帧控制(Frame Control)字段:Protocol Version:帧使用的MAC版本,目前仅支持一个版本,编号为0。Type/Subtype:标识帧类型,包括数据帧、控制帧和管理帧。
数据帧:负责传输数据报文,包括一种帧主体部分为空的特殊报文(Null帧)。STA可以通过Null帧通知AP自身省电状态的改变。 802.11支持省电模式,即在业务空闲没有数据传输的情况下STA可以关闭天线来节省电力。
控制帧:协助数据帧的传输,负责无线信道的清空、信道的获取等,还用于接收数据时的确认。常用的控制帧有:ACK:接收端接收报文后,需要回应ACK帧向发送端确认接收到了此报文。请求发送RTS(Request To Send)/允许发送CTS(Clear To Send):提供一种用来减少由隐藏节点问题所造成冲突的机制。发送端向接收端发送数据之前先发送RTS帧,接收端收到后回应CTS帧。通过这种机制来清空无线信道,使发送端获得发送数据的媒介控制权。
管理帧:负责对无线网络的管理,包括网络信息通告、加入或退出无线网络,射频管理等。常用的管理帧有:Beacon:信标帧,AP周期性地宣告无线网络的存在以及支持的各类无线参数(例如,SSID、支持的速率和认证类型等)。Association Request/Response:关联请求/应答帧,当STA试图加入到某个无线网络时,STA会向AP发送关联请求帧。AP收到关联请求帧后,会回复应答帧接受或拒绝STA的关联请求。Disassociation:去关联帧,STA可以发送Disassociation帧解除和AP的关联。Authentication Request/Response:认证请求/应答帧,STA和AP进行链路认证时使用,用于无线身份验证。Deauthentication:去认证帧,STA可以发送Deauthentication帧解除和AP的链路认证。Probe Request/Response:探测请求/应答帧,STA或AP都可以发送探测帧来探测周围存在的无线网络,接收到该报文的AP或STA需回应Probe Response,Probe Response帧中基本包含了Beacon帧的所有参数。
To DS/From DS:标识帧是否来自和去往一个分布式系统(Distribution System,其实就是指AP)。例如都为1,表示AP到AP之间的帧。More Frag:表示是否有后续分片传送。Retry:表示帧是否重传,用来协助接收端排除重复帧。Pwr Mgmt:表示STA发送完成当前帧序列后将要进入的模式,Active或Sleep。More Data:表示AP向省电状态的STA传送缓存报文。Protected Frame:表示当前帧是否已经被加密。Order:表示帧是否按顺序传输。
Duration/ID字段:根据填充值的不同,其作用包括:实现CSMA/CA的网络分配矢量机制,表示STA占用信道的时间,即信道处于忙状态的持续时间。标识该MAC帧为无竞争周期CFP(Contention-Free Period)内所传送的帧:此时填充值固定为32768时,表示STA一直占用信道,其他STA不能竞争。在PS-Poll帧(即省电-轮询帧)中,Duration/ID字段表示关联标识符AID(Association ID),用来标识STA所属的BSS。STA的工作模式包括激活模式(Active)和省电模式(Sleep),STA进入省电模式后,AP会缓存到此STA的数据帧。当STA从省电模式切换到激活模式时,STA可以向AP发送PS-Poll帧来获取缓存的数据帧。AP可根据收到的PS-Poll帧中的AID来下发缓存的数据帧给对应的STA。
Address n字段:表示MAC地址。4个Address位填法不固定,需要和Frame Control字段中的To DS/From DS位结合来确定。例如,帧从一个STA发往AP,与从AP发往STA,4个Address字段的填法是不一样的。Address n字段填写规则如表2所示。
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完成
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全选
表2 Address n字段填写规则To DS
From DS
Address 1
Address 2
Address 3
Address 4
说明
0
0
目的地址
源地址
BSSID
未使用
管理帧与控制帧。例如,AP发送的Beacon帧。
0
1
目的地址
BSSID
源地址
未使用
如图3中的(1),AP1向STA1发送的帧。
1
0
BSSID
源地址
目的地址
未使用
如图3中的(2),STA2向AP1发送的帧。
1
1
目的AP的BSSID
源AP的BSSID
目的地址
源地址
如图3中的(3),AP1向AP2发送的帧。
图3 WLAN网络组网图
Sequence Control字段:用来丢弃重复帧和重组分片,包含两个子字段:Fragment Number:用于分片帧;Sequence Number:用于检验重复帧,当设备收到一个802.11 MAC帧,其Sequence Number与之前收到的帧重复,则丢弃该帧。
QoS Control字段:该字段只存在数据帧中,用来实现基于802.11e标准的WLAN QoS功能。Frame Body字段:也称为数据字段,负责传输上层有效载荷(Payload)。在802.11标准中,传输的载荷报文也被称为MSDU(MAC Service Data Unit)。帧校验序列FCS(Frame Check Sequence)字段:用于检查接收帧的完整性。类似于Ethernet中的CRC。