Wi-Fi¶
基本¶
Wi-Fi 网络构成¶
工作站 (Station):终端设备,具有无线网络接入功能的电子设备 (笔记本,手持设备等)。是网络最基本的组成部分。
接入点 (Access Point,AP):802.11 网络所使用的帧必须经过转换才能被传到其它不同类型的网络,具有无线至有线桥接功能的设备称为基站 (Access Point,AP)。接入点既有普通站点的身份,又有接入到分配系统的功能。
无线媒介 (Wireless Medium):802.11 标准以无线媒介 (Wireless medium) 在工作站之间传递帧,一般而言空气等作为 802.11 传输的无线媒介
Wi-Fi 网络结构¶
在 802.11 协议里面规定了两种结构:基本服务集和扩展服务集。
Wi-Fi 的频段¶
Wi-Fi HaLow (Sub-1 GHz): 适用于需要长距离,低功耗,连接性和穿墙能力的应用。
Wi-Fi 4 (2.4 and 5 GHz): 更好的覆盖日常低带宽的连接需求。
Wi-Fi 5 (5 GHz): 非常适合日常使用和功能性,支持多用户。
Wi-Fi 6 (2.4 and 5 GHz): 适合大部分高速度高容量的应用。
Wi-Fi 6E (6 GHz): 160 MHz 的信道可以实现更高级的用户体验。
WiGig (60 GHz): 用于超高清晰度或虚拟现实的应用。
Wi-Fi 的距离:
1. 5 GHz->27 米范围
2. 2.4 GHz->54 米范围
3. 900 MHz->88 米范围
IEEE802.11¶
9 种服务¶
5 种服务属于分布式系统的任务,分别为:
1. 连接(Association)
2. 结束连接(Diassociation)
3. 分配(Distribution)
4. 集成(Integration)
5. 再连接(Reassociation)
4 种服务属于站点的任务,分别为:
1. 鉴权(Authentication)
2. 结束鉴权(Deauthentication)
3. 隐私(Privacy)
4. MAC 数据传输(MSDU delivery)
Wi-Fi 配网技术¶
smartconfig¶
Wi-Fi 配网技术:
一键配网技术(SmartConfig)、设备热点配网
零配置配网、蓝牙配网、手机热点配网和路由器配网
一键配网技术(SmartConfig)
工作原理:
是通过手机或 Wi-Fi 路由器发送 UDP 广播包的形式,将 Wi-Fi 的 SSID 和密码广播出去。
步骤1:
Wi-Fi 设备在进入配网模式后,会将接收到的广播包进行解析
从而获取到 Wi-Fi 的 SSID 和密码,然后连接上路由器
步骤2:
同样地,Wi-Fi 设备连接上路由器后,也会广播自己的 MAC 地址
这样手机 App 就可以接收到设备的 MAC 地址完成绑定
softAP¶
Wi-Fi 世代¶
第一代,以 IEEE 802.11 原始标准为准,工作频段为 2.4GHz,最高速率半双工 2 Mbit/s。
第二代,以 IEEE 802.11b 为准,工作频段为 2.4GHz,最高速率半双工 11 Mbit/s,认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED b”。
第三代,以 IEEE 802.11a 为准,工作频段为 5GHz,最高速率 54 Mbit/s,认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED a”。基于 IEEE 802.11g,2.4GHz 工作频段,最高速率半双工 54 Mbit/s,认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED g”。
第四代,以 IEEE 802.11n 为准,世代名称为 “Wi-Fi 4”,信道宽度 20MHz、40MHz,工作频段为 2.4GHz 和 5GHz,最高 4 条空间流,最大副载波调制 64-QAM,最高速率半双工 600 Mbit/s,认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED n”。
第五代,以 IEEE 802.11ac 为准,世代名称为 “Wi-Fi 5”,信道宽度 20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz,工作频段为 5GHz,最高 8 条空间流,最大副载波调制 256-QAM,最高速率半双工 6.9 Gbit/s,认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED ac”。
第六代,以 IEEE 802.11ax 为准,世代名称为 “Wi-Fi 6”,信道宽度 20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz,工作频段为 2.4GHz 和 5GHz,最高 8 条空间流,最大副载波调制 1024-QAM,最高速率半双工 9.6 Gbit/s,认证项目为 “Wi-Fi CERTIFIED 6”。
频段:
频段是 2.412GHz-2.484GHz(非授权频段)
14 个信道
Wi-Fi 是 IEEE 802.11 无线网络标准的商品名
其中,802.11b、802.11g、802.11n 就是 Wi-Fi 的不同版本
Wi-Fi 协议被正式认证:
1. Wi-Fi 5 认证日期:2013 年 6 月
2. Wi-Fi 6 认证日期:2019 年 9 月
3. Wi-Fi 6E 认证日期:2021 年 1 月
4. Wi-Fi 6 Release2 认证日期:2022 年 1 月
Wi-Fi - 5 引入 WPA2 安全协议。WPA2 最初是在 2004 年引入的,但在 2006 年成为 Wi-Fi 的强制协议
Wi-Fi - 6 引入了下一代安全协议,简称 WPA3
WiFi配网¶
硬件协议:
smartConfig: udp广播、组播协议
softAP: 软AP(热点) -> AP = access point
无线接入点:wireless access point(wirelessAP)
所谓的smartconfig就是:
手机APP端发送包含WIFI 用户名 WIFI密码的 UDP 广播包或者组播包
智能终端的WIFI芯片可以接收到该UDP包,只要知道UDP的组织形式,就可以通过接收到的UDP包解密 出WIFI 用户名 密码
然后智能硬件 配置受到的WIFI 用户名 密码到指定的WIFI AP 上
esp8266先scan 下AP ,得到AP的相关信息,如工作的channel ,
然后配置wifi芯片工作在刚才scan到的channel上去接收UDP包,
如果没有接收到,继续配置ESP8266工作在另外的channel上,
如此循环,直到收到UDP包为止,
为什么要提前进行SCAN 下WIFI AP呢?就是为了提高配置效率。
假设当前网络中只有两个AP,一个AP工作在CHANEL1,另外个 ap工作在channel13,
我们现在需要配置智能硬件连接到AP2 ,就是channel13上,
如果不提前scan就需要从1--13扫描浪费时间。
就是需要从channel1-chane2 ---...channnel13一直扫描了,
如果扫描了AP,芯片马上从AP CHANNNEL1 到channel13加快获取到UDP包;
ALSA是Advanced Linux Sound Architectur。
它在Linux操作系统上提供了音频和MIDI(Musical Instrument Digital Interface,音乐设备数字化接口)的支持。
A2DP全名是Advanced Audio Distribution Profile(高级音频分发框架),蓝牙音频传输模型协定!
A2DP是能够采用耳机内的芯片来堆栈数据,达到声音的高清晰度。
零配置组网¶
UPnP 协议
mDNS 和 DNS-SD 协议:
苹果设备的 AirDrop 功能是通过 Bonjour 服务来发现网络上的其他苹果设备的。 这个 Bonjour 服务就是 mDNS 协议和 DNS-SD 协议的具体实现。 DNS-SD使用三种 DNS 协议的记录类型来定义协议内容,三个记录分别是:PTR 记录、SRV 记录和 TXT 记录
小米有 Mibeacon 协议
其他¶
参考¶
matter 网络基础之 —Wi-Fi: https://blog.csdn.net/qq_42860989/article/details/118553988
802.11 协议精读 19:Wi-Fi 的起源,诞生与发展: https://zhuanlan.zhihu.com/p/21951093