802.11协议小结

发布时间：2024-12-02 04:34

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简述：看了网上的资料，对802.11协议进行小结

一、协议概述

　　1997年，IEEE（电气和电子工程师协会）发布了802.11协议，这是无线局域网领域内第一个在国际上被认可的协议。1999年9月，IEEE又提出802.11b协议，用于对802.11协议进行补充，之后又推出了802.11a、802.11i等一系列协议，使无线局域网规范得到进一步完善。下面对这些协议进行简要介绍：

　　a. 802.11a

　　802.11a采用正交频分(OFDM)技术调制数据，主要工作在5GHz频段。它的最高速率可达54Mbit/s，实际使用速率大概在22~26Mbit/s之间。

　　b. 802.11b

　　802.11b也被称为Wi-Fi技术，采用补码键控(CCK)调制方式，主要工作在2.4GHz频段，可以支持5.5Mbit/s和11Mbit/s两种速率，可以满足一定区域内人们对移动办公和家庭无线接入的需求。

　　c. 802.11i

　　2004年7月，为了弥补802.11脆弱的安全加密功能（Wired Equivalent Privacy，WEP），IEEE制定的802.11i标准最终完成。在此期间，Wi-Fi联盟采用802.11i的草案制定了安全性标准WPA（Wi-Fi Protected Access），之后又推出了支持完整802.11i标准的WPA的第二版本WPA2（Wi-Fi Protected Access 2）。

　　d. 其他相关协议

　　IEEE除了制定上述三个主要的无线局域网协议之外，还在继续对802.11系列协议进行探讨，并计划推出一系列用于完善无线局域网应用的协议，其中主要包括802.11d、802.11e、802.11f、802.11h。

二、 802.11协议帧

　　IEEE 802.11系列标准把数据链路层分成逻辑链路控制（Logical LinkControl，简称LLC）和介质访问控制（Media Access Control，简称MAC）两个子层。

　　上面的LLC子层实现数据链路层与硬件无关的功能，比如流量控制、差错恢复等；较低的MAC子层则提供LLC和物理层之间的接口，负责把物理层的“0”、“1”比特流组建成帧，并且 MAC子层分配单独的局域网地址，就是通常所说的MAC地址（物理地址）。MAC子层将目标计算机的物理地址添加到数据帧上，当此数据帧传递到对端的MAC子层后，它检查该地址是否与自己的地址相匹配，如果帧中的地址与自己的地址不匹配，就将这一帧抛弃；如果相匹配，就将它发送到上一层中。为了实现这种信息的传递，根据协议头中的2位类型字段，IEEE 802.11中的帧被划分为三种不同的类型：

　　1. 管理帧（Management）：主要用于STA与AP之间协商、关系的控制，如关联、认证、同步等；

　　2. 控制帧（Control）：用于对设备的各种状态进行控制，相互之间传递状态信息；

　　3. 数据帧（Data）：用于传输数据。

　　管理帧、控制帧、数据帧的MAC头部结构遵循一种格式，如图所示：

　　1）Frame Control：帧控制结构，包含MAC帧的类型信息和其他控制信息；

　　2）Duration/ID：持续时间/标识，表示下一个要发送的帧可能要持续的时间；

　　3）Address Fields：地址域，包括源地址、目的地址、发送方地址和接收方地址，每个地址的含义取决于控制域中的To DS位和From DS位；

　　4）Sequence Control：序列控制域，由12位序列号（Sequence Number）和4位片段号（Fragment Number）组成，用于标识帧的序号；

　　5）Frame Body：MAC帧的负载，用于发送或接收的信息；

　　6）FCS: 包括32位的循环冗余校验(CRC)，用于检错。

帧控制域中包含很多信息，具体如图所示：

　　1）Protocol Version：协议版本，通常为0；

　　2）Type与Subtype：类型与子类型标识位。其中Type为00表示为管理帧（Management Frame）、01表示为控制帧（Control Frame）、10表示为数据帧（Data Frame），11为保留字段；SubType用于进一步判断帧的子类型，常见帧类型对应的Type与SubType值如表1，表2，表3所示：

　　表1 管理帧及相应帧类型

Beacon Frame：无线AP发送的广播帧，包含无线AP的基本信息； Probe Request Frame：用于客户端扫描周围网络，发现可用的无线AP和曾经连接过的无线AP； Probe Response Frame：发现连接过的无线AP时对于Probe Request的响应。 Authentication Frame：身份认证类型帧，包括有开放系统身份认证和共享密钥身份认证，身份验证成功后，客户端执行关联操作，加入无线网络。 Association Response Frame：无线AP对客户端的关联请求的响应，响应有成功或失败两种情况； Disassociation/Deauthentication：由客户端或无线 AP 发出的断开无线局域网络连接的数据包。

　　表2 控制帧及相应帧类型