目錄：

1  802.11概述

2  拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及服務(wù)類型

3  幀格式

    3.1 幀格式概述

    3.2 MAC Header

    3.3 幀類型

1 802.11概述

       IEEE 802.11是一個協(xié)議簇，主要包含以下規(guī)范：

       1）物理層規(guī)范：802.11b，802.11a，802.11g；

       2）增強(qiáng)型MAC層規(guī)范：802.11i，802.11r，802.11h等；

       3）高層協(xié)議規(guī)范：802.11f，802.11n，802.11p，802.11s等。

       802.11中定義了三種物理層規(guī)范，分別是：頻率跳變擴(kuò)展頻譜(FHSS)PHY規(guī)范、直接序列擴(kuò)展頻譜(DSSS)PHY規(guī)范和紅外線(IR)PHY規(guī)范，由于物理層的規(guī)范與無線信息安全體系關(guān)系不大，故本文不對物理層做過多闡述。

       802.11同802.3一樣，主要定義了OSI模型中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的相關(guān)規(guī)范，其中數(shù)據(jù)鏈路層又可分為MAC子層和LLC子層，802.11與802.3的LLC子層統(tǒng)一由802.2描述。

2 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及服務(wù)類型

WLAN有以下三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：

1）獨(dú)立基本服務(wù)集(Independent BSS, IBSS)網(wǎng)絡(luò)(也叫ad-hoc網(wǎng)絡(luò))；

2）基本服務(wù)集(Basic Service Set, BSS)網(wǎng)絡(luò)；

3）擴(kuò)展服務(wù)集(Extent Service Set, ESS)網(wǎng)絡(luò)。

ad-hoc mode

infrastructure mode

其中，ESS中的DS（分布式系統(tǒng)）是一個抽象系統(tǒng)，用來連接不同BSS的通信信道(通過路由服務(wù))，這樣就可以消除BSS中STA與STA之間直接傳輸距離受到物理設(shè)備的限制。

根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以得出802.11的兩類服務(wù)：

站點(diǎn)服務(wù)SS（每個STA都要有的服務(wù)）：認(rèn)證（Authentication）、解除認(rèn)證(Deauthentication)、加密(Privacy)、MSDU傳遞(MSDU delivery)；

分布式系統(tǒng)服務(wù)DSS（DS特有服務(wù)）：關(guān)聯(lián)(Association)、解除關(guān)聯(lián)(Deassociation)、分布(Distribution)、集成（Integration）、重關(guān)聯(lián)(Ressociation)。

3 幀格式

3.1 幀格式概述

 

    無線中的數(shù)據(jù)傳播有如下相似的格式：

其中preamble是一個前導(dǎo)標(biāo)識，用于接收設(shè)備識別802.11，而PLCP域中包含一些物理層的協(xié)議參數(shù)，顯然Preamble及PLCP是物理層的一些細(xì)節(jié)。MAC層處理的是幀數(shù)據(jù)，截取上圖中MAC頭開始的部分構(gòu)成MAC幀格式如下所示：

MAC Header（MAC頭）：Frame Control（幀控制域），Duration/ID（持續(xù)時間/標(biāo)識），Address（地址域），Sequence Control（序列控制域）、QoS Control（服務(wù)質(zhì)量控制）；

Frame Body（幀體部分）：包含信息根據(jù)幀的類型有所不同，主要封裝的是上層的數(shù)據(jù)單元，長度為0~2312個字節(jié)，可以推出，802.11幀最大長度為：2346個字節(jié)；

FCS（校驗(yàn)域）：包含32位循環(huán)冗余碼。

  3.2 MAC Header

1）Frame Control（幀控制域）格式如下所示：

l  Protocol Version（協(xié)議版本）：通常為0；

l  Type（類型域）和Subtype（子類型域）：共同指出幀的類型；

l  To DS：表明該幀是BSS向DS發(fā)送的幀；

l  From DS：表明該幀是DS向BSS發(fā)送的幀；

l  More Frag：用于說明長幀被分段的情況，是否還有其它的幀；

l  Retry（重傳域）：用于幀的重傳，接收STA利用該域消除重傳幀；

l  Pwr Mgt（能量管理域）：為1：STA處于power_save模式，0：處于active模式；

l  More Data（更多數(shù)據(jù)域）：為1：至少還有一個數(shù)據(jù)幀要發(fā)送給STA ；

l  Protected Frame：為1：幀體部分包含被密鑰套處理過的數(shù)據(jù)；否則：0；

l  Order（序號域）：為1：長幀分段傳送采用嚴(yán)格編號方式；否則：0。

2）Duration/ID（持續(xù)時間/標(biāo)識）：表明該幀和它的確認(rèn)幀將會占用信道多長時間；對于幀控制域子類型為：Power Save-Poll的幀，該域表示了STA的連接身份（AID, Association Indentification）；

3）Address（地址域）：源地址（SA）、目的地址（DA）、傳輸工作站地址（TA）、接收工作站地址（RA），SA與DA必不可少，后兩個只對跨BSS的通信有用，而目的地址可以為單播地址（Unicast address）、多播地址（Multicast address）、廣播地址（Broadcast address）；

4）Sequence Control（序列控制域）：由代表MSDU（MAC Server Data Unit）或者MMSDU（MAC Management Server Data Unit）的12位序列號（Sequence Number）和表示MSDU和MMSDU的每一個片段的編號的4位片段號組成（Fragment Number）。

 

3.3 幀類型

 

針對幀的不同功能，可將802.11中的MAC幀細(xì)分為以下3類：

1）控制幀：用于競爭期間的握手通信和正向確認(rèn)、結(jié)束非競爭期等；

2）管理幀：主要用于STA與AP之間協(xié)商、關(guān)系的控制，如關(guān)聯(lián)、認(rèn)證、同步等；

3）數(shù)據(jù)幀：用于在競爭期和非競爭期傳輸數(shù)據(jù)。

Frame Control（幀控制域）中的Type（類型域）和Subtype（子類型域）共同指出幀的類型，當(dāng)Type的B3B2位為00時，該幀為管理幀；為01時，該幀為控制幀；為10時，該幀為數(shù)據(jù)幀。而Subtype進(jìn)一步判斷幀類型，如管理幀里頭細(xì)分為關(guān)聯(lián)和認(rèn)證幀，管理幀的幀格式如下圖所示：

在802.11中，比較重要的管理幀有：

l  Beacon (notify)

l  Probe (request and response)

l  Authenticate (request and response)

l  Associate (request and response)

l  Reassociate (request and response)

l  Dissassociate (notify)

l  Deauthenticate (notify)

其中，關(guān)聯(lián)、認(rèn)證中進(jìn)行相關(guān)安全參數(shù)協(xié)商主要用到RSN IE。

數(shù)據(jù)幀幀格式如下圖所示：

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