在当前的数字世界中,Wi-Fi 是一个广为人知的术语,通常与无线互联网访问同义,然而,很多人都不知道,它是属于 Wi-Fi 联盟的一个特定商标,该组织证明所有Wi-Fi 产品都符合 IEEE 802.11 标准,因此,您的路由器、笔记本电脑、智能手机和平板电脑使用多种 802.11 Wi-Fi 标准连接到互联网。
IEEE 802.11网络在物理层采用无线电频率信号(利用免牌照使用的2.4GHz和5GHz波段)或者红外线作为传输介质。
802.11标准使用了CSMA/CA(载波侦听多路访问/碰撞避免)机制来防止无线信道上的碰撞和冲突。
CSMA/CA是一种多路访问技术,它需要设备在发送数据之前先侦听信道,以确保没有其他设备正在发送数据。这样可以避免多个设备同时发送数据导致的碰撞。
具体来说,当设备要发送数据时,它首先会侦听信道以检测是否有其他设备正在发送数据。如果信道空闲,设备便可以开始发送数据。但是,如果信道被其他设备占用,则设备会等待一段随机的时间后再次侦听信道。这个随机等待时间是为了防止多个设备同时尝试发送数据。
此外,802.11标准还引入了RTS/CTS(请求发送/清除发送)机制,用于在高噪声环境下提高信道使用效率。设备可以在发送大量数据之前先发送一个RTS帧请求发送权,接收设备收到RTS帧后会发送一个CTS帧确认请求发送权。这样的交互过程可以确保设备在信道上的访问顺序,减少碰撞和冲突。
WIFI的两种基础模式、
Ad-hoc模式:Ad-hoc模式是一种点对点的无线网络连接模式,设备可以直接相互通信,而无需通过路由器或访问点。
基础设施模式:基础设施模式是最常用的WIFI模式。在这种模式下,所有设备都连接到一个中央设备,如路由器或无线访问点。
802.11分布式系统、
在802.11标准中,"分布式系统" 是指一组相互连接的无线设备,它们通过无线信道进行通信。这些设备可以是无线路由器、无线接入点、无线客户端等。分布式系统的主要目标是实现有效的无线通信和数据传输。
802.11标准中的分布式系统涉及以下几个关键方面:
- 无线接入点(AP):无线接入点是连接无线客户端设备和有线网络的桥梁。它负责管理无线通信,为客户端提供网络接入,以及处理介质访问控制等功能。
- 无线客户端:无线客户端可以是诸如笔记本电脑、智能手机、平板电脑等设备,它们通过无线接入点连接到无线网络。
- 分布式协调功能:802.11标准定义了一套协议,使得无线设备在共享无线信道时可以进行有效的协调。这涉及到了避免碰撞、选择合适的传输时机以及在竞争的环境中进行公平的资源分配等。
- 分布式控制:无线网络需要在分布式环境中进行管理和控制。这包括了AP之间的协调、信道分配、负载均衡等等。
- 分布式路由和转发:在无线网络中,数据包的路由和转发是分布式进行的。无线路由器和AP需要根据网络拓扑和设备位置等信息,决定如何将数据包传递到目标设备。
无线路由器产生的WiFi网络实际上就是一个无线接入点(Access Point,简称AP)。当您在手机或其他无线设备上扫描到可用的WiFi网络时,您实际上是在扫描周围的无线接入点,这些接入点允许您连接到网络并进行数据传输。
每个无线接入点都有一个唯一的网络名称,被称为SSID(Service Set Identifier)。当您的手机扫描到附近的无线信号时,会列出可用的SSID列表,您可以选择一个SSID并连接到该网络。连接到这个网络后,您的设备就能够与路由器进行通信,从而连接到互联网或局域网。
设备在进入新环境时进行的无线网络连接过程,更详细地解释一下这个流程:
- 扫描可用的接入点: 当一个新设备(如手机、笔记本电脑等)进入一个新的环境时,它会开始扫描周围的无线信号,以查找可用的接入点(无线网络)。设备会广播请求,询问周围是否有网络可供连接。
- 收集信息: 设备在扫描过程中会收集附近接入点的SSID、信号强度、加密方式等信息。这些信息将帮助设备做出连接决策。
- 评估接入点: 设备会根据收集到的信息评估每个可用接入点的性能。通常,设备会考虑信号强度、信号质量、连接速度、安全性等因素来确定最佳的连接。
- 连接决策: 设备会根据预定义的连接优先级和评估的接入点信息做出连接决策。优先级可能基于用户设定的首选网络、已知网络、信号质量等。
- 连接到最优接入点: 设备会自动连接到被认为最优的接入点。这可能是信号最强、速度最快、安全性最高的接入点。
- 身份验证和连接建立: 一旦设备选择了接入点,它会尝试与该接入点建立连接。这通常涉及身份验证(如果网络有密码保护)和连接建立握手过程。
- 数据传输: 一旦连接建立,设备就可以通过所选的接入点进行数据传输,包括访问互联网和局域网资源。
整个过程通常是自动进行的,用户通常不需要干预。不过,用户也可以手动选择要连接的网络,这在移动设备的设置中是可行的。
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