今天繼續給大家介紹WLAN,本文主要内容是802.11幀格式。
一、802.11資料幀整體結構
IEEE802.11系列标準定義了WLAN無線網絡資料幀的幀結構,和基本的實體層、MAC層通信标準。與802.3定義的以太網資料幀格式及通信方式不同,802.11定義的WLAN無線區域網路由于通信媒體和通信品質的問題,不能直接采用802.3的通信方式。在WLAN中,資料鍊路層面上的通信模式要比802.3以太網中的通信要複雜的多,是以802.11的幀格式也要相對複雜。
802.11無線資料幀最大長度為2346個位元組,基本結構如下:
802.11幀中各個字段含義如下:
1、Frame Control 幀控制字段,含有許多辨別位,表示本幀的一些類型等資訊。 該字段将在下文中詳細介紹。
2、Duration ID 持續時間和ID位,本字段一共有16bit,根據第14bit和15bit的取值,本字段有以下三種類型的含義:
(1)當第15bit被設定為0時,該字段表示該資料幀所傳輸要使用的時間,機關為微秒。(這與無線區域網路傳輸媒體有關,詳情我将在後續部落格CSMD/CA篇章中介紹。)
(2)當第15bit被設定為1,第14bit也為0時,該字段用于讓沒有收到Beacon新标幀(管理幀的一種)公告免競争時間。
(3)當第15bit被設定為1,第14bit為1時,該字段主要用于STA告知AP其關閉天線,将要處于休眠狀态,并委托AP暫時存儲發往該STA的資料幀。此時該字段為一種辨別符,以便在STA接觸休眠後從AP中獲得為其暫存的幀。
3、Address 與802.3以太網傳輸機制不同,802.11無線區域網路資料幀一共可以有4個MAC位址,這些位址根據幀的不同而又不同的含義,但是基本上第一個位址表示接收端MAC位址,第二個位址表示發送端MAC位址,第三個位址表示過濾位址。關于Address字段的詳解請見後文。
4、Seq-ctl 順序控制位,該字段用于資料幀分片時重組資料幀片段以及丢棄重複幀。
5、Frame Body 幀所包含的資料包。
6、FCS 幀校驗和,主要用于檢查幀的完整性。
二、Frame Control字段詳解
802.11幀中Frame Control字段格式如下:
上述字段含義如下:
1、Protocol 表示802.11協定版本,目前802.11資料幀 隻有一個版本,該字段為0。
2、Type 表示802.11幀的類型。
3、SubType 具體到某一類型的802.11幀,更加詳細的表明其類型。
4、To DS 表示該幀是否向無線工作站發送的幀。
5、From DS 表示該幀是否向AP上行網絡發送的幀。
6、More Fragment 表示該幀是否有更多的分片。
7、Retry 表示該幀是否需要重傳。
8、Power Management 如果此bit為1,則表示STA在發送完本幀後,将關閉天線處于休眠狀态。(AP不允許關閉天線休眠,隻有STA可以,是以AP發送的資料幀該字段恒為0)
9、More Data 表示在該幀傳送完成後,将會有更多的資料,此bit隻用于管理資料幀,在控制幀中此bit恒為0。
10、Protected 如果該bit為1,表示該幀受到鍊路層安全協定的保護。
11、Order 如果字段為1,表示幀和幀片段将會嚴格按照次序傳送,但是這樣會對發送與接收端帶來額外的開銷。
三、802.11資料幀Address字段詳解
802.11幀中Address字段含義根據幀的不同而不同,具體如下表所示:
功能 | To DS字段 | From DS字段 | Address1 | Address2 | Address3 | Address4 |
---|---|---|---|---|---|---|
IBSS | DA/RA | SA/TA | BSSID | 未用 | ||
TP AP | 1 | BSSID/RA | SA/TA | DA | 未用 | |
From AP | 1 | DA/RA | BSSID/TA | SA | 未用 | |
WDS | 1 | 1 | BSSID/RA | BSSID/TA | DA | SA |
IBSS表示該資料幀從STA發往AP上行以太網;To AP表示該資料幀從STA發往AP;From AP表示該資料幀從AP發出,發往STA;WDS表示該資料幀用于無線網橋鍵發送資料。
上述四種情況如下圖所示:
IBSS:
TO AP:
From AP:
WDS:
四、802.11資料幀分類
802.11規定無線區域網路WLAN一共有三種類型的幀——資料幀、控制幀和管理幀。
資料幀負責在工作站之間傳遞資料,可能會因為所處的網絡環境不同而有所差異;控制幀通常與資料幀配合使用,負責區域的清空、信道的取得以及載波監聽的維護,并在收到資料幀後予以正面應答,借此以促進工作站之間資料傳輸的可靠性;管理幀負責監督,主要用來加入或退出無線網絡,以及處理基站之間連接配接的轉移事宜。
在802.11幀的Type字段中,Type=00表示本幀為管理幀,Type=01表示本幀為控制幀,Type=10表示本幀為資料幀。
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