Wi-Fi核心知识精要：从频段到帧结构全解析

wifi -- 相关名词理论理论最小集先掌握这些频段、信道、RSSI/SNR、调制、带宽。802.11 帧三大类管理帧、控制帧、数据帧。常见管理帧Beacon、Probe Request/Response、Authentication、Association、Deauthentication。控制帧RTS/CTS/ACK/Block ACK。数据帧Data、QoS Data注意 To DS/From DS、重传位、加密位。连接流程扫描 → 认证 → 关联 → 四次握手 → DHCP → 数据。安全Open/WPA2/WPA3RSN IEEAPOL 四次握手。高级802.11n/ac/axHT/VHT/HE IEMCS信道宽度A-MPDU块确认QoS漫游 802.11k/v/r。详细解释1. 物理层基础概念频段是什么Wi-Fi 工作的无线电频率范围。常见2.4 GHz信道少、干扰多但穿墙好、兼容性强。5 GHz信道多、干扰少、速率高但穿墙差。6 GHzWi-Fi 6E/7 使用频谱干净信道多。作用决定覆盖、速率、干扰程度。抓包时先确认抓的是哪个频段。信道是什么频段内划分的一段频率。比如 2.4 GHz 的 1、6、11 信道互不重叠。作用AP 和 STA 必须在同一信道才能通信。抓包器必须调到目标 AP 的信道否则只能抓到部分帧。注意2.4 GHz 只有 1/6/11 最好不重叠5 GHz 信道多但部分需要 DFS。RSSI / SNRRSSI接收信号强度指示单位通常是 dBm负值。越接近 0 越强比如 -40 dBm 很强-85 dBm 很弱。SNR信噪比信号功率与噪声功率之差单位 dB。越高越好。作用RSSI 表示“听到多大声音”SNR 表示“声音比背景噪音清楚多少”。RSSI 高但 SNR 低照样容易丢包。抓包时看radiotap.dbm_antsignal和噪声。调制是什么把比特变成无线电波形的方式。Wi-Fi 常用 BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、256QAM、1024QAM 等。作用调制阶数越高一个符号携带的比特越多速率越高但抗干扰越差需要更高 SNR。抓包关联最终速率由 MCS、带宽、空间流、保护间隔共同决定。带宽是什么一个信道占用的频谱宽度。常见 20、40、80、160、320 MHz。作用带宽越宽理论吞吐越高但占用频谱多更容易受干扰覆盖可能变差。抓包时Beacon/Probe 里的 HT/VHT/HE Operation IE 会声明支持哪些带宽。2. 802.11 帧三大类Wi-Fi 帧在 MAC 层分三类抓包时看wlan.fc.type类型type 值作用管理帧0发现网络、认证、关联、断开、同步控制帧1辅助数据传输如 ACK、RTS/CTS、Block ACK数据帧2承载上层数据如 ARP、IP、TCP、DHCP抓包过滤器textwlan.fc.type 0 # 管理 wlan.fc.type 1 # 控制 wlan.fc.type 2 # 数据3. 常见管理帧管理帧负责“建立和维护连接”不直接承载你的网页数据。Beacon是什么AP 周期性广播的帧通常每 100 ms 一次。内容SSID、BSSID、信道、支持速率、RSN 安全信息、HT/VHT/HE 能力、Beacon 间隔。作用STA 被动扫描时靠它发现网络也是同步时间基准。抓包textwlan.fc.type_subtype 0x08Probe Request / Probe ResponseProbe RequestSTA 主动扫描问“附近有哪些网络”可以指定 SSID也可以空 SSID 广播探测。Probe ResponseAP 回复内容类似 Beacon。作用主动扫描比被动听 Beacon 更快。抓包textwlan.fc.type_subtype 0x04 wlan.fc.type_subtype 0x05Authentication是什么认证帧子类型 0x0B。作用连接前的身份/安全过程。Open System传统开放认证两个帧就完成。WPA2-PSK认证通常是 Open真正的密钥确认在四次握手。WPA3-SAE认证帧里进行 SAE Commit/Confirm防离线字典攻击。抓包textwlan.fc.type_subtype 0x0bAssociation Request / ResponseAssociation RequestSTA 请求加入 AP 的 BSS。Association ResponseAP 回复是否接受并分配 AID。作用让 AP 正式接纳 STA协商能力建立链路层连接。抓包textwlan.fc.type_subtype 0x00 wlan.fc.type_subtype 0x01Deauthentication / DisassociationDeauthentication解除认证通常直接断开。Disassociation解除关联但认证状态可能还保留。作用主动或被动断开连接。抓包时看原因码能判断是正常退出、密码错误、AP 踢人还是攻击。抓包textwlan.fc.type_subtype 0x0c # Deauth wlan.fc.type_subtype 0x0a # DisassocReassociation是什么STA 从一个 AP 换到另一个 AP 时的重新关联。作用漫游时保持连接配合 802.11r 可以更快。4. 控制帧控制帧不承载用户数据用来让无线介质访问更可靠。ACK是什么确认帧。作用单播数据或管理帧收到后接收方回 ACK。没有 ACK 就重传。抓包看不到 ACK可能表示丢包或抓包器漏抓。RTS / CTSRTSRequest to Send发送方请求发送。CTSClear to Send接收方允许发送。作用预约信道缓解隐藏节点问题。开销大通常只在干扰大或大帧时用。抓包看 Duration 字段和是否频繁出现。Block ACK是什么块确认一次确认多个 MPDU。作用配合 A-MPDU 聚合大幅提高高吞吐场景效率。没有 Block ACK聚合发送后一个个 ACK 太慢。PS-Poll / TriggerPS-Poll省电模式 STA 询问 AP 是否有缓存数据。Trigger802.11ax 中 AP 触发多个 STA 上行发送配合 OFDMA。5. 数据帧关键字段数据帧承载真正的上层数据但有很多标志位影响行为。Data / QoS DataData普通数据帧。QoS Data带 QoS Control 字段支持优先级和 TID。作用QoS Data 用于语音、视频等需要优先级的流量。To DS / From DS这两个位决定帧是“去分布系统”还是“来自分布系统”也决定地址字段含义。To DSFrom DS场景00Ad hoc / 管理帧10STA 发给 AP01AP 发给 STA11AP 之间WDS / 无线分布系统作用抓包时判断方向。基础设施网络里STA → APTo DS 1From DS 0。AP → STATo DS 0From DS 1。Retry 重传位是什么置 1 表示这是重传帧。作用判断丢包和信道质量。大量 Retry 说明干扰、弱信号或冲突严重。抓包textwlan.fc.retry 1Protected 加密位是什么置 1 表示帧载荷被加密。作用判断数据是否受保护。WPA2/WPA3 下数据帧通常为 1。抓包textwlan.fc.protected 1其他常见位More Fragments还有分片。More DataAP 还有缓存数据给省电 STA。Power ManagementSTA 是否进入省电模式。Sequence Number序列号用于重组和去重。