计算机网络之无线与移动网络-无线局域网 IEEE 802.11

2020-12-18 11:36:17 浏览数 (1)

1. IEEE 802家族

IEEE 802家族由一系列局域网(LAN)技术规范所组成。

IEEE 802.11发表于1997年, 是原始标准。

共同点:

1. 都使用相同的介质访问控制协议CSMA/CA(冲突避免)(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance);

2. 链路层帧使用相同的帧格式;

3. 都具有降低传输速率以传输更远距离的能力;

4. 都支持 "基础设施模式" 和 "自组织模式" 两种模式;

2. IEEE 802.11体系结构

基站: 接入点(Access Point , AP)。

基本服务集(Basic Service Set , BSS),BSS包含一个接入点和一个或多个无线站点。

AP发现:无线主机怎么找到AP。

1. 被动扫描: 无线主机扫描信道和监听信标帧。

2. 主动扫描: 无线主机向其范围内的所有AP广播探测帧。

3. IEEE 802.11的MAC协议

1. IEEE 802.11的MAC协议采用CSMA/CA协议。

Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance : 带碰撞避免的载波监听多路访问协议。

2. CSMA/CA协议工作原理。

通过请求发送(RTS)帧和允许发送(CTS)帧的交换, 实现信道预约占用, 避免数据帧传输过程中冲突。

3. CSMA/CA协议工作步骤。

源站发送数据: 先监听, 若空闲, 等待一个分布式帧间间隔(Distributed Inter-FrameSpace , DIFS)的短时间后, 发送一个很短的请求发送(Request To Send , RTS)控制帧。

RTS控制帧: 源地址, 目的地址, 本次通信所需的持续时间。

目的站正确收到源站发来的RTS帧: 物理介质空闲, 等待一个短帧间间隔(Short InterFrame Spacing , SIFS )时间后, 发送一个很短的允许发送(Clear To Send , CTS)控制帧作为响应。

CTS控制帧: 本次通信持续时间等。

其他站点: 监听到两者要通信, 其他站点在其持续通信时间内不会发送。 这个时间被称为网络分配向量(Network Allocation Vector , NAV),NAV是其他站根据监听到的RTS或CTS帧中的持续时间来确定数据帧传输的时间。

源站收到CTS帧: 等待一段时间后, 发送数据帧, 若目的站正确收到了数据帧, 在等待时间后, 就向源站发送确认帧(ACK)。

4. IEEE 802.11帧

1. IEEE 802.11帧总共有3种类型:

(1). 控制帧: 提高工作站数据传输的可靠性;

(2). 数据帧: 运输想要发送的数据;

(3). 管理帧: 加入网络, 退出网络的管理事宜;

2. IEEE 802.11数据帧结构:

(1). MAC首部: 共30字节;

(2). 帧主体: 帧的数据部分, 不超过2312字节;

(3). 尾部: 帧检验序列FCS, 共4字节;

帧控制: 包含多个子字段。

(1). 类型和子类型字段: 用于区分RTS帧、 CTS帧、 ACK帧和数据帧;

(2). 持续期: IEEE 802.11的MAC协允许传输结点预约信道一段时间, 持续值被包括在该帧的持续期字段中;

(3). 地址字段;

(4). 序号控制;

在IEEE 802.11网络中, 站点正确收到其他站点的帧后, 都会发一个确认帧。 确认帧可能丢失, 发送站点会发送一个帧的多个副本, 使用序号可以区分新传输的帧和以前帧的重传。

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