无线局域网协议 --- IEEE 802.11

IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）是美国电气和电子工程师协会的简称。802是该组织中一个专门负责制定局域网标准的委员会，也称为LMSC（LAN/MAN Standards Committee，局域网/城域网标准委员会）。该委员会成立于1980年2月，其任务就是制定局域网和城域网标准。

由于工作量较大，该委员会被细分成多个工作组（Working Group），每个工作组负责解决某个特定方面问题的标准。工作组也会被赋予一个编号（位于802编号的后面，中间用点号隔开），故802.11代表802项目的第11个工作组[3]。它专门负责制订无线局域网（Wireless LAN）的介质访问控制协议（MAC：Medium Access Control）及物理层（PHY：Physical Layer）技术规范。

和工作组划分类似，工作组内部还会细分为多个任务组（Task Group）。TG的任务是修改、更新标准的某个特定方面。TG的编号为英文字母，如a、b、c等。

提示：TG编号可使用大小写字母，但其含义不同。小写字母的编号代表该标准不能单独存在。例如802.11b代表它是在802.11上进行的修订工作，其本身不能独立存在。而大写字母的编号代表这是一种体系完备的独立标准，如802.1X则是处理安全方面的一种独立标准。

如上所述，802.11制定了无线网络技术的规范，其发展历经好几个版本。以下是IEEE 802.11各版本的简单介绍[4]：

• 802.11：1997年发布，原始标准（2Mbit/s，工作在2.4GHz频段）。由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，因此，IEEE小组又相继推出了802.11b和802.11a两个新标准。
• 802.11a：1999年发布，新增物理层补充（54Mbit/s，工作在5GHz频段）。
• 802.11b：1999年发布，新增物理层补充（11Mbit/s，工作在2.4GHz频段）。802.11b是所有无线局域网标准中最著名也是普及最广的标准。有时候它被称作Wi-Fi。不过根据前文的介绍，Wi-Fi是WFA的一个商标。
• 802.11c：它在媒体接入控制/链路连接控制（MAC/LLC）层面上进行扩展，旨在制订无线桥接运作标准，但后来将标准追加到既有的802.1中，成为802.1d。
• 802.11d：它和802.11c一样在媒体接入控制/链路连接控制（MAC/LLC）层面上进行扩展，对应802.11b标准，解决Wi-Fi在某些不能使用2.4GHz频段国家中的使用问题。
• 802.11e：新增对无线网络服务质量（Quality of Service，QoS）的支持。其分布式控制模式可提供稳定合理的服务质量，而集中控制模式可灵活支持多种服务质量策略，让影音传输能及时、定量、保证多媒体的顺畅应用，WFA将此称为WMM(Wi-Fi Multi-Media）
• 802.11f：追加了IAPP（inter-access point protocol）协定，确保用户端在不同接入点间的漫游，让用户端能平顺、无形地切换区域。不过，此规范已被废除。
• 802.11g：2003年发布，它是IEEE 802.11b的后继标准，其传送速度为54Mbit/s。802.11g是为了更高的传输速率而制定的标准，它采用2.4GHz频段，使用CCK技术与802.11b后向兼容，同时它又通过采用OFDM技术支持高达54Mbit/s的数据流，所提供的带宽是802.11a的1.5倍。
• 802.11h：是为了与欧洲的HiperLAN2相协调的修订标准。由于美国和欧洲在5GHz频段上的规划、应用上存在差异，故802.11h目的是为了减少对同处于5GHz频段的雷达的干扰。802.11h涉及两种技术，一种是动态频率选择（DFS），另一种技术是传输功率控制（TPC）。
• 802.11i：2004年发布，新增无线网络安全方面的补充。于2004年7月完成。其定义了基于AES的全新加密协议CCMP（CTR with CBC-MAC Protocol），以及向前兼容RC4的加密协议TKIP（Temporal Key Integrity Protocol）。
• 802.11j：它是为适应日本在5GHz频段以上的应用不同而定制的标准。
• 802.11k：它为无线局域网应该如何进行信道选择、漫游服务和传输功率控制提供了标准。
• 802.11l：由于“11L”字样与安全规范“11i”容易混淆，并且很像“111”，因此被放弃编号使用。
• 802.11m：该标准主要对802.11家族规范进行维护、修正、改进，以及为其提供解释文件。m表示Maintenance。
• 802.11n：2004年1月IEEE宣布成立一个新的单位来发展802.11标准，其标称支持的数据传输速度可达540Mbit/s。新增对MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）的支持。MIMO支持使用多个发射和接收天线来支持更高的数据传输速率和无线网络涵盖范围。
• 802.11p：又称WAVE（Wireless Access in the Vehicular Environment，）是一个由IEEE 802.11标准扩充的通信协议，主要用于车载电子无线通信。它本质上是IEEE 802.11的扩充延伸，符合智能交通系统（ITS：Intelligent Transportation Systems）的相关应用。
• 802.11r：2008年发布，新增快速基础服务转移（Fast Transition），主要是用来解决客户端在不同无线网络AP间切换时的延迟问题。
• 802.11s：制订与实现目前最先进的MESH网络，提供自主性组态（self-configuring），自主性修复（self-healing）等能力。无线Mesh网可以把多个无线局域网连在一起从而能覆盖一个大学校园或整个城市。Mesh本意是指所有节点都相互连接。无线Mesh网的核心思想是让网络中的每个节点都可以收发信号。它可以增加无线系统的覆盖范围和带宽容量。
• 802.11t：提供提高无线广播链路特征评估和衡量标准的一致性方法。
• 802.11u：也称"与外部网络互通(InterWorking with External Networks)"，它定义了不同种类的无线网络之间的网络安全互连功能，让802.11无线网络能够访问蜂窝网络（Cellular Network）或者WiMax等其它无线网络。
• 802.11v：该标准主要针对无线网络的管理。它提供了简化无线网络部署和管理的重要和高效率机制。无线终端设备控制、网络选择、网络优化和统计数据获取与监测都属于802.11v建议的功能。
• 802.11w：其任务是通过保护管理帧（无线网络MAC帧的一种类型，还有数据帧和控制帧。详情见3.3.5.2节），以进一步提升无线网络的安全性。因为802.11i所涉及的安全技术只覆盖了数据帧，而随着无线技术的发展，越来越多的敏感信息（如基于位置的标识符以及快速传播的信息）却是通过管理帧来传播的，所以安全保护也需要拓展到管理帧。
• 802.11y：该标准的目标是对在与其他用户共享的美国3.65GHz～3.7GHz频段中802.11无线局域网通信的机制进行标准化。