Wi-Fi — торговая марка Wi-Fi Alliance для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Термин возник как игра слов с Hi-Fi и никак не расшифровывается

Базовые принципы:

Basic Service Sets (BSS) состоит минимум из 2 станций, взаимодействующих между собой непосредственно, то есть по радио эфиру. STA – название станций. BSS могут пересекаться.

Basic Service Sets

Extended BSS. Есть 2 территории, в которых станции видят друг друга напрямую. Из разных BSS станции друг друга не видят. Все эти станции представляют собой единую сеть благодаря третьему компоненту — Distribution System. DS – это некое облако, которое спецификация IEEE 802.11 никак не описывает, которая позволяет пакетам из областей, которые не могут непосредственно между собой взаимодействовать, распространяться.

Access Point – станции, которые обеспечивают доступ к DS.

Extended BSS

Единая сеть может интегрировать и проводные сегменты. DS может иметь Portal, который является шлюзом в проводную сеть. В итоге получаем, что единая сеть может иметь эфирные сегменты, проводные сегменты и Distribution System.

Portal

Наличие AP накладывает ограничение. Даже если ваш корреспондент находится рядом с вами, вы все равно должны отправить посылку ему, а он уже сам решит, как с ней поступать. AP имеет свой МАС-адрес и может выступать не только в качестве посредника, но и в качестве конечного пункта для приема, некоторые посылки могут быть адресованы ему.

Определяются следующие сервисы для каждых компонентов среды:

Station Services (SS) – сервисы станции:

• Authentication – по отношению каждой станции к каждой станции

• Deauthentication

• Privacy – обеспечивается между двумя станциями

• MSDU delivery – доставка данных

Distribution System Services (DSS):

• Association – логическое включение в сеть

• Disassociation

• Distribution – идентификация направления движения каждого полученного MSDU

• Integration – интеграция с инородными сетями

• Reassociation

В эфирной среде не бывает неподвижных станций, изменяется также передающая среда.

Структура кадра:

Frame Control  определяет тип кадра, его назначение, что он содержит и как его использовать.

Duration/ID – длительность передачи или идентификатор. Идентификатор используется только в спецпакетах.

Кадр содержит 4 адресных поля, адреса в разных пакетах используется по-разному, и как его интерпретировать зависит от Frame Control.

Wi-Fi способен фрагментировать пакеты. Эфирная сеть по определению намного больше зашумленная, чем проводная сеть. Поэтому посылка длинных пакетов может привести к тому, что все они будут перебиты помехами и ни одна не дойдет. В таком случае используют короткие пакеты.

Seq Ctl содержит серийные номера сегментов и MSDU.

IEEE802.11 MAC Frame Format

Тип Management определяет внутреннюю жизнь сети.

Control (основные: rts, cts, ack) и Data.

Адреса. В зависимости от полей “to DS” и “from DS” поля с адресами интерпретируются по-разному. Обычно BSSID-полю присваивается рандомное значение, для инфраструктурных BSS BSSID-полю присваивается МАС-адрес Access Point.

Address Fields in Data Frames

CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance). Пока передается пакет все его слышат и ждут. Между концом шума и начала Backoff Window все равнозначные станции отсчитывают DIFS . А после этого включают рандомный Backoff Window, что обеспечит к не одновременному доступу к среде, что понижает вероятность коллизий. Также бывают PIFS и SIFS. Эта простейшая ситуация. А если не все станции слышать всех? А что если вы не слышите или в какой-то момент перестали слышать, что кто-то передает и начинаете передавать при этом. Тогда вы просто заглушите чью-то передачу. Для этого существует поле duration, которое предупреждает все МАС относительно намеревающейся длины передачи.

CSMA-CA Basic Access Method

Схема с Network Allocation Vector.

Станция содержит переменную, называемую Network Allocation Vector, которая равна длине поля duration самого длинного из принятых пакетов. Вариант передачи с подтверждением. Передатчик подает короткую посылку RTS, приемник отвечает CTS, отвечает через SIFS, что гарантирует ,что ни одна нормально функционирующая станция не перебьет. Если передатчик получил CTS — это значит, что приемник включился, разогрелся и готов принимать. Эта схема употребляет для того, чтобы разбудить спящую станцию.

Network Allocation Vector

Передача фрагментированного пакета. (на 2 уровне, на уровне МАС)

Fragmentation

Multi-Fragment Transmission

Фрагментация задается вручную администратором: «Если пакет больше такого-то размера, то его фрагментировать». Уведомление на каждый сегмент обязателен.

А если нужно передавать трафик, чувствительный к задержкам, например, телевещание. Такая среда называется Paul Medium Access или среда с доступом по опросу. Для этого выделяется целая станция, которую стандарт требует совместить с Access Point. Point Coorssinator периодически выдает посылки, которые называются beacon, который сигнализируем всем о том, что пора замолчать.