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  • 802.11帧格式 上图是802.11帧的通用格式,具体不同类型的帧会有不同的变体,802.11帧一共有三种类型: 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; 管理帧:主要用于STA与AP之间协商、关系的控制...

    802.11帧格式

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    上图是802.11帧的通用格式,具体不同类型的帧会有不同的变体,802.11帧一共有三种类型:

    1. 控制帧:用于竞争期间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,如探测请求、认证、关联、同步等;
    3. 数据帧:用于在竞争期和非竞争期传输数据。

    Frame Control帧控制字段(2Byte)

    1. Protocol(2bit)位:协议版本由2bit构成,用以显示该帧所使用的MAC版本,目前是0;
    2. type(2bit)与subtype(4bit)位:类型与子类型位用来指定所使用的帧类型;

    1. type为00时为管理帧;
    2. type为01时为控制帧;
    3. type为10时为数据帧。
    4. subtype为三大类型下的细分。

    在这里插入图片描述
    常用的管理帧:

    1. Beacon(信标帧,AP周期性发送;STA被动扫描)
    2. Probe request、Probe response (STA发起、AP响应;STA主动扫描)
    3. Authentication、Deauthentication(STA发起、AP响应;链路认证(不同于接入认证))
    4. Association Request、Association Response、Disassociation(STA发起、AP响应;建立关联)
    5. ReassociationRequest、ReassociationResponse
    6. ATIM(Announcement Traffic Indication Message,通知传输指示消息)WLAN中的IBSS网络中没有接入点,因此无法依赖接入点来缓存帧。IBSS中的STA1如果有要传送给处于休眠状态的接收者STA2的缓存帧,就会在传递期间送出ATIM帧来通知对方有信息待传。

    常用的控制帧

    1. RTS
    2. CTS(RTS/CTS一般用于解决隐藏节点问题、还有当要传送的数据帧叫较大时,会先用RTS/CTS帧,防止冲突产生时造成较大的资源浪费。)
    3. ACK
      在这里插入图片描述
      常用的数据帧

    Ø第一组用来承载数据

    1. SimpleData
    2. Data+ CF-Ack
    3. Data+ CF-Poll
    4. Data+ CF-Ack+ CF-Poll
      Ø第二组不承载数据
    5. NullFunction
    6. CF-Ack
    7. CF-Poll
    8. CF-Ack +CF-Poll

    3. to DS与from DS(各1bit)数据帧(Data Frame)具有方向,这个方向用DS(分布式系统)字段来标识,以区分不同类型帧中关于地址的解析方式;其它的类型Frame例如Control Frame或者管理帧中,这个字段是全零。这个字段用两位表示,这两个位的含义分别表示“To Ds”和“From Ds”,大致含义如下:

    1. To DS:表示Station->AP,一般也叫Upload;
    2. From DS表示AP->Station,一般也叫Download

    这里,我们可以大致将DS看做AP,To/From是从AP的角度来考虑的。
    在这里插入图片描述
    4. Morefragments bit(1bit):这个功能类似与IP的更多片位。如果上层的封包经过MAC分段的处理,最后一个分段除外,其他片段均将此位置1

    5. Retrybit:重传帧位。任何重传的帧会将此bit置位1,以协助接收端剔除重复的帧

    6. Powermanagement bit:802.11网卡为了提高电池的使用时间,通常可以关闭网卡以节省电力。此位用来指定传送端在完成目前的基本帧交换之后是否进入省电模式,1代表工作站即将进入省电模式,而0则代表工作站一直保持清醒状态。基站发出去的帧该位必为0

    Duration/ID位(2Byte)

    Duration字段全称是Duration/ID字段,在协议中有三种用法:
    在这里插入图片描述

    1. Duration(NAV):用作NAV设置,其包含15位,所以大小是从0到2^15-1=32767(右边为高位)。当第15bit被设定为0时,duration/ID位会用来设定NAV,数值代表目前所进行的传输预计使用介质多少微秒
    2. CFP帧–免竞争期间所传送的帧第14bit为0,第15bit为1,其他位为0。因此此时duration/ID位为32768,这个值被解读为NAV。它让没有收到Beacon信标帧的STA知道这段时间是免竞争期间,以便将NAV更新为适当的数值,避免干扰到免竞争传输;
    3. PS-poll帧(Power Save省电-轮询):当14位和15为被设置为1的时候,此时Duration/ID就被认为是AID字段。这种用法一般出现在PS-Poll帧中。移动工作站STA可以关闭天线以达到省电的目的。休眠的工作站必须定期醒来。确保不至于丢失任何帧,从休眠状态醒来的工作站STA必须发送一个PS-poll帧,以便从基站取得以前暂存的帧。此外,醒来的工作站STA会在PS-poll帧中加入连接识别码(association ID,简称AID),以显示其所隶属的BSS,AID值介于1-2007(251 * 8 - 1 = 2007)之间,理论上的最大连接数

    Address(6Byte)

    1. 如果传送给实际介质的第一个 bit 为 0,该地址位代表单一工作站(单点传播[unicast]);
    2. 如果第一个 bit 为 1,该地址代表一组实际工作站,称为组播(多点传播[multicast])地址;
    3. 如果所有 bit 均为 1,该帧即属广播(broadcast)

    Address有如下五种类型:

    1. BSSID, 基本服务集标识符
    2. DA, 目的地址
    3. SA, 源地址
    4. RA, 接收端地址
    5. TA, 发送端地址

    一个 802.11 帧最多可以包含四个地址位。 这些位地址位均经过编号, 因为随着帧类型不同,这些位的作用也有所差异,由帧类型决定使用哪几个地址字段, 通常有三个, SA、DA和BSSID(常见的管理帧和数据帧都是用这三个)。具体方式如下:(当然具体的还是详细去看各个帧的具体结构)

    在这里插入图片描述
    例如,最典型的一个例子就是在WDS模式下,数据帧会有4个地址,RA,TA表示接收端和发送端,这两个地址用于无线传输途中来表示此跳的发送者和接受者;DA、SA是我们熟知的目的地址和源地址(和以太网中的一样)。
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述区分RA/DA & TA/SA
    STA1–>AP1–>AP2–>STA2。
    STA1:源地址SA;STA2:目的地址DA;
    STA1–>AP1:STA1是发送端TA,AP1是接收端RA。

    1. Address 1 代表帧接收端的地址RA。 在某些情况下,接收端即为目的地,但不然如此。目的地是指负责处理帧中网络层封包的工作站。 而接收端则是负责将无线电解码为802.11 帧的工作站。如果Address 1 被设为广播或组播地址,则必须同时检查BSSID(基本服务组合识别码)。工作站只会应答来自同一个基本服务组合(basic service set,简称BSS)的广播或组播信息;至于来自其他不同BSS 者则加以忽略。
    2. Address 2 是发送端的地址TA,用来发送应答信息。在某些情况下,发送端即为源地址,但不然如此。源地址是指产生帧中网络层协议封包的工作站;而发送端则是负责将帧发送至无线链路。
    3. Address 3 位则是供基站与传输系统过滤之用,不过该位的用法,取决于所使用的网络类型。
    4. Address 4 一般不使用,只有在WDS(无线分布系统)中才会使用。

    Sequence Control顺序控制字段(2Byte)

    顺序控制位Sequence control由 4 个 bit 的 fragment number(片段编号)位以及 12 个 bit 的 sequence number(顺序编号)位所组成。
    在这里插入图片描述

    1. Sequence Number是每个帧的编号,计算方式是已传帧的计数器取4096 的模(modulo),数值范围是0-4095(2^12 = 4096),以1为步长递增。当帧被分段时,同一帧中不同分段的Sequence Number相同;
    2. Fragment Number是被分段的帧用于标识分段位置顺序的编号,数值范围是0—15,以 1为步长递增。fragment number(片段编号)在上层封包被切割处理时使用,第一个片段的编号为0。其后每个片段依序累加1,方便帧进行重组。所有帧片段都会具有相同的顺序编号,如果是重传帧,则顺序编号不会有任何改变。

    Frame Body(帧主体 0-2312Byte)

    Frame Body 称为数据位,负责在工作站之间传输上层数据(payload)。
    802.11帧最多可以传输2312个bit组的上层数据。
    在这里插入图片描述

    FCS(4Byte)

    1. 发送端对全部MAC包头和Frame Body内容进行CRC计算,计算结果即为FCS (Frame Check Sequence)值,接收端进行同样的计算。结果一致时,则接收端向发送端返回ACK;否则,丢弃帧。
    2. 在802.11网络上,通过完整性检验的帧还需接收端送出应答。例如,接收无误的数据帧必须得到正面应答,否则就必须重传
    3. 对于未能通过FCS检验的帧,802.11并未提供负面应答机制;在重传之前,工作站就必须等候应答超时。

    参考文章

    1. https://zhuanlan.zhihu.com/p/261369609
    2. https://blog.csdn.net/weixin_42353331/article/details/86527421
    3. https://blog.csdn.net/robertsong2004/article/details/42805803?utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.channel_param&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.channel_param
    4. https://www.cnblogs.com/diligenceday/p/7070821.html#_label0
    5. https://www.cnblogs.com/hunaiquan/p/5566534.html
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  • Zigbee MAC帧结构

    2012-07-30 01:07:00
    1.14.2.1 MAC帧结构IEEE 802.15.4定义了4种MAC帧结构:●信标帧●数据帧●应答帧●MAC命令帧Coordinator使用信标帧来发送信标,信标是用来同步同一个网络内所有设备的时钟的,数据帧是用来发送数据的,应答帧是在...

    1.14.2.1 MAC帧结构
    IEEE 802.15.4定义了4种MAC帧结构:
    ●信标帧
    ●数据帧
    ●应答帧
    ●MAC命令帧
    Coordinator使用信标帧来发送信标,信标是用来同步同一个网络内所有设备的时钟的,数据帧是用来发送数据的,应答帧是在成功的接收到一个帧后进行相应的应答的,MAC帧是用来发送MAC命令的。

    1.14.2.1.1 信标帧
    图1.12中显示了信标帧的结构,整个MAC帧被用作了PHY包中的一个payload,PHY payload的内容被称作PHY服务数据单元(PSDU)。
    在PHY数据包中,接收器使用帧开始位来进行同步,启动帧分隔符(SDF)表明了SHR的结束和PHR的开始。帧长度表明了PSDU中数据位的数量。
    MAC帧包含三个部分:MHR(MAC帧开始位),MAC payload(要发送的MAC数据),MFR(MAC帧结束位)。MHR帧控制部分包括定义了帧类型,寻址区域和其他控制标志的信息。序列号具体指定了信标序列号(BSN),寻址区域提供了源地址和目的地址,辅助安全性开始位(Auxiliary HDR)是可选的,它包含安全处理过程所需的信息。
    MAC payload是由NWK层提供的,超级帧是由两个信标帧绑定的帧。超级帧可以被选择性的用在beacon-enabled网络中,它有助于定义GTS(保证时隙)。
    <IGNORE_JS_OP>t112.jpg

    2011-10-1 21:13:41 上传
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    MAC payload中的GTS决定了一个GTS是否被用于收发。
    信标帧不仅被用于同步网络中的设备,还被用来让网络中的特定设备知道在coordinator中有数据在等待这个设备。设备会自己进行判断然后与coordinator联系并申请让其发送数据到该设备,这叫做间接传输。MAC payload中的等待地址包含在coordinator中有数据等待发送的设备的设备地址。每次设备接收一个信标,它都将检查等待地址区域来确定是否有数据在等待它。
    信标payload领域是一个可选的领域,它可被网络层使用,而且是伴随信标帧被发送的。接收器使用帧检查序列(FCS)区域来检测接收帧中任何可能的错误,关于帧格式的更详细信息在第三章中有说明。

    1.14.2.1.2 数据帧
    图1.13展示了MAC数据帧。数据payload由NWK层提供。MAC payload中的数据被称作MAC服务数据单元(MSDU)。除了超级帧,GTS和等待地址区域没有呈现在MAC数据帧中之外,该帧中的领域和信标帧相似。MAC数据帧被称作MAC协议数据单元(MPDU)并且变成了PHY payload。

    1.14.2.1.3 应答帧
    图1.14显示了MAC应答帧,这是最简单的MAC帧格式且不带任何MAC payload。应答帧是由一个设备发向另一个来确认成功发送一个数据包的。
    <IGNORE_JS_OP>t113.jpg

    2011-10-1 21:14:31 上传
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    1.14.2.1.4 命令帧
    MAC命令使用MAC命令帧来发送,例如请求与一个网络建立连接或解除连接的命令(见图1.15)。命令类型域决定了命令的类型(例如,建立连接请求或数据请求)。命令payload包含命令本身,整个MAC命令帧作为PSDU被放在PHY payload。

     

    [转自:http://bbs.feibit.com]

    转载于:https://www.cnblogs.com/ac-carrot/archive/2012/07/30/2614474.html

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  • 以太网MAC帧格式

    万次阅读 2013-10-17 00:57:01
    常用的以太网MAC帧格式有两种标准 : DIX Ethernet V2 标准 IEEE 的 802.3 标准 最常用的 MAC 帧是以太网V2的格式 类型字段 (2个字节):  用来标志上一层使用的是什么协议,以便把收到的MAC...
    常用的以太网MAC帧格式有两种标准 :

    DIX Ethernet V2
    标准
    IEEE 的 802.3 标准


    最常用的 MAC 帧是以太网V2的格式


    类型字段 (2个字节):

                                   用来标志上一层使用的是什么协议,以便把收到的MAC帧的数据上交给上一层的这个协议

    数据字段 (46-1500):

                           正式名称是MAC客户数据字段最小长度64 字节-18字节的首部和尾部 = 数据字段的最小长度 

    FCS字段 (4 字节): 

                         当数据字段的长度小于 46 字节时,应在数据字段的后面加入整数字节的填充字段,以保证以太网的MAC帧长不小于64 字节

    在帧的前面插入的 8 字节中的第一个字段共 7 个字节,是前同步码,用来迅速实现 MAC帧的比特同步。第二个字段是帧开始定界符,表示后面的信息就是MAC帧


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  • MAC帧格式

    2019-05-21 13:30:00
    以太网中的MAC帧格式为:前导码(7字节):使接收器建立比特同步起始定界符SFD(1字节):指示一帧的开始目的地址DA(6字节):指出要接收该帧的工作站源地址SA(6字节):指示发送该帧的工作站地址。数据字段长度...

    以太网中的MAC帧的格式为:
    前导码(7字节):使接收器建立比特同步
    起始定界符SFD(1字节):指示一帧的开始
    目的地址DA(6字节):指出要接收该帧的工作站
    源地址SA(6字节):指示发送该帧的工作站地址。
    数据字段长度长度(2字节):指示其后的逻辑链路控制(LLC)数据字节的长度
    逻辑链路控制帧LLC:携带的用户数据
    填充字段PAD:以保证帧有足够长度来适应碰撞检测的需要
    帧校验序列FCS(4字节):采用循环冗余校验码(CRC)用于检验帧在传输过程中有无差错

    转载于:https://www.cnblogs.com/ruis0/p/10899285.html

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    千次阅读 2016-10-18 10:48:41
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    万次阅读 2017-02-23 20:36:56
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