WiFi 从连接到通信完整流程：扫描（Scan）-> 认证（Authentication）-> 关联（Association）-> 安全握手（4-Way Handshake / EAPOL）-> 获取IP（DHCP）-> 数据通信（TCP/UDP）
扫描（Scan）
STA通过扫描发现可用AP。扫描覆盖所有工作信道（2.4 GHz 通常13个信道，5 GHz 视国家/地区而定）。STA可采取主动扫描、被动扫描或两者结合。
信道扫描机制
- STA 的无线电调谐到某一信道，停留一段时间（如100–200 ms），在该信道上执行主动或被动扫描。
- 扫描完成后，跳至下一个信道，重复操作，直至遍历所有信道。
- 若采用混合扫描，可在部分信道主动扫描，部分信道被动扫描。
主动扫描（Active Scan）
- 过程：STA在某一信道上发送 Probe Request 帧。
- 若携带指定 SSID，则为定向探测；若 SSID 为通配符（长度0），则为广播探测。
- Probe Request 的源地址为 STA MAC，目的地址为广播或指定 AP 的 MAC（单播探测）。
- AP 收到 Probe Request 后，若条件匹配（SSID 匹配、未禁用广播探测响应等），则回复 Probe Response 帧（单播）。
- STA 在该信道上等待一段时间（如MinChannelTime ~ MaxChannelTime），收集所有响应。
- 特点：能快速发现 AP，但增加信道占用和功耗；可获取更详细的AP能力信息。
被动扫描（Passive Scan）
- 过程：STA 在信道上侦听，等待 AP 周期性发送的 Beacon 帧。
- Beacon 帧包含 SSID、支持速率、加密套件、能力信息、TIM（指示待传数据）等。
- 每个 AP 的 Beacon 间隔通常为 100 TU（约102.4 ms），但可能有偏移。
- STA 需在每个信道上停留足够长时间（通常 ≥ Beacon 间隔），以确保能接收到至少一个 Beacon。
- 特点：STA 不发送任何帧，功耗低，但扫描时间较长；适合省电场景或隐藏 SSID 的网络（隐藏 SSID 的 AP 不在 Beacon 中广播SSID，需主动扫描发现）。
扫描结果
STA将收集到的AP信息整理为BSS列表，每条记录包含：
- SSID
- BSSID（AP MAC地址）
- 信道号
- 加密类型（WPA/WPA2/WPA3，以及AKM套件）
- RSSI（接收信号强度）
- 支持速率
- 其他（QoS、802.11n/ac/ax等）
认证（Authentication）
认证是 802.11 链路层认证，不涉及密码校验，仅建立基本连接。
开放认证（Open System）
流程：
STA → AP：Authentication Request（认证算法标识=0，开放系统）。
AP → STA：Authentication Response（状态码=0，成功）。
该过程不涉及密钥或口令，所有STA均可通过。
特点：
- 不进行实际认证
- 安全依赖后续 WPA 握手
共享密钥认证（Shared Key）
基于WEP，已弃用，此处略。
关联（Association）
认证通过后，STA 向 AP 发送关联请求，AP 分配 AID 并建立会话上下文。
- STA → AP：Association Request
- 携带STA的能力信息：支持速率、QoS能力（WMM）、802.11n/ac/ax能力、Listen Interval（STA省电时能缓冲帧的时间单位）。
- AP → STA：Association Response
- 状态码（0表示成功），成功后返回 Association ID（AID）（1–2007，由AP分配）。
- 关联完成后，STA可发送数据帧，但未加密。
安全握手
基于EAPOL-Key帧，建立RSNA（Robust Security Network Association），生成并验证加密密钥。
密钥派生基础
- PMK：成对主密钥，来源于PSK（预共享密钥）或802.1X认证。
- PTK：成对临时密钥，由PMK、ANonce、SNonce、AP MAC、STA MAC通过HMAC-SHA1或KDF派生。PTK分为：
- KCK（EAPOL-Key确认密钥，128 bits）
- KEK（EAPOL-Key加密密钥，128 bits）
- TK（临时密钥，用于数据加密，长度取决于加密套件，如CCMP-128）
- GTK：组播临时密钥，由AP生成，用于组播/广播数据加密。
四次握手流程
- AP → STA：EAPOL-Key (1/4)
内容：ANonce、Key Descriptor（指明算法、密钥类型等）。STA由此获得ANonce。 - STA → AP：EAPOL-Key (2/4)
内容：SNonce、MIC（由KCK计算）、RSN Information（可选）。STA已生成PTK。 - AP → STA：EAPOL-Key (3/4)
内容：ANonce（可选）、GTK（用KEK加密）、MIC、密钥安装指示。AP验证STA的MIC，确认PMK一致后安装PTK。 - STA → AP：EAPOL-Key (4/4)
内容：MIC，表示安装完成。STA安装PTK和GTK。
四次握手完成后，所有单播数据帧使用TK加密，组播帧使用GTK加密。
获取IP（DHCP）
链路建立并加密后，STA通过DHCP获取网络层配置。
DHCP流程（DORA）
- Discover：STA广播 DHCPDISCOVER（目的IP 255.255.255.255，源IP 0.0.0.0）。
- Offer：DHCP服务器（通常位于网关或AP）单播 DHCPOFFER，携带可用IP地址、租约时间。
- Request：STA广播 DHCPREQUEST，确认接受该Offer。
- Ack：服务器回复 DHCPACK，包含IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器等。
若STA已缓存租约且未过期，可跳过Discover/Offer阶段，直接发送Request进行续约。
数据通信
网络层就绪后，STA可与外部进行IP通信。
- TCP：面向连接，可靠传输，用于HTTP/HTTPS、MQTT、SSH等。
- UDP：无连接，低开销，用于DNS、NTP、RTP、DHCP等。
- 数据帧在802.11层使用PTK/GTK加密（CCMP或GCMP），通过AP桥接至有线网络或路由。
漫游（Roaming）
STA在ESS内移动时，从当前AP（源AP）切换到目标AP（目标AP）的过程。
漫游触发
- STA根据信号强度（RSSI）、信道质量、负载等信息，主动发起重关联。
- 可基于预配置阈值（如-70 dBm）或802.11k（邻居报告）、802.11v（BSS转换管理）等机制。
漫游流程
传统漫游：
- STA与目标AP重新执行 认证 和 关联。
- 若PMK已缓存（源AP与目标AP在同一ESS且共享PMK），则可跳过802.1X认证，直接进行四次握手。
- 完成四次握手后，数据路径切换。
快速漫游（802.11r）：
- 初始关联时，STA与R0KH（通常为控制器）完成FT初始关联，派生出PMK-R0和PMK-R1。
- 漫游时，STA通过FT Action帧（Authentication/Reassociation）与目标AP完成快速握手，无需完整四次握手，切换时延降至毫秒级。