802.11协议基础
1. 802.11管理功能–用戶接入過程
? ? ? STA (工作站）啟動初始化、開始正式使用、AP 傳送數據幀之前，要經過三個階段才能接入:
? ? ? (1) 掃描(SCAN)?? ? ? (2) 認證(Authentication)?
? ? ? (3) 關聯(Association)?
1.1 802.11管理–掃描(SCAN)
? ? ? 1) ?若無線站點 STA 設成 Ad-hoc (無AP)模式：
? ? ? ? ?STA先尋找是否已有 IBSS（與STA所屬相同的SSID）存在，如有，則參加（join）；若無, 則會自己創建一個IBSS，等其他站來 join。?
? ??? 2) 若無線站點 STA 設成 Infrastructure (有AP)模式：
? ? ? ? ? ?--主動掃描方式?(特點：能迅速找到)
? ? ? ? ? ? ? ?依次在每個信道上發送Probe request報文，從Probe Response中獲取BSS的基本信息， Probe Response包含的信息和Beacon幀類似
? ? ? ? ? ?--?被動掃描方式?(特點：找到時間較長，但STA節電)? ? ? ? ? ? ??
? ? ? ? ? ? ? ? 通過偵聽AP定期發送的Beacon幀來發現網絡， Beacon幀中包含該AP所屬的BSS的基本信息以及AP的基本能力級，包括： BSSID（AP的MAC地址）、 SSID、支持的速率、支持的認證方式，加密算法、 Beacons幀發送間隔，使用的信道等 ? ? ? ? ? ? ? ? 當未發現包含期望的SSID的BSS時，STA可以工作于IBSS狀態
1.2 ?802.11管理功能–認證(Authentication)?
? ? ? ?802.11支持兩種基本的認證方式:? ? ? ???? Open-system Authentication ? ? ? ? ? 1) 等同于不需要認證，沒有任何安全防護能力 ? ? ? ? ? 2) 通過其他方式來保證用戶接入網絡的安全性，例如Address filter、用戶報文中的SSID
? ? ??? Shared－Key Authentication ? ? ? ? ?1) 采用WEP加密算法 ? ? ? ? ?2) Attacker可以通過監聽AP發送的明文Challenge text和STA回復的密文Challenge text計算出WEP KEY
? ? ? 另外，STA可以通過Deauthentication來終結認證關系。
1.3 802.11管理功能–關聯(Association)?
??? ?1) Association
? ? ? ? ?? STA通過Association和一個AP建立關聯，后續的數據報文的收發只能和建立Association關系的AP進行 ??? ?2) Reassociation ? ? ? ? ?? STA在從一個老的AP移動到新AP時通過Reassociation和新AP建立關聯 ? ? ? ? ?? Reassociation前必須經歷Authentication過程 ? ? ?3) Deassociation ? ? ? ? ?? STA通過Deassociation和AP解除關聯關系
2. 802.11相關協議
3. 802.11幀格式
3.1 802.11 MAC Header（MAC頭）
? ? ???Frame Control（幀控制域）
? ? ???Duration/ID（持續時間/標識）
? ? ???Address（地址域）
? ? ???Sequence Control（序列控制域）
3.1.1?Frame Control（幀控制域）
? ? ???Protocol Version（協議版本）：通常為0；
? ? ???Type（類型域）和Subtype（子類型域）：共同指出幀的類型；
? ? ???To DS：表明該幀是BSS向DS發送的幀；
? ? ???From DS：表明該幀是DS向BSS發送的幀；
? ? ???More Frag：用于說明長幀被分段的情況，是否還有其它的幀；
? ? ???Retry（重傳域）：用于幀的重傳，接收STA利用該域消除重傳幀；
? ? ???Pwr Mgt（能量管理域）：1：STA處于power_save模式；0：處于active模式；
? ? ???More Data（更多數據域）：1：至少還有一個數據幀要發送給STA ；
? ? ???Protected Frame： 1：幀體部分包含被密鑰套處理過的數據；否則：0；
? ? ???Order（序號域）：1：長幀分段傳送采用嚴格編號方式；否則：0。
3.1.2?Duration/ID（持續時間/標識）
? ? ?表明該幀和它的確認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）。
3.1.3?Address（地址域）
? ? ? ?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）。
3.1.4?Sequence Control（序列控制域）
? ? ? 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）。
3.2 Frame Body（幀體部分）
? ? 包含信息根據幀的類型有所不同，主要封裝的是上層的數據單元，長度為0~2312個字節，可以推出，802.11幀最大長度為：2346個字節；
3.3 FCS（校驗域）
? ? 包含32位循環冗余碼。
3.4 地址格式
1) 方案一：
? ? ?A和B 在同一個IBSS，A->B (Ad hoc無線自組網中的數據幀的地址格式)。
2) 方案二：
? ? 從AP發出的無線數據幀中的地址格式。
3) 方案三：
? ? 發到AP的無線數據幀中的地址格式。
4) 方案四：
? ? 通過無線分布系統傳輸的無線數據幀中的地址格式。
4. WLAN拓撲結構
? ?WLAN有以下三種網絡拓撲結構：
? ? ?1) 獨立基本服務集(Independent BSS, IBSS)網絡(也叫ad-hoc網絡)；
? ? ?2) 基本服務集(Basic Service Set, BSS)網絡；
? ? ?3) 擴展服務集(Extent Service Set, ESS)網絡。
? ? 其各自的特點如下所示：
4.1 IBSS-無AP
也叫Ad Hoc 網(無線自組網):IBSS (Independent BSS，獨立基本服務集)，無AP，站點間直接通信。
4.2 BSS-有AP
又名Infrastructured網(基礎設施網)：有AP(Access Point, 接入點)，無線站點通信首先要經過AP。
4.3 ESS-有AP和DS
? ? ESS:屬 Infrastructured 網 (?DS:分配系統，AP：接入點， SSID：ESS擴展服務集標識符。一個移動節點使用某 ESS 的 SSID 加入到該擴展服務集中，一旦加入ESS，移動節點便可實現從該ESS的一個BSS到另一個BSS的漫游)
5. 802.11幀類型
? ??針對幀的不同功能，可將802.11中的MAC幀細分為以下3類：
? ??? 數據幀：用于在競爭期和非競爭期傳輸數據；
? ??? 控制幀：用于競爭期間的握手通信和正向確認(RTS信道預約、CTS預約成功、ACK等)、結束非競爭期等，為數據幀的發送提供輔助功能；
? ??? 管理幀：主要用于STA與AP之間協商、關系的控制，如關聯、認證、同步等。
? ? ?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，該幀為數據幀。而Subtype進一步判斷幀類型，如管理幀里頭細分為關聯和認證幀
5.1 管理幀 (Management Frame)
| Type | SubType | FrameType |
| 00 | 0000 | Association request (連接請求) |
| 00 | 0001 | Association response (連接響應) |
| 00 | 0010 | Reassociation request（重連接請求） |
| 00 | 0011 | Reassociation response（重連接聯響應） |
| 00 | 0100 | Probe request（探測請求） |
| 00 | 0101 | Probe response（探測響應） |
| 00 | 1000 | Beacon（信標，被動掃描時AP 發出，notify） |
| 00 | 1001 | ATIM（通知傳輸指示消息） |
| 00 | 1010 | Disassociation（解除連接，notify） |
| 00 | 1011 | Authentication（身份驗證） |
| 00 | 1100 | Deauthentication（解除認證，notify） |
| 00 | 1101～1111 | Reserved（保留，未使用） |
? ? ATIM：Announcement Traffic Indication Message，ATIM僅在ATIM窗口期間傳送，ATIM沒有負載。
5.2 控制幀 (Control Frame)
| Type | Subtype | Frametype |
| 01 | 1010 | Power Save（PS）- Poll（省電－輪詢） |
| 01 | 1011 | RTS（請求發送，即:?Request To Send ，預約信道，幀長20字節） |
| 01 | 1100 | CTS（清除發送，即:Clear To Send ，同意預約，幀長14字節） |
| 01 | 1101 | ACK（確認） |
| 01 | 1110 | CF-End（無競爭周期結束） |
| 01 | 1111 | CF-End（無競爭周期結束）＋CF-ACK（無競爭周期確認） |
? ? ?RTS和CTS用于信道預約，CF-End+CF_ACK和ACK用于確認正確接收到幀。
? ? 1) ACK幀
5.3 數據幀 (Data Frame)
| Type | Subtype | Frametype |
| 10 | 0000 | Data（數據） |
| 10 | 0001 | Data+CF-ACK |
| 10 | 0010 | Data+CF-Poll |
| 10 | 0011 | Data+CF-ACK+CF-Poll |
| 10 | 0100 | Null data（無數據：未傳送數據） |
| 10 | 0101 | CF-ACK（未傳送數據） |
| 10 | 0110 | CF-Poll（未傳送數據） |
| 10 | 0111 | Data+CF-ACK+CF-Poll |
| 10 | 1000 | Qos Data |
| 10 | 1001 | Qos Data + CF-ACK |
| 10 | 1010 | Qos Data + CF-Poll |
| 10 | 1011 | Qos Data + CF-ACK+ CF-Poll |
| 10 | 1100 | QoS Null（未傳送數據） |
| 10 | 1101 | QoS CF-ACK（未傳送數據） |
| 10 | 1110 | QoS CF-Poll（未傳送數據） |
| 10 | 1111 | QoS CF-ACK+ CF-Poll（未傳送數據） |
| ? | ? | ? |
總結
以上是生活随笔為你收集整理的802.11协议基础的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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