802.11帧格式、类型及应用

摘要

• 802.11和Wifi技术并不是同一个东西。Wifi标准是802.11标准的一个子集，并且是Wi-Fi联盟负责管理。
• 802.11物理层PHY是介质访问控制层MAC个无线介质之间的接口，它传输个接收共享无线介质上的数据帧。
• 802.11将PHY进一步划分为两个组成元件：
  1. 物理层收敛程序（Physical Layer ConvergenceProcedure，简称PLCP）,负责将MAC帧对映到传输介质；
  2. 实际搭配介质Physical Medium Dependent，简称PMD），负责传送这些帧。

• 这篇文章主要描述802.11 MPDU帧格式的描述及应用。

802.11帧格式MPDU(MAC层协议数据单元)

帧控制结构FC(Frame Control):

• Version：协议版本号，通常是0。
• Type：帧类型，主要有3种类型。

1. 控制帧(0b01)：用于竞争期间的握手通信和正向确认、结束非竞争期等。
2. 管理帧(0b00): 主要用于STA与AP之间协商、关系的控制，如关联、认证、同步等。
3. 数据帧(0b10)：用于在竞争期和非竞争期传输数据。

• Sub Type：帧的子类型。

1. 管理帧(0b00)子类型描述：

1. 控制帧(0b01)子类型描述：

1. 数据帧(0b10)子类型描述：

• To DS：表明该帧是否是BSS向DS发送的帧。
• From DS: 表明该帧是否是DS向BSS发送的帧。
• More Fragment：用于说明长帧被分段的情况，是否还有其它的帧，如果有则该值设置为1。
• Retry(重传域): 表示该分段是先前传输分段的重发帧。
• Power Management: 表示传输帧以后，站所采用的电源管理模式。
• More Data: 表示有很多帧缓存到站中。即至少还有一个数据帧要发送给STA是设置为1。
• Protected Frame: 表示根据WEP(Wired Equivalent Privacy)算法对帧主体进行加密。如果帧体部分包含被密钥套处理过的数据，则设置为1，否则设置为0。
• Order(序号域): 在长帧分段传送时，该域设置为1表示接受者应该严格按照顺序处理该帧，否则设置为0

持续时间/标识 Dur/ID(Duration/ID):

• 表明该帧和它的确认帧将会占用信道多长时间，Duration 值用于网络分配向量(NAV)计算。

地址域 Address Fields:

• Addr1(Destination Address): 目的地址，即负责将帧交付上层协议处理的工作站
• Addr2(Source Address): 源地址，传送的来源
• Addr3(BSS ID): 接收端地址，负责处理该帧的无线工作站

序列控制域 SC(Sequence Control)

• 用于过滤重复帧。
  1. MSDU(MAC Server Data Unit), 12位序列号(Sequence Number)
  2. MMSDU(MAC Management Server Data Unit), 4位片段号(Fragment Number)组成。

帧内容 Frame Body

• 发送或接收的信息。对于不同类型的数据帧来说，这个域的格式差别较大.

校验 FCS(CRC)

• 包括32位的循环冗余校验(CRC)。

应用

• 如上图，是通过wireshark抓到802.11的帧，可以看到该帧的版本为0，类型为管理帧类型，子类型为探测请求。