WIFI协议全解析08:WiFi连接背后的握手过程，你的设备是如何“入网”的
WiFi连接背后的握手过程，你的设备是如何“入网”的？
当你点开手机的WiFi列表，输入密码，看到屏幕上显示“已连接”，你可能以为这只是一个瞬间的操作。
但在背后，其实设备和路由器完成了一套复杂的“握手仪式”。如果你对TCP的“三次握手”耳熟能详，那么今天我们来聊聊 WiFi 的“入网握手”。
1. WiFi入网的三个阶段
整个过程可以分为三个主要阶段：
- 发现（Discovery） —— 谁在附近？
- 认证（Authentication & Association） —— 能不能加入？
- 加密握手（4-Way Handshake） —— 数据怎么传输才安全？
这就像你去参加一场派对：
- 先看看周围有哪些派对（扫描AP），
- 选一个你想加入的（连接请求），
- 主办方确认你的身份（密码验证），
- 最后两边约定好暗号（加密密钥），才能放心聊天。
2. 阶段一：发现 (Discovery)
设备要连WiFi，第一步就是“找网络”。
这里有两种方式：
- 被动扫描：设备只是安静等待，路由器会定时广播 Beacon帧（广播自己的SSID）。
- 主动扫描：设备会主动发送 Probe Request，询问“附近有没有叫X的网络？”。路由器则用 Probe Response 来回应。
👉 就像在广场上喊：“谁是‘FreeWiFi’？”，有的路由器就会回答：“我就是！”
3. 阶段二：认证 & 关联 (Authentication & Association)
找到了目标AP之后，设备需要说：“我想加入你们。”
这分为两步：
-
认证（Authentication）
- 如果是开放WiFi（无密码），这一步形同虚设，几乎直接通过。
- 如果是WEP（古早已淘汰）、WPA/WPA2/WPA3，就需要交换身份验证信息。
-
关联（Association）
- 设备会发送 Association Request，请求加入。
- 路由器回应 Association Response，分配一个“Association ID”，就像派对给你发了一个工牌。
到这里，你“进场成功”，但还没法真正聊秘密话题。因为密码还没验证完。
4. 阶段三：加密握手（4-Way Handshake）
WiFi 的安全核心就是 WPA/WPA2/WPA3 的 4次握手（Four-Way Handshake）。
为什么要握手？因为：
- 设备和路由器都知道“密码”（PSK），但不能直接把密码说出来。
- 所以他们要通过握手来确认“我们都知道正确的密码”，并生成一个 临时会话密钥（PTK） 用来加密数据。
过程简化版：
- 路由器发送一个随机数（Nonce）给设备。
- 设备用密码和这个随机数生成一个密钥，再发回去。
- 双方验证密钥正确，确认对方也知道密码。
- 双方最终生成 会话密钥，后续所有数据都会加密传输。
👉 这就像你和朋友约定“见面暗号”：
- 你说：“今天天气不错吧？”
- 对方必须回答：“是的，适合打篮球。”
- 如果对上了，就说明确实是自己人。
5. 你看到的“已连接”背后
所以，当你的手机显示“已连接到WiFi”，实际上意味着：
- 扫描到了目标SSID
- 通过了认证 & 关联
- 完成了4次加密握手
- DHCP分配了IP地址（否则你连上了也“不能上网”）
如果某一步失败，就会出现：
- “无法加入网络”（认证失败）
- “已连接但无法上网”（DHCP/IP问题）
- 频繁掉线（握手失败或信号差）
6. 总结
WiFi连接不是“一键完成”，而是一个复杂的协作过程：
- 发现：找到谁在广播WiFi
- 认证/关联：确认身份，分配工牌
- 4次握手：验证密码，生成加密密钥
- DHCP：拿到IP，才能真正冲浪
下次你连不上网，不妨想想是哪个环节出了问题。
💡 小贴士：
如果你是做IoT开发的工程师，理解WiFi握手过程非常重要：
- ESP32/ESP8266 等MCU提供了底层事件回调（如
WIFI_EVENT_STA_CONNECTED、WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED），你可以针对不同阶段做故障处理。 - 抓包工具（如 Wireshark + WiFi网卡）能直观看到四次握手过程，非常推荐动手实践。