无线网络
无线网络：WiFi 标准演进（至 WiFi 7）、AC+AP 架构与 CAPWAP、WPA3 安全与 802.1X 认证、信道规划与漫游优化。
前置知识：以太网与交换基础（见 交换与路由）；802.1X 认证 依赖的安全概念见 网络安全技术。
学习目标：
- 说清 WiFi 各代标准解决的核心问题（速率、频段、多用户并发），不把「最大速率」当真实速率；
- 理解 AC+AP 架构中 CAPWAP 双隧道的分工与两种转发模式的取舍；
- 掌握 WPA2/WPA3 的差异，知道为什么 WPA3 的 SAE 能防离线字典攻击；
- 会做基础的信道规划（2.4GHz 1/6/11）与漫游优化（802.11k/v/r）。
1. WiFi 标准演进
| 标准 | IEEE | 频段 | 最大速率 | 年份 | 一句话定位 |
|---|---|---|---|---|---|
| WiFi 1 | 802.11b | 2.4GHz | 11 Mbps | 1999 | 第一个大规模商用的无线局域网 |
| WiFi 2 | 802.11a | 5GHz | 54 Mbps | 1999 | 率先用 5GHz，成本高未普及 |
| WiFi 3 | 802.11g | 2.4GHz | 54 Mbps | 2003 | 兼容 11b，普及 |
| WiFi 4 | 802.11n | 2.4/5GHz | 600 Mbps | 2009 | 引入 MIMO 与双频 |
| WiFi 5 | 802.11ac | 5GHz | 6.93 Gbps | 2014 | 波束成形、更宽信道、MU-MIMO |
| WiFi 6 | 802.11ax | 2.4/5GHz | 9.6 Gbps | 2019 | 主攻多用户并发而非速率；标准 2021 年定稿 |
| WiFi 6E | 802.11ax | + 6GHz | 同上 | 2021 | 把 WiFi 6 扩展到 6GHz 新频段 |
| WiFi 7 | 802.11be | 2.4/5/6GHz | 46 Gbps | 2024 | 320MHz 信道与多链路操作 |
读这张表的正确姿势：代际差主要不在「峰值速率」，而在「高密度场景下的总吞吐」。峰值速率 是理论值（最高调制、最宽信道、最多空间流叠加），实际部署通常只有其零头。
WiFi 6（802.11ax）的关键技术针对的就是「会议室里 200 人抢一个 AP」：
| 技术 | 说明 |
|---|---|
| OFDMA | 把信道切成小资源单元（RU），多用户同时传输（类比：一辆大巴按座位载多人，而不是一人包一辆） |
| MU-MIMO | 多用户多入多出，空间维度上同时服务多台设备 |
| BSS Coloring | 给相邻同频网络「涂色」，降低重叠区干扰误判 |
| TWT | 目标唤醒时间，IoT 设备按约定时间醒，大幅省电 |
| 1024-QAM | 更高调制阶数，近距高速率 |
WiFi 7（802.11be，2024 年定稿并开始认证）在 WiFi 6 之上再增强：
- 320MHz 信道与 4096-QAM：继续拉高单流速率；
- MLO（Multi-Link Operation）多链路操作：一台设备同时聚合 2.4/5/6GHz 的多条链路传输， 既提速又降低时延抖动——这是对确定性时延敏感场景（AR/VR、工业无线）的关键改进；
- 多 RU 分配：单个用户一次可占用多个资源单元。
频段辨析：2.4GHz 穿墙好但信道少、干扰多；5GHz 信道多但衰减快；6GHz（WiFi 6E/7）是干净 的新频谱，可开大带宽，但绕障能力最弱。三者的取舍是物理规律，换任何标准都不会改变。
2. WLAN 架构
2.1 架构类型
| 架构 | 说明 | 适用场景 |
|---|---|---|
| 自治 AP | 独立配置管理 | 小型网络（几台 AP 以内） |
| AC+AP | 无线控制器集中管理 | 企业网络（主流） |
| 云管理 AP | 云端控制面 | 分支机构、多站点连锁 |
2.2 AC+AP 架构与 CAPWAP
flowchart LR
AP["瘦 AP"] <..>|"CAPWAP 控制隧道 UDP 5246（配置/管理）"| AC["AC 无线控制器"]
AP <-.->|"CAPWAP 数据隧道 UDP 5247"| AC
AC --- CORE["核心交换机"]
STA["无线终端"] --- APAP 上电后通过 DHCP Option 43 或 DNS 发现 AC，建立 CAPWAP 隧道后被「下发配置」成为瘦 AP—— 上百台 AP 的网络只需在 AC 上改一次配置。
2.3 转发模式
| 模式 | 数据路径 | 优点 | 代价 |
|---|---|---|---|
| 集中转发 | AP→AC→网络 | 策略统一、漫游可控 | 所有流量过 AC，AC 是带宽瓶颈 |
| 本地转发 | AP→本地网络 | 转发性能高 | 策略分散，需 AP 侧配置 |
经验法则：普通办公流量用本地转发释放 AC；访客、安全审计要求高的 SSID 用集中转发收进 AC。
3. 无线安全
3.1 安全协议演进
| 协议 | 加密 | 认证 | 现状 |
|---|---|---|---|
| WEP | RC4 | 共享密钥 | 已破解，绝不使用 |
| WPA | TKIP | PSK/802.1X | 过渡方案，已淘汰 |
| WPA2 | AES-CCMP | PSK/802.1X | 当前主流基线 |
| WPA3 | AES-GCMP | SAE/802.1X | 新部署首选 |
3.2 WPA3 的关键改进
- SAE（Dragonfly 握手）替代 PSK：个人版密码认证改为「每次交互带随机数、服务器侧不落可 离线爆破的哈希」，抓包者无法离线跑字典——这是对 WPA2-PSK 最致命攻击面的修补；
- 192 位安全套件：面向企业/政府的高保证模式；
- OWE（增强开放）：开放式网络（无密码）也自动加密单播流量；
- 部署注意：WPA2/WPA3 混合模式（transition mode）允许老设备接入，但也让降级攻击重新成 为可能；安全要求高的 SSID 应纯 WPA3 并明确告知老设备边界。
3.3 802.1X 企业认证
客户端（请求者）--EAPOL--> AP（认证者）--RADIUS--> 认证服务器（如 FreeRADIUS/ISE）| 方法 | 说明 | 典型场景 |
|---|---|---|
| EAP-TLS | 双向证书认证，安全性最高 | 有 PKI 体系的企业 |
| PEAP-MSCHAPv2 | 服务器证书 + 用户名密码 | AD 域环境最常见 |
| EAP-TTLS | 隧道内做密码认证 | 兼容老旧账号体系 |
4. 无线规划
4.1 信道规划
- 2.4GHz 只有 1、6、11 三个不重叠 20MHz 信道，同层 AP 交替使用：
AP1=信道1 AP2=信道6 AP3=信道11 AP4=信道1 ...（蜂窝式复用）； - 5GHz 可用不重叠信道多（36~165 及 6GHz 更多），可开 40/80/160MHz 大信道，规划自由度大。
4.2 功率与链路预算
接收功率 = 发射功率 + 天线增益 - 路径损耗（+ 接收增益）。工程含义：距离翻一倍，衰减加 6dB；2.4GHz 比 5GHz 同距离衰减少——这就是「5GHz 信号差」的物理根源。规划原则是「宁小勿大」： 功率过大导致终端粘在远端 AP 上（roaming sticky client），漫游体验反而更差。
4.3 容量规划
覆盖驱动看信号强度（如 -67dBm 边缘门限），容量驱动看并发用户与带宽需求：
| 场景 | 每 AP 并发 | 带宽/用户 |
|---|---|---|
| 办公 | 20~30 | 2~5 Mbps |
| 会议 | 40~60 | 1~2 Mbps |
| 密集 | 80~100 | 0.5~1 Mbps |
高密度场馆（报告厅、体育馆）几乎总是容量驱动：AP 越密，单 AP 功率要越低，宁密勿远。
5. 无线优化与排障
5.1 射频与漫游优化
- 射频资源管理（RRM）：自动信道与功率调整，但重大活动前要人工固定；
- 频段引导（Band Steering）：把双频终端推到负载更轻的 5GHz；
- 漫游：普通_assoc 漫游 100
500ms 且需完整认证；802.11k/v/r 三件套是现代方案——k（邻区 报告，告诉终端该去哪）、v（BSS 过渡协商）、r（快速 BSS 切换，密钥预派生，2050ms 完成）。 语音/扫码枪等实时终端必须启用。
5.2 常见问题排查
| 现象 | 高频原因 | 处理 |
|---|---|---|
| 信号满格但速度慢 | 同频干扰（邻居 WiFi） | 换信道、收紧功率、引导 5GHz |
| 特定区域掉线 | 覆盖空洞 / 漫游粘滞 | 补 AP、开 802.11k/v/r、调功率 |
| 全员无法认证 | RADIUS 服务器/证书过期 | 查认证服务器日志（见 3.3 链路） |
| 高峰期整体变慢 | 单 AP 过载 | 容量规划补点、限速策略 |
| 仅老设备掉线 | WPA3 纯模式 / 6GHz 不兼容 | 过渡模式或分开 SSID |
6. 小结
初学者要点
- WiFi 代际演进的实质是「高密度下总吞吐 + 时延」：WiFi 6 的 OFDMA 与 WiFi 7 的 MLO 是两个 里程碑；峰值速率数字看看就好；
- 企业主流架构是 AC+瘦 AP，CAPWAP 控制隧道 5246 / 数据隧道 5247；转发模式按「策略收拢 vs 性 能释放」取舍；
- 安全新部署直接 WPA3（SAE），混合模式是兼容妥协不是长期态；2.4GHz 信道只有 1/6/11 可用。
进阶注意
- 漫游问题用 802.11k/v/r 组合解决，功率「宁小勿大」是漫游流畅的前提；
- 容量规划在高密度场景几乎总是瓶颈，规划顺序：先容量定 AP 数，再覆盖定位置，最后功率收边；
- 6GHz 频段（WiFi 6E/7）带来干净频谱与 320MHz 信道，但穿障更弱，规划时按「同房间可用」设计。