必须与移动节点当前所连接的外地链路的网络前缀相同。一个配置转交地址只能被一个移动节点使用。可以是通过DHCP服务器动态分配的地址，或是在地址缓冲池中选取的私网地址。

 

无线AP

无线AP分为FIT AP和FAT AP两种，FAT AP是与FIT AP相对来讲的，FAT AP将WLAN的实体层、加密、用户认证、网路管理等功能集于一身；而FIT AP是一个只有射频和通信功能的AP，功能单一，不能独立工作。

FAT AP无线网路解决方案可由FAT AP直接在有线网的基础上构成，所有AP都单独进行配置，且难于集中管理；而FITAP无线网路解决方案则是由无线网路控制器和FIT AP在有线网的基础上构成，且FIT AP上“零配置”，所有配置都集中到无线网路控制器上。易于集中管理。

 

CSMA/CA

IFS帧间隔

后退计数器

 

单跳、多跳网络

单跳(single-hop)网络

在传统的无线局域网(WLAN)中，每个客户端均通过一条与AP相连的无线链路来访问网络，用户如果要进行相互通信的话，必须首先访问一个固定的接入点(AP)，这种网络结构被称为单跳网络

多跳(multi-hop)网络

在无线网络中，任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。

在无线多跳网络中，源结点到目的结点之间的典型路径是由多跳组成的，该路径上的中间结点充当转发结点。因此，无线多跳网络中一个结点具有两种功能，首先结点可以充当端结点产生或接受数据分组，其次结点可以充当路由器对来自其它结点的数据分组进行转发。在现有的无线网络中，无线Ad Hoc网络，无线传感器网络以及无线Mesh网络均属于无线多跳网。