802.11概述及帧结构分析
目录：
1 802.11概述
2 拓扑结构及服务类型
3 帧格式
3.1 帧格式概述
3.2 MAC Header
3.3 帧类型
1 802.11概述
IEEE 802.11 是一个协议簇， 主要包含以下规范：
1 ）物理层规范： 802.11b ， 802.11a ， 802.11g ；
2 ）增强型 MAC 层规范： 802.11i ， 802.11r ， 802.11h 等；
3 ）高层协议规范： 802.11f ， 802.11n ， 802.11p ， 802.11s 等。
802.11 中定义了三种物理层规范，分别是：频率跳变扩展频谱 (FHSS)PHY 规范、直接序列扩展频谱 (DSSS)PHY 规范和红外线 (IR)PHY 规范，由于物理层的规范与无线信息安全体系关系不大，故本文不对物理层做过多阐述。
802.11 同 802.3 一样，主要定义了 OSI 模型中物理层和数据链路层的相关规范，其中数据链路层又可分为 MAC 子层和 LLC 子层， 802.11 与 802.3 的 LLC 子层统一由 802.2 描述。
2 拓扑结构及服务类型
WLAN 有以下三种网络拓扑结构：
1 ）独立基本服务集 (Independent BSS, IBSS) 网络 ( 也叫 ad-hoc 网络 ) ；
2 ）基本服务集 (Basic Service Set, BSS) 网络；
3 ）扩展服务集 (Extent Service Set, ESS) 网络。
ad-hoc mode
infrastructure mode
其中， ESS 中的 DS （分布式系统）是一个抽象系统，用来连接不同 BSS 的通信信道 ( 通过路由服务 ) ，这样就可以消除 BSS 中 STA 与 STA 之间直接传输距离受到物理设备的限制。
根据拓扑结构可以得出 802.11 的两类服务：
站点服务 SS （每个 STA 都要有的服务）：认证（ Authentication ）、解除认证 (Deauthentication) 、加密 (Privacy) 、 MSDU 传递 (MSDU delivery) ；
分布式系统服务 DSS （ DS 特有服务）：关联 (Association) 、解除关联 (Deassociation) 、分布 (Distribution) 、集成（ Integration ）、重关联 (Ressociation) 。
3 帧格式
3.1 帧格式概述
无线中的数据传播有如下相似的格式：
其中preamble 是一个前导标识，用于接收设备识别 802.11 ，而 PLCP 域中包含一些物理层的协议参数，显然 Preamble 及 PLCP 是物理层的一些细节。 MAC 层处理的是帧数据，截取上图中 MAC 头开始的部分构成 MAC 帧格式如下所示：
MAC Header （ MAC 头）： Frame Control （帧控制域）， Duration/ID （持续时间 / 标识）， Address （地址域）， Sequence Control （序列控制域）、 QoS Control （服务质量控制）；
Frame Body （ 帧体部分 ）： 包含信息根据帧的类型有所不同，主要封装的是上层的数据单元，长度为 0~2312 个字节，可以推出， 802.11 帧最大长度为： 2346 个字节；
FCS （校验域）：包含 32 位循环冗余码。
3.2 MAC Header
1 ） Frame Control （帧控制域） 格式如下所示：
l Protocol Version （协议版本）：通常为 0 ；
l Type （类型域）和 Subtype （子类型域）：共同指出帧的类型；
l To DS ：表明该帧是 BSS 向 DS 发送的帧；
l From DS ：表明该帧是 DS 向 BSS 发送的帧；
l More Frag ：用于说明长帧被分段的情况，是否还有其它的帧；
l Retry （重传域）：用于帧的重传，接收 STA 利用该域消除重传帧；
l Pwr Mgt （能量管理域）：为 1 ： STA 处于 power_save 模式， 0 ：处于 active 模式；
l More Data （更多数据域）：为 1 ：至少还有一个数据帧要发送给 STA ；
l Protected Frame ：为 1 ：帧体部分包含被密钥套处理过的数据；否则： 0 ；
l Order （序号域）：为 1 ：长帧分段传送采用严格编号方式；否则： 0 。
2 ） Duration/ID （持续时间 / 标识）：表明该帧和它的确认帧将会占用信道多长时间；对于帧控制域子类型为： Power Save-Poll 的帧，该域表示了 STA 的连接身份（ AID, Association Indentification ）；
3 ） Address （地址域）：源地址（ SA ）、目的地址（ DA ）、传输工作站地址（ TA ）、接收工作站地址（ RA ）， SA 与 DA 必不可少，后两个只对跨 BSS 的通信有用，而目的地址可以为单播地址（ Unicast address ）、多播地址（ Multicast address ）、广播地址（ 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 位序列号（ Sequence Number ）和表示 MSDU 和 MMSDU 的每一个片段的编号的 4 位片段号组成（ Fragment Number ）。
3.3 帧类型
针对帧的不同功能，可将 802.11 中的 MAC 帧细分为以下 3 类：
1 ）控制帧：用于竞争期间的握手通信和正向确认、结束非竞争期等；
2 ）管理帧：主要用于 STA 与 AP 之间协商、关系的控制，如关联、认证、同步等；
3 ）数据帧：用于在竞争期和非竞争期传输数据。
Frame Control （帧控制域）中的 Type （类型域）和 Subtype （子类型域）共同指出帧的类型，当 Type 的 B3B2 位为 00 时，该帧为管理帧；为 01 时，该帧为控制帧；为 10 时，该帧为数据帧。而 Subtype 进一步判断帧类型，如管理帧里头细分为关联和认证帧，管理帧的帧格式如下图所示：
在 802.11 中，比较重要的管理帧有：
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，关联、认证中进行相关安全参数协商主要用到 RSN IE 。
数据帧帧格式如下图所示：
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