IOT-WiFi协议

前言

物联网核心在人、机、云之间的信息互联，因此智能设备、云端、手机端回通过各种协议进行数据的交换

物联网通信协议

通信协议分类：接入类协议通信类协议

接入类协议：一般负责子网内设备间的组网及通信，市场上常见的有zigbee、蓝牙以及wifi协议等

通信类协议：主要是运行在传统互联网TCP/IP协议之上的设备远程通讯协议，负责设备通过互联网进行数据交换及通信，例如GPRS/3G/4G等。

wifi协议

wlan

wlan指的是无线局域网络（Wireless Local Area Networks）。它是相当便利的数据传输系统，它利用射频（Radio Frequency；RF）的技术，使用电磁波来取代旧式的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，在空中进行通信连接；该技术的出现绝不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸的目的，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，实现无网线、无距离限制的通畅网络。

wifi

Wi-Fi又称作“行动热点”，是Wi-Fi联盟制造商的商标做为产品的品牌认证，是一个可以创建于IEEE 802.11标准的可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，事实上也是一种高频无线电信号。

无线网和有线网的对比

通信双方因为是通过无线进行通信，所以通信之前需要建立连接；有线网络就直接用线缆连接。
通信双方通信方式是半双工的通信方式（一边发送，另一边只能等待）；而有线网络可以全双工（一边发送，另一边也可以发送）。
通信时在网络层以下出错的概率非常高；而有线网络出错概率非常小。
数据是在无线环境下进行的，所以抓包容易，存在安全隐患。
因为收发无线信号，所以功耗较大。
相对有线网络吞吐量低。

IEEE 802.11协议

Ethenet（以太网）和Wifi采用的协议都属于IEEE 802协议集。其中，Ethenet以802.3协议作为网络层以下的协议；而Wifi以802.11作为其网络层以下的协议。

802.11的工作方式

802.11定义了两种类型的设备

无线站（STA）(接入无线局域网内的设备)
无线接入点（AP）(路由器)

频谱划分

2.4gWiFi总共14个信道：

多个Wi-Fi避免冲突可以设置为信道1、6、11，抗干扰效果最好

SSID和BSSID

基本服务集（BSS）(相当于家里的WiFi)

基本服务集是802.11 LAN的基本组成模块。能互相进行无线通信的STA（设备）可以组成一个BSS（Basic Service Set）。如果一个站移出BSS的覆盖范围，它将不能再与BSS的其它成员通信（相当于从家里出去）。

扩展服务集（ESS）（相当于超市的WiFi）

多个BSS可以构成一个扩展网络，称为扩展服务集（ESS）网络，一个ESS网络内部的STA可以互相通信，是采用相同的SSID的多个BSS形成的更大规模的虚拟BSS。连接BSS的组件成为分布式系统（Distribution System，DS）。

SSID/BSSID

服务集的标识，在同一SS内的所有STA和AP必须具有相同的SSID，否则无法进行通信。

SSID是一个ESS的网络标识（WiFi名字）
BSSID是一个BSS的标识（实际上就是AP的MAC地址）

无线接入过程三个阶段

STA启动初始化、开始正式使用AP传输数据帧前，要经过扫描，认证、关联三个阶段才能接入：

扫描阶段（SCAN）

又分为主动扫描和被动扫描。

主动扫描：在所有信道中扫描是否存在SSID，如果在电脑中已经保存了对应的密码，就会到下一个阶段。

被动扫描：AP发送广播数据，STA接收到才会进行到下一个阶段

认证阶段（Authentication）

认证连接方式

无认证
- 如果有一个Web页面确认身份需要输入密码，这个是为了保证和外部进行通信。此时其实已经接入到AP中了
有认证
- SSID-密码认证
  - wep
  - wpa/wpa2
- WPS

WEP（2003年被WPA淘汰）

WEP是有线等效保密（Wired Equivalent Privacy）的简称，一种在链路层加密的方式来防止非法用户窃听或侵入无线网络。

可以通过大量的抓包来嗅探出中间加密过程的密钥，所以存在安全隐患

WPA/WPA2

WPA主要采用的是临时密钥完整性协议（TKIP1）加密算法，TKIP旨在改进WEP，且无需依赖全新硬件来运行；WPA2则强制使用AES-CCMP算法来进行加密，比TKIP更强大、更坚固

WPA和WPA2支持两种身份验证机制：

企业：基于EAP的身份验证
个人：基于预共享密钥的身份验证（WPA-PSK）

无论哪种都需要经过WPA握手流程

WPA握手流程

如果输入的密码是正确的，那么PSK（预置共享密钥）和PTK（临时密钥）就都是一样的，最后根据PTK的前几位生成的MIC进行校验