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。

WPA 于 2003 年推出，它是 Wi-Fi 联盟针对 WEP 加密日益明显的漏洞而推出的新一代加密协议。最常见的 WPA 配置是WPA-PSK（预共享密钥）。WPA 使用的密钥是，比WEP 系统中使用的和密钥256-bit显着增加。

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。

WPA3

WPA3 是比 WPA2 更加安全的加密协议。WPA3 发布于 2018 年。

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。

WEP 作为 1997 年批准的原始 802.11 标准的一部分引入，是过去最常用的 WiFi 安全协议。它的 10 位或 26 位十六进制数字（40 位或 104 位）的密钥非常容易识别。2004 年，WEP-40 和 WEP-104 都被宣布弃用。

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 ↩