[802.11][ MAC 管理幀的元件]

文章目錄

• • MAC管理幀
  • • • 位址位
    • 計算時間duration
    • 幀主體
    • • 長度固定的管理幀元件
      • • • 1. Authentication Algorithm Number （身份認證算法編号）
          • 2. Authentication Transaction Sequence Number(身份認證交易順序編号)
          • 3. Beacon interval （信标間隔）
          • 4. Capability information 性能資訊
          • 5. Current AP Adress
          • 6. Listen interval（聆聽間隔）
          • 7. Association ID(連接配接識别碼)
          • 8. Timestamp(時戳)
          • 9. Reason Code
          • 10. Status Code
      • 管理幀的資訊元素
      • • • 服務集辨別（SSID）
          • 支援速率（Supported Rates）
          • 跳頻參數組合（FH Parameter Set）
          • 直接序列參數集合（DS Parameter Set）
          • Traffic Indication Map(TIM)資料待傳資訊
          • CF Parameter Set(免競争參數集合)
          • IBSS 參數集合
          • Hopping pattern Parameter (跳頻模式參數) 和 Hopping Pattern Table (跳頻模式表)
          • Request （請求）
          • Challenge Text (盤查密碼)
          • 功率限制（Power Constraint）
          • 功率性能 （Power Capability）
          • 發射功率控制要求（TPC Request）
          • 發射功率控制報告（TPC Report）
          • Support Channels 所支援的信道
          • Channel Switch Announcement 信道切換宣告
          • Measurement Request (測量要求) 和 Measure Report (測量報告)資訊元素
          • 噤聲 Quiet
          • IBSS 動态選項 （IBSS DFS）
          • 擴充實體層 （ERP）
          • 固安網絡 資訊元素（Robust Security Network RSN）

MAC管理幀

主要用來加入和推出wifi

mac 幀頭 = 2+2+6+6+6+2 = 24位元組

位址位

addr1 接收端設定 目的位址

addr2 發送端設定 源位址

addr3 設定加入網絡的BSSID

計算時間duration

• 免競争期間 發送的幀設定位32768
• 競争期間
  • 廣播群組播 設定為0
  • 不是最終片段，設定3SIFS+next frame+response
  • 最終片段 設定response+SIFS 設定

幀主體

1. 幀主體 如果使用長度固定的位，就是固定式位 （十種）
2. 長度不固定，稱為資訊元素

長度固定的管理幀元件

因為長度和次序固定不需要頭

1. Authentication Algorithm Number （身份認證算法編号）

占2位元組

目前隻定義兩種值

0 開放系統認證 open system authentication

1 共享密鑰認證 shared key authentication

2-65535 保留 Reserved

2. Authentication Transaction Sequence Number(身份認證交易順序編号)

占2位元組，追蹤身份認證的進度，值1 ~ 65535 不可為0

3. Beacon interval （信标間隔）

每隔一段時間發出beacon ，宣布網絡存在，占2位元組，設定beacon 之間間隔多少機關，機關TU代表1024微秒，相當于1ms，通常是100TU，0.1秒

4. Capability information 性能資訊

性能資訊占2位元組，放在beacon中 用來通知各方，網絡性能，也可放在Probe Request ,Probe Response幀

• ESS/IBSS(擴充服務組合/獨立型基本服務組合)

  這兩個位 互斥，隻能支援一個

• Privacy

  設定1，代表使用WEP進行加密處理

• short Preamble (短同步信号)

  802.11b 增加這個位，為了支援HR/DSSS（高速位元組序列擴充實體層），設定為1，代表網絡使用的短同步信号（short preamble）0 表示不使用，BSS中禁止使用短同步信号。802.11g規定使用短同步信号

• PBCC（分組二進制卷積編碼）

  802.11b增加此位，為了支援 HR/DSSS 設定1，使用二進制卷積編碼調變機制（packet binary convolution coding）

• Channel Agility (機動信道轉換)

  為了支援HR/DSSS 設定1，使用機動信道轉換

• Short Slot Time (802.11g)

  表示802.11 支援較短的時常

• DSSS-OFDM (802.11g)

  使用802.11g DSSS-OFDM 幀建構

• Contention-free polling （免競争）

  免競争（CF-Pollable CF-Poll request）基本不用，設定為0

5. Current AP Adress

station 可以用Current AP Address （目前基站的位址）表明目前連接配接基站的mac位址，為了在連接配接（association）和重新連接配接（reassociation）

6. Listen interval（聆聽間隔）

以Beacon interval 為機關計算出的休眠時間，要求為sta 暫存幀多久，用來判斷占用基站資源，判斷是否拒絕資源密集型的連結

7. Association ID(連接配接識别碼)

占2位元組，協助管理和控制，用低14位表示，1-2007，最高效的兩位為1

8. Timestamp(時戳)

占8位元組

9. Reason Code

當發送Disassociation （接觸連接配接）或者 Deauthentication（解除身份認證）幀作為應答包含2位元組的Reason code

reason code	含義
RES.
1	未指定(Unspecified)
2	之前的身份認證無效
3	工作站已經離開基本服務區或者擴充區，目前已經解除身份認證
4	閑置計時器逾時，且工作站已經解除連接配接
5	基站資源不足，是以解除連接配接
6	從尚未認證的工作站所收到的幀類型或次類型不正确
7	從尚未連接配接的工作站所收到的幀類型或者次類型不正确
8	工作站已經離開基本伺服器或者擴充服務區，目前已經解除連接配接
9	在身份認證完成之前要求連接配接或者重新連接配接
10(802.11h)	無法接受Power Capability 資訊元素的設定值，是以解除連接配接
11(802.11h)	無法接受Supported Channels 資訊元素的設定值，是以解除連接配接
12	RES.
13(802.11i)	資訊元素不正确(802.11i 說加入的原因代碼，是指802.11i的資訊元素)
14(802.11i)	資料完整性檢驗失敗
15(802.11i)	四道密鑰磋商逾時
16(802.11i)	群組密鑰磋逾時
17(802.11i)	四道磋商資訊元素的安全參數與原始參數組合不符
18(802.11i)	群組密碼鎖不正确
19(802.11i)	成對密碼鎖不正确
20(802.11i)	身份認證與密鑰管理協定不正确
21(802.11i)	未支援的固安網絡資訊元素版本
22(802.11i)	RSN IE 的性能不正确
23(802.11i)	802.1x 身份認證失敗
24(802.11i)	所設定的使用政策所提議的密鑰鎖組
25-65535	保留

10. Status Code

表示某個過程成功或者失敗

status code	含義
操作成功
1	未指定失敗原因
2-9	RES.
10	所要求的能力範圍過廣無法支援
11	拒絕重新連接配接，之前的連接配接無法辨識和轉移
12	拒絕重新連接配接，原因不在802.11标準指定的範圍内
13	不支援所使用的身份認證算法
14	超乎預期的身份認證序号
15	身份認證被拒絕，回應資訊有誤
16	身份認證被拒絕，下一個幀并未出現在預定的期間
17	連接配接被拒絕，基站資源有限
18	連接配接被拒絕，工作站并未支援BSS所有的所有資料傳輸速率
19(802.11b)	連接配接被拒絕，工作站并未支援Short Preamble功能
20(802.11b)	連接配接被拒絕，工作站并未支援PBCC調制技術
21(802.11b)	連接配接被拒絕，工作站并未支援Channel agility功能
22(802.11h)	連接配接被拒絕，需要Spectrum Management功能
23(802.11h)	連接配接被拒絕，不接受Power Capability
24(802.11h)	連接配接被拒絕，不接受Supported Channels
25(802.11g)	連接配接被拒絕，工作站并未支援Short slot Time功能
26(802.11g)	連接配接被拒絕，工作站并未支援DSSS-OFDM功能
27-39	RES.
40(802.11i)	資訊元素不正确
41(802.11i)	群組(廣播/多點傳播)密碼鎖不正确
42(802.11i)	成對(單點傳播)密碼鎖不正确
43(802.11i)	身份認證與密鑰管理協定不正确
44(802.11i)	為支援的固安網絡資訊元素版本
45(802.11i)	不支援RSN IE性能
46(802.11i)	密碼鎖組被使用政策拒絕
47-65535	RES.

管理幀的資訊元素

資訊元素是管理幀的組成元件，結構 Element ID(元素識别碼1位元組)+length(1位元組)+資訊

Element ID	Name
服務集辨別 (SSID)
1	所支援的速率
2	跳頻參數集合
3	直接序列參數集合
4	免競争參數集合
5	資料待傳資訊TIM
6	IBSS 參數集合
7(802.11d)	國家country
8(802.11d)	跳頻模式參數
9(802.11d)	跳頻模式表
10(802.11d)	請求
11-15	RES.
16	盤查密碼(challenge text)
17-31	RES.
32(802.11h)	功率限制
33(802.11h)	功率性能
34(802.11h)	發射功率控制請求
35(802.11h)	發射功率控制報告TPC
36(802.11h)	所支援的信道
37(802.11h)	信道切換宣告
38(802.11h)	測量請求
39(802.11h)	測量報告
40(802.11h)	噤聲(quiet)
41(802.11h)	IBSS動态選頻（IBSS DFS）
42(802.11g)	ERP資訊
43-49	RES.
48(802.11i)	固安網絡
50(802.11g)	擴充支援速率
32-255	RES.

WPA Wi-Fi Protected Access wifi 通路保護資訊元素不屬于 802.11官方版本

服務集辨別（SSID）

SSID 友善管理者識别 0-32位元組字元串，如果不加指定，就是廣播SSID，隻用于Probe Request幀，sta 找出所在的所有802.11的網絡

支援速率（Supported Rates）

當sta 加入網絡，先檢查網絡使用的資料速率，有些速率是強制的，必須全部支援

而一個資訊元素包含若幹個速率

最多8種速率，目前将擴充支援速率标準化（Extended Supported Rates），支援更多的速率

二進制對應的速率表:

二進制數值	響應速率(Corresponding rate Mbps)
2	1Mbps
4	2Mbps
11(802.11b)	5.5Mbps
12(802.11g)	6Mbps
18(802.11g)	9Mbps
22(802,11b)	11MMbps
24(802.11g)	12Mbps
36(802.11g)	18Mbps
44(802.11g)	22Mbps(802.11g PBCC選項)
48(802.11g)	24Mbps
66(802.11g)	33Mbps(802.11g PBCC選項)
72(802.11g)	36Mbps
96(802.11g)	48Mbps
108(802.11g)	54Mbps

跳頻參數組合（FH Parameter Set）

• Dwell Time(停留時間)

  802.11 FH網絡在信道間跳躍，停留在每隔信道的時間稱為停留時間（Dwell time),停留時間以時間機關TUs為機關

• Hop Set(跳頻組合)

  802.11 跳頻實體層定義了若幹個跳頻模式（hoppong patterns），長度為1位元組,代表使用的跳頻模式組合

• Hop Pattern(跳頻模式)

  工作站從跳頻組合選出一種跳頻模式，長度1位元組，表示跳頻模式

• Hop index(跳頻索引)

  每種跳頻模式包含一組跳頻順序，長度1位元組，目前位于跳頻順序的哪一點上

直接序列參數集合（DS Parameter Set）

802.11直接序列網絡隻有一個位元組的參數，網絡使用的信道數

Traffic Indication Map(TIM)資料待傳資訊

訓示哪些sta需要接收待傳資料

每隔一段時間，嘗試傳遞一些暫存幀給休眠中的工作站

TIM 的内容虛拟的bit 對應（virtual bitmap），2008個bit組成，每隔bit對應一個連接配接識别碼AID，某個識别碼有資料，設定為1

• DTIM Count（DTIM計數）

  1位元組，代表下一個DTIM 資料待傳訓示傳遞資訊幀發送前，即将發送的Beacon幀數，DTIM幀用來表示暫存的廣播與多點傳播幀即将被發送

• DTIM Period （DTIM 周期）

  1位元組，代表兩個DTIM幀之間Beacon interval 數，0保留未用，DTIM期間倒數為0

• Bitmap Control (bit對應控制)與 partial virtual bitmap (部分虛拟bit對應)

CF Parameter Set(免競争參數集合)

用不到

IBSS 參數集合

隻有一個參數ATIM window（資料待傳訓示通知資訊間隔期間）用不到

• 國家（country）

  

• 國家字元串 3位元組

  代表使用國家，前兩個字元 ISO國碼，有些國家對室内和室外不同的管制規定，第三個字元差別兩者，第三個字元為I或者O

• First Channel Number 第一信道編碼 1位元組

  符合功率限制的最低信道

• Number of Channels(信道數，1位元組)

  符合功率限制的頻段大小，信道數指定，信道大小随PHY而有所不同

• Maximun Transmit Power (最大傳輸功率 1位元組)

  dBm 機關

pad 補0碼 1位元組，可有可無

資訊元素使用的位元組必須剛好四偶數，為奇數用一個位元組補上

Hopping pattern Parameter (跳頻模式參數) 和 Hopping Pattern Table (跳頻模式表)

看實體層

Request （請求）

Challenge Text (盤查密碼)

802.11定義共享密鑰身份認證系統，sta 成功解碼一段加密的盤問密碼通過盤問密碼資訊元素發送

功率限制（Power Constraint）

讓網絡向sta 傳達允許的最大傳輸功率，是管制上的最大傳輸功率，資訊元素内容1位元組，還有實際使用功率，機關dBm,加入管制允許的最大功率10dBm，此資訊元素值為2，本身工作站将本身最大傳輸功率設定為8dBm

功率性能 （Power Capability）

sta 大部分電池供電，是以需要功率控制，Power Capability 資訊元素 得以報告本身最低和最高的傳輸功率 dBm機關

發射功率控制要求（TPC Request）

要求無線電波鍊路管理資訊無内容len=0

發射功率控制報告（TPC Report）

直到整個鍊路的衰減情況，可以幫助sta 調整傳輸功率，TPC Report 資訊元素散入各種管理幀，第一位代表傳輸功率dBm，第二個代表鍊路邊際，安全邊際值dBm機關

Support Channels 所支援的信道

記載支援的子頻段中的最低信道，支援信道40-52，第一信道編碼為40，信道數為12

Channel Switch Announcement 信道切換宣告

802.11h加入了動态信道切換信道能力，告知切換信道

• Channel Switch Mode(信道切換模式)

  當信道切換，設定為1，連接配接到sta 停止發送幀，知道信道切換完成，設定0，幀發送不受限制

• New Channel Number 新信道編号

  切換後新信道編号，小于255

• Channel Switch Count 信道切換計時

  記載再過多少Beacon 幀間隔後進行信道切換，信道切換會在發送Beacon 幀之前進行。

Measurement Request (測量要求) 和 Measure Report (測量報告)資訊元素

測量報告屬于802.11h的關鍵元件

噤聲 Quiet

動态選頻，為了避免與特定的軍事雷達技術幹擾，找出是否有幹擾，用quiet，暫時關閉信道，改善測量品質

• Quiet Count(噤聲計時)

  過多少Beacon 間隔後進入噤聲期

• Quiet Period(噤聲期)

  0，表示沒有預先排噤聲期，非0，代表每段噤聲期間隔多少Beacon間隔

• Quiet Duration （噤聲持續時間）

• Quiet offset（噤聲便宜時間）

  指定beacon 間隔開始經過多少機關進入下一噤聲期，時間小于一個Beacon 間隔時間

IBSS 動态選項 （IBSS DFS）

基礎網絡，基站負責動态選頻，獨立網絡，sta 可以進行DFS（dynamic frequency selection）算法

用不到，是以不畫圖了

擴充實體層 （ERP）

802.11g,定義了擴充速率實體層（extend rate PHY ERP）

• Non-ERP Present （無ERP資訊）

  非802.11g工作站連接配接網絡就會設定1，如果監測到附近網絡使用802.11g，會設定1

• Use Protection （使用防護機制）

  無802.11g 的工作站，設定為1

• Barker Preamble Mode(Baker 同步信号模式)

  如果sta 沒有這個能力，設定這個bit

固安網絡 資訊元素（Robust Security Network RSN）

• version

  802.11i定義了版本1，0 保留未使用

• Group cipher suite 群組密碼鎖集合

  基站必須從選擇一個相容于已經連接配接的工作站的群組密碼鎖，保護廣播群組播，同時間隻能是一種

  密碼鎖集合選項cipher suite selector4位元組，由 OUI 同意識别符，代表的密碼鎖的編号組成802.11i所使用的OUI 00-0F-AC

OUI	Suite Type	Definition
00-0F-AC(802.11)	使用群組密碼鎖集合，隻對成對密碼鎖有效
00-0F-AC	1	WEP-40
00-0F-AC	2	TKIP
00-0F-AC	3	RES.
00-0F-AC	4	CCMP
00-0F-AC	5	WEP-104
Vendor OUI	any	廠商自己定義

• Pairwise Cipher Suites(count + list) 成對密碼鎖集合

  用來保護單點傳播幀的成對密碼鎖集合，2個位元組計數，和一系列密碼鎖描述符組成，密碼鎖集合選項可以設定0，說明隻支援群組密碼鎖集合

• Auth and Key Management (AKM) suites (count + list) 身份認證與密鑰管理集合

  和成對密碼鎖集合選項一樣

OUI	集合類型	身份認證	密鑰管理
00-0F-AC	1	802.1x或PMK快取	密鑰衍生自預設共享主鑰
00-0F-AC	2	預設共享主密鑰	密鑰衍生自預設共享密鑰
Vendor	any	廠商自己定義	廠商自己定義

• RSN Capabilities RSN 性能

  2位元組

• pre-auth 事先身份認證

  和網絡中其他基站事先身份認證

• No pairwise 無成對密鑰

  一般不用

• Pairwise Replay Counter (成對重演計數器) 和 Group Replay Counter （群組重演計數器）

• PMK list

  如果基站快取 成對主鑰 PMK （pairwise master key）可以在基站間進行快速換手，連接配接時提供給基站一串主鑰，免除費時的身份認證

• 擴充支援速率 Extend Supported Rate

• Wi-Fi Protected Access （Wi-Fi 通路保護，WPA）

  WPA 從802.11i中取，使用TKIP 相比RSN 變動

  • 元素識别碼 element ID 221 不是48
  • WPA 特有的00:50:F2:01 放在版本位之前
  • 使用微軟00:50:F2 而非 802.11 的 OUI
  • 資訊元素隻支援一種密碼鎖集合Cipher suite 和一種身份認證 authentication suite
  • 使用TKIP 不是CCMP 作為預設的密碼鎖
  • WPA 不支援身份認證，因為pre -auth 肯定為0