詳述——802.11幀格式
阿新 • • 發佈:2018-12-31
1、802.11幀格式:最大長度2346個位元組,基本結構如下圖
幀頭:控制和定址 幀體:資料通訊 FCS:幀的完整性校驗
1)Frame Control:所有幀的開頭均是長度兩個元祖的Frame Control(幀控制)位。
Protocol:版本資訊(目前只有一個00)。
Type:區分幀的分類(00=管理、01=控制、10=資料、11=保留)。
Sub Type:幀的型別位。
To DS/From DS:從分佈是系統來還是去,決定了後面的地址位。
More Frag:更多的分段位,1表示資料段被分段。
Retry:重傳位,若有重傳就置位為1。
Pwr Mgmt:指示當前幀交換完成後傳送端電源管理狀態,1為power set模式,0為active。
More Data:管理資料幀後是否還有幀。
Protected Frame:幀體是否有加密,1為加密。
Order:幀和幀片段是否依次傳送。
2)Duration/ID:用來記載網路分配向量(NAV)的值。訪問介質的時間限制是由NAV所指定。
NAV:網路配置向量(Net Allocation Vector, 簡稱 NAV),此向量記載其它工作站還需要多久的時間來傳送frame,而使工作站根據這些資訊能知道傳輸媒介現在是否忙碌。
3)Address:地址欄位包含不同型別的MAC地址,地址的型別取決於傳送幀的型別。
擁有四個地址位:
Address-1幀接收端的地址,並不是所有的接收端都是目的地址。
Address-2幀傳送應答資訊,並不是所有的傳送端都是源地址。
Address-3基站和傳輸系統過濾所用取決於網路型別。
Address-4只有在wds網路中才會用到。
WDS(Wireless Distribution System)無線分佈系統:是建構在FHSS或DSSS底下,可讓基地臺與基地臺間得以溝通,比較不同的是有WDS的功能是可當無線網路的中繼器,且可多臺基地臺對一臺,目前有許多無線基臺都有WDS。
原理:WDS把有線網路的資源,透過無線網路當中繼架構來傳送,藉此可將網路資料傳送到另外一個無線網路環境,或者是另外一個有線網路。因為透過無線網路形成虛擬的網路線,所以有人稱為這是無線網路橋接功能。嚴格說起來,無線網路橋接功能通常是指的是一對一,但是WDS架構可以做到一對多,並且橋接的物件可以是無線網路卡或者是有線系統。所以WDS最少要有兩臺同功能的AP,最多數量則要看廠商設計的架構來決定。 最簡單地說:就是WDS可以讓無線AP之間通過無線進行橋接(中繼),在這同時並不影響其無線AP覆蓋的功能。
Seq-ctl:重組幀片段和丟棄重複幀。
4)幀主體(資料位):負責在工作站間傳送上層資料。
5)FCS:幀檢驗序列,FCS讓工作得以檢查所收到的幀的完整性。
5)幀主要的三種類型:
1、資料幀:會將上層協議的資料置於幀主體加以傳遞。會用到那些位,取決於該資料幀所屬的型別。
2、控制幀-RTS(請求傳送)
當AP向某個客戶端傳送資料的時候,AP會向客戶端傳送一個RTS報文,這樣在AP覆蓋範圍內的所有裝置在收到RTS後都會在指定的時間內不發生資料。RTS幀的格式如下圖:
3、控制幀-CTS(允許傳送)
目的客戶端收到RTS後,傳送一個CTS報文,這樣在該客戶端覆蓋範圍內所有的裝置都會在指定的時間內不傳送資料。
4、控制幀-ACK(應答)
每個傳送的單播報文,接收者在成功接收到傳送報文後,都要傳送一個應答ACK進行確認。
5、控制幀-PS-Poll
當客戶端從省電模式中甦醒,便會發送一個PS-Poll幀給AP,以取得任何暫存幀。PS-Poll幀的格式如下圖:
6、管理幀:目的是通過幀的使用,為網路提供相對簡單的服務。
802.11管理幀的基本結構如下:
WLAN媒體訪問控制機制:
1、有線網路的CSMA/CD:衝突檢測和避免的機制,目的是避免多個裝置在同一個時刻搶佔線路的情況。
2、CSMA/CA:載波偵聽多路訪問衝突避免,通過RTS、CTS幀將傳輸區域清空,傳送端先發送RTS當收到CTS時再進行資料傳輸,其它裝置收到CTS時需要等待。
1)隱藏節點問題:
無線網路的界限比較模糊,有時候並不是每個節點都可以跟其他節點直接通訊,導致節點間發生衝突。隱藏節點指在接收者的通訊範圍內而傳送者通訊範圍外的節點。
如圖若PC1和PC2無法通訊,則如果PC1和PC2同時傳送資料則產生衝突。
解決之法—RTS/CTS:
通過RTS/CTS幀在傳送資料之前先對通道進行預約。
3、暴露節點問題:指在傳送者的通訊範圍內而在接收者通訊範圍之外的節點。
如圖當PC1給AP1傳送資料時,由於CSMA/CA機制,PC2誤以為無法給AP2傳送資料。
解決之法—RTS/CTS:通過RTS/CTS幀在傳送資料幀之前確認通道不會發送衝突。
如圖當PC1傳送RTS給AP1後AP1會發送CTS而PC2不在AP1的傳送範圍內所以不會受任何影響。
4、幀間間隔IFS:
NAV:只要NAV的數值不為零,就代表媒介處於忙碌狀態,此即虛擬載波監聽功能。當NAV為零時,虛擬載波監聽功能會顯示媒介處於空閒狀態。
無線使用者接入過程:
掃面階段:
認證階段:802.11鏈路定義了兩種認證機制,開放系統認證和共享祕鑰認證。
關聯階段:終端關聯過程實質是鏈路服務協商的過程。完成了802.11的鏈路認證後,WLAN客戶端繼續發起802.11鏈路服務協商,具體的協商通過Association報文或者Re-assiciation報文實現。
例子: