简化的Wi-Fi服务发现

找到一个Wi-Fi网络来提供你的智能手机或物联网设备正在寻找的正确服务一直是个问题。当你把新设备带到办公室或家里时，似乎总是需要连接到附近的Wi-Fi网络，以尝试可用的功能。随着物联网设备的发展和普及，这可能会成为物联网设备首次采用者的一个问题，特别是当它们没有用户界面时。

为协助此类问题，IEEE最近发布了IEEE 802.11AQ-“预关联服务发现” - IEEE 802.11系列中的最新标准。本文将更多地解释它提供的内容。

Wi-Fi是用于笔记本电脑、智能手机和平板电脑高速互联网接入的首要局域网(LAN)技术，使用IEEE 802.11标准构建。我们大多数人都熟悉更快的IEEE 802.11新版本，它使用2.4 ghz、5 ghz和60 ghz的工业、科学和医疗(ISM)频段，如IEEE 802.11ac和目前正在开发的IEEE 802.11ax。此外，还有一些更新，如IEEE 802.11aq提供简单的Wi-Fi服务发现，以及一些MAC地址隐私增强。

Pre-association发现(PAD)

让我们从PAD开始，这是IEEE 802.11aq的主要特性。它使一种协议能够通过终端用户设备发现Wi-Fi网络上的服务。PAD是Wi-Fi网络提供的一种互联功能，允许设备在关联之前，一旦与Wi-Fi网络关联，就可以发现与该设备可用的服务相关的信息。

PAD为设备提供了收集信息的方法，以帮助选择要关联的Wi-Fi网络。重要的是要意识到，PAD在关联之前并不提供到服务的实际连接;只是关于服务可用性的信息。

物联网服务发现

您的新IoT设备需要特定的网络服务来控制其开机功能和关闭功能。但是，在您的办公环境中，有几个Wi-Fi网络可用。虽然IOT设备是智能的，但没有用户界面以帮助初始连接。IOT设备如何找到具有IOT设备所需的特定服务的Wi-Fi网络？这些设备不希望在范围内连接（关联）到每个Wi-Fi网络，然后尝试发现它所需的服务。实际上，没有用户界面，这可能是不可能的。IOT设备只想以无缝的方式连接和连接。

广播服务信息

第一种PAD方法允许设备从接入点(AP)接收广播广告。(图1)．未经请求的PAD广告包含有关连接AP所连接的无线局域网（WLAN）支持的服务的信息。设备不需要为这些广告发送任何上行链路请求。

1.PAD (Pre-association Discovery)广告帧通过Wi-Fi主动传输。服务信息注册表包含有关受支持的网络服务的信息。

当设备接收到Wi-Fi的发布信息时，将支持的Wi-Fi网络服务信息传递给服务信息客户端(Service information Client, SIC)，该客户端与上层应用对接。需要服务的设备上的应用程序将查看SIC，以确定是否有任何Wi-Fi网络支持它所需要的服务。

请求/响应服务发现

下一个PAD方法允许设备在连接（关联）之前，在Wi-Fi网络中执行“可以达到的服务”的请求(图2)．这使得在预关联状态下的设备能够请求关于特定服务的征求填充焊盘广告。该请求还可以包含更详细的查询，以发现有关该特定服务的其他信息。该方法允许比前方描述的未经请求的焊盘广告更多的功能，而是使设备可以操作更加定向的搜索。

2.预关联发现（PAD）支持允许服务信息客户端（在设备处运行）的查询/响应协议，以通过接入网络查询协议（ANQP）服务器来确定关于SIR中可用服务的详细信息。

设备在SIC中创建服务请求消息，其中包含一些关于服务的信息，比如关键字或知名服务哈希，然后将这些信息从设备发送到访问点。从这里，请求通过访问网络查询协议(ANQP)服务器转发到服务信息注册中心。

SIR创建一条服务响应消息，其中包含与请求匹配的任何可用服务的更详细信息。如果没有可用的服务，也会在服务响应消息中详细说明。SIR将服务响应消息转发给AP, AP再转发回设备。请求和响应被允许从AP传输到SIR，即使设备没有关联到Wi-Fi网络。

服务请求和响应消息可以被视为容器，其基于在设备和AP之间传输的上层服务发现协议（例如，UPnP，MDN）来启用请求的请求。

服务的发放和配置

PAD通过引入SIR，实现Wi-Fi网络内业务的发放和配置。AP可以使用SIR作为代理服务器，存储接入点所连接的Wi-Fi网络的业务能力。Wi-Fi网络中的可用服务可以在SIR中注册，这样使用PAD的设备就可以在以后查询这些服务。因此，接入点可以快速响应“服务发现”查询，而不会让网络服务发现请求淹没WLAN。

例如，智能音箱已经连接到Wi-Fi网络。它有一个客户模式，允许任何设备播放音乐。一种新的设备被引入范围，并希望播放音乐。通过PAD，可以正确发现支持智能音箱服务的Wi-Fi网络。使用上面概述的PAD方法，它可以在没有任何用户干预的情况下无缝完成。

MAC地址随机化

通过启用和鼓励传输服务发现请求的设备，在这些设备与Wi-Fi网络相关联之前，可以在跟踪这些设备的MAC地址增加的可能性增加。通过购物商场或运动体育场的IOT设备的用户可以让MAC地址记录，以便将来可以识别同一设备。然后可以将这种类型的信息销售给营销人员和其他第三方。

为解决这一隐私问题，IEEE 802.11AQ还专注于预先关联隐私。如果一个国家是通过要求提供设备地址隐私，IEEE 802.11AQ提供了一种实现这一目标的标准化方法。

当IEEE 802.11aq设备连接或试图发现Wi-Fi网络预关联时，它定义了特定连接的链路层寻址。一个这样的寻址方案是定期和随机地改变它的MAC地址，重置计数器和种子之前的关联。设备根据所连接的网络策略来设置MAC地址。

IEEE 802.11aq的好处

• 通过允许物联网设备发现带有所需服务的Wi-Fi网络，增强安装能力。
• 通过更好的体验将企业和公共Wi-Fi网络的价值提高到IoT Home Users，Installer和Operators。
• 通过允许运营商提供额外的服务，改善物联网生态系统。
• 通过使用MAC地址随机化提供设备隐私的增强功能。

Stephen McCann是IEEE 802.11aq工作组的主席IEEE标准协会．