1、802.11管理功能-用户接入过程
STA(工作站)启动初始化、开始正式使用、AP传送数据帧之前要经过三个阶段才能接入
(1) 扫描(SCAN)
1) 若无线站点STA设成Ad-hoc(无AP)模式:
STA先寻找是否已有IBSS(与STA所属相同的SSID)存在,如有,则参加(join);若无,则会自己创建一个IBSS,等其他站来join
2)若无线站点STA设成Infrastructure(有AP)模式:
--主动扫描方式(特点:能迅速找到)
依次在每个信道上发送Probe request报文,从Probe response中获取BSS的基本信息,Probe response包含的信息和Beacon帧类似
--被动扫描方式(特点:找到时间较长,但STA省电)
通过侦听AP定期发送的Beacon帧来发现网络,Beacon帧中包含该AP所属的BSS的基本信息以及AP的基本能力,包括:
BSSID(AP的MAC地址)
SSID
支持的速率
支持的认证方式
加密算法
Beacon帧发送间隔
使用的信道等
当未发现包含期望的SSID的BSS时,STA可以工作于IBSS状态
扫描流程图
(2)认证(Authentication)
802.11支持两种基本认证方式:
Open-system Authentication
1)等同于不需要认证,没有任何安全防护能力
2)通过其他方式来保证用户接入网络的安全性,例如Address filter、用户报文中的SSID
Shared-Key Authentication
1)采用WEP加密算法
2)Attackers可以通过监听AP发送的明文Challenge text和STA回复的密文Challenge text计算出WEP KEY
认证图示
STA可通过Deauthentication来终结认证关系
(3)关联(Association)
1)Association
STA通过Association和一个AP建立关联,后续的数据报文的收发只能和建立Association关联的AP进行
2)Reassociation
STA在从一个老的AP移动到新的AP时通过Reassociation和新的AP建立关联
Reassociation前必须经历Authentication过程
3)Deassociation
STA通过Deassociation和AP解除关联关系
关联图示
三阶段图示
2、802.11相关协议
3、802.11帧格式
帧格式图示
1、802.11 MAC Header(MAC头)
Frame Control(帧控制域)
Protocol Version(协议版本):通常为0
Type(类型域)和Subtype(子类型域):共同指出帧的类型
To SD:表明该帧是BSS向DS发送的帧
From DS:表明该帧是DS向BSS发送的帧
More Frag:用于说明长帧被分段的情况,是否还有其他帧
Retry(重传域):用于帧的重传,接收STA利用该域消除重传帧
Pwr Mgt(能量管理域):
1:STA处于power_save模式
0:处于active模式
More Data(更多数据域):
1:至少还有一个数据帧要发送给STA
Protected Frame:
1:帧体部分包含被密钥套处理过的数据
否则:0
Order(序列号):
1:长帧分段传送采用严格编号方式
否则:0
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)
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,后面两个只对跨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)
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)
2、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
3、FCS(校验域)
包含32位循环冗余码
4、地址格式
1)方案一
A和B 在同一个IBSS,A->B (Ad hoc无线自组网中的数据帧的地址格式)
2)方案二
从AP发出的无线数据帧中的地址格式
3)方案三
发到AP的无线数据帧中的地址格式
4)方案四
通过无线分布系统传输的无线数据帧中的地址格式
4、WLAN拓扑结构
WLAN有一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)
IBSS-无AP
也叫Ad Hoc网(无线自组网):IBSS(Independent BSS,独立服务集),无AP,站点间直接通信
图示
2)基本服务集(Basic Service Set,BSS)网络
BSS-有AP
又名Infrastructure网(基础设施网):有AP(Access Point,接入点),无线站点通信首先要经过AP
图示
3)扩展服务集(Extent Service Set,ESS)网络
ESS-有AP和DS
ESS:属Infrastructure网(DS:分配系统,AP:接入点,SSID:ESS扩展服务集标识符。一个移动节点使用某ESS的SSID加入到该扩展服务集中,一旦加入ESS,移动节点便可实现从该ESS的一个BSS到另一个SBB的漫游)
图示
5、802.11帧类型
针对帧的不同功能,可将802.11中的MAC帧细分为3类:
数据帧:用于在竞争期和非竞争期传输数据
控制帧:用于竞争期间的握手通信和正向确认(RTS信道预约、CTS预约成功、ACK等)、结束非竞争期等,为数据帧的发送提供辅助功能
RTS和CTS用于信道预约,CF-End+CF_ACK和ACK用于确认正确接收到帧
ACK帧
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
ATIM:Announcement Traffic Indication Message,ATIM仅在ATIM窗口期间传送,ATIM没有负载
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
Type的Bit3Bit2位的值
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
依据Subtype进一步判断帧类型
如管理帧里头细分为关联和认证帧