802.11網(wǎng)絡(luò)協(xié)議技術(shù)中TO DS與From DSbit介紹

Frame Control 位

所有幀的開頭均是長度兩個元組的 Frame Control （幀控制）位，如圖 1-10 所示。Frame Control 位包括以下次位：

Protocol 位

協(xié)議版本位由兩個 bit構(gòu)成，用以顯示該幀所使用的 MAC版本。目前，802.11 MAC 只有一個版本；它的協(xié)議編號為 0 。未來IEEE 如果推出不同于原始規(guī)格的 MAC版本，才會出現(xiàn)其他版本的編號。到目前為止，802.11 改版尚不需用到新的協(xié)議編號。

圖 1-10：Frame control 位

Type 與 Subtype 位

類型與次類型位用來指定所使用的幀類型。為了抵抗噪聲與提升可靠性，802.11 MAC 內(nèi)建了一些管理功能，有些功能之前已經(jīng)提過，如RTS/CTS與應(yīng)答。表1-1 顯示了 type 與subtype位跟幀類型的對應(yīng)關(guān)系。

如表1-1 所示，最高效 bit會最先出現(xiàn)，恰好與圖 1-10 相反。因此，Type次位是 frame control位的第三個 bit之后跟著第二個 bit（b3 b2 ），而 Subtype 次位則是第七個 bit之后跟著第六、第五以及第四個 bit（b7 b6 b5 b4）。

表1 表 1-1：Type與Subtype 位的值與名稱：

表1 表 1-1：控制幀Type與Subtype 位的值與名稱

表1 表 1-1：數(shù)據(jù)幀Type與Subtype 位的值與名稱

表1 表 1-1：管理幀Type與Subtype 位的值與名稱

TO DS與From DSbit

這兩個bit用來指示幀的目的地是否為傳輸系統(tǒng)。在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)里，每個幀都會設(shè)定其中一個DS bit 。你可以根據(jù)表 1-2 來解讀這兩個 bit。

表2 表 1-2 ：To DS 與From DSbit所代表意義：

More fragments bit

此bit的功能類似 IP 的More fragmentsbit。若較上層的封包經(jīng)過 MAC分段處理，最后一個片段除外，其他片段均會將此 bit設(shè)定為 1 。大型的數(shù)據(jù)幀以及某些管理幀可能需要加以分段；除此之外的其他幀則會將此 bit設(shè)定為0 。實際上，大多數(shù)數(shù)據(jù)幀均會以最大的以太網(wǎng)長度進行傳送，不過幀分段并不常用。

Retry bit

有時候可能需要重傳幀。任何重傳的幀會將此 bit設(shè)定為 1 ，以協(xié)助接收端剔除重復(fù)的幀。

Power management bit

802.11網(wǎng)卡通常以 PC Card 的型式出現(xiàn)，主要用于以電池供電的膝上型或手持式電腦。為了提高電池的使用時間，通?？梢躁P(guān)閉網(wǎng)卡以節(jié)省電力。此 bit用來指出傳送端在完成目前的基本幀交換之后是否進入省電模式。1 代表工作站即將進入省電模式，而 0 則代表工作站會一直保持在清醒狀態(tài)?；颈仨毿惺挂幌盗兄匾墓芾砉δ?，所以不允許進入省電模式，因此基站所傳送的幀中，此 bit必然為 0 。

More data bit

為了服務(wù)處于省電模式的工作站，基站會將這些由“傳輸系統(tǒng)”接收而來的幀加以暫存?；救绻O(shè)定此 bit，即代表至少有一個幀待傳給休眠中的工作站。

Protected Frame bit

相對于有線網(wǎng)絡(luò)，無線傳輸本質(zhì)上就比較容易遭受攔截。如果幀受到鏈路層安全協(xié)議的保護，此bit會被設(shè)定為 1 ，而且該幀會略有不同。之前，Protected Frame bit 被稱為 WEP bit。

Orderbit

幀與幀片段可依序傳送，不過發(fā)送端與接收端的 MAC必須付出額外的代價。一旦進行“嚴(yán)格依序”傳送，此 bit被設(shè)定為 1。

1.3.8 Duration/ID 位

Duration/ID 位緊跟在frame control 位之后。此位有許多功用，有三種可能的形式，如圖1-11 所示。

圖 1-11：Duration/ID 位

1.3.8.1 Duration ：設(shè)定NAV

當(dāng)?shù)?5個bit被設(shè)定為0 時，Duration/ID 位就會被用來設(shè)定 NAV。此數(shù)值代表目前所進行的傳輸預(yù)計使用介質(zhì)多少微秒。工作站必須監(jiān)視所收到的任何幀頭，并據(jù)以更新 NAV。任何超出預(yù)計使用介質(zhì)時間的數(shù)值均會更新 NAV，同時阻止其他工作站訪問介質(zhì)。

1.3.8.2 免競爭期間所傳送的幀

在免競爭期間（contention-free period ，簡稱 CFP），第 14個bit為0 而第15個bit為1。其他所有bit均為0 ，因此 duration/ID 位的值為 32768 。這個數(shù)值被解讀為 NAV。它讓沒有收到Beacon（信標(biāo)）幀『注』的任何工作站，得以公告免競爭期間，以便將 NAV更新為適當(dāng)?shù)臄?shù)值，避免干擾到免競爭傳輸。

注 Beacon 幀是管理幀的次類型（subtype），因此字首以大寫表示。

1.3.8.3 PS-Poll幀

在PS-Poll（省電模式－輪詢）幀中，第 14與第 15個bit會被同時設(shè)定為1。移動式工作站可以關(guān)閉天線以達(dá)到省電目的。休眠中的工作站必須定期醒來。為確保不致丟失任何幀，從休眠狀態(tài)醒來的工作站必須送出一個 PS-Poll幀，以便從基站取得之前暫存的任何幀。此外，醒來的工作站會在 PS-Poll 幀中加入連接識別碼（association ID，簡稱 AID），以顯示其所隸屬的BSS 。AID 包含在 PS-Poll幀中，其值介于 1-2,007。而介于 2,008-16,383 的值目前保留并未使用。

1.3.9 Address 位

一個802.11幀最多可以包含四個地址位。這些位地址位均經(jīng)過編號，因為隨著幀類型不同，這些位的作用也有所差異?；旧?，Address 1 代表接收端，Address 2 代表傳送端，Address 3 位被接收端拿來過慮地址。舉例而言，在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)里，第三個地址位會被接收端用來判定該幀是否屬于其所連接網(wǎng)絡(luò)?！鹤ⅰ?/p>

注 ：802.11 規(guī)定工作站應(yīng)該忽略那些不屬于相同 BSSID 的幀，不過大多數(shù)產(chǎn)品并未正確實現(xiàn) BSSID 過慮功能，還是會將接收到的所有幀傳給上層協(xié)議。

802.11所使用的定位模式，乃是依循其他 IEEE 802 網(wǎng)絡(luò)所使用的格式，包括以太網(wǎng)。地址位本身的長度有 48個bit。如果傳送給實際介質(zhì)的第一個 bit為0，該地址位代表單一工作站（單點傳播[unicast] ）。如果第一個 bit為1 ，該地址代表一組實際工作站，稱為組播（多點傳播[multicast] ）地址。如果所有 bit均為1 ，該幀即屬廣播（broadcast），因此會傳送給連接至無線介質(zhì)的所有工作站。

這些長度 48個bit的地址位有各種不同的用途：

l 目的地址

和以太網(wǎng)一樣，目的地址（Destination address ）是長度 48個bit的IEEE MAC 識別，碼，代表最后的接收端，亦即負(fù)責(zé)將幀交付上層協(xié)議處理的工作站。

l 源地址

此為長度 48個bit的IEEE MAC 識別碼，代表傳輸?shù)膩碓?。每個幀只能來自單一工作站，因此Individual/Group bit 必然為0 ，代表來源地址（Source address ）為單一工作站。

l 接收端地址

此為長度 48個bit的IEEE MAC 識別碼，代表負(fù)責(zé)處理該幀的無線工作站。如果是無線工作站，接收端地址即為目的地址。如果幀的目的地址是與基站相連的以太網(wǎng)結(jié)點，接收端即為基站的無線界面，而目的地址可能是連接到以太網(wǎng)的一部路由器。

l 傳送端地址

此為長度 48個bit的IEEE MAC 識別碼，代表將幀傳送至無線介質(zhì)的無線界面。傳送端地址通常只用于無線橋接。

1.3.10 Basic Service Set ID (BSSID)

要在同一個區(qū)域劃分不同的局域網(wǎng)絡(luò)，可以為工作站指定所要使用的 BSS （基本服務(wù)集）。在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)里，BSSID （基本服務(wù)集標(biāo)識）即是基站無線界面所使用的 MAC地址。而對等（Ad hoc ）網(wǎng)絡(luò)則會產(chǎn)生一個隨機的 BSSID ，并將Universal/Localbit 設(shè)定為1，以防止與其他官方指定的MAC地址產(chǎn)生沖突。

要使用多少地址位，取決于幀類型。大部分的數(shù)據(jù)幀會用到三個位：來源、目的以及 BSSID 。數(shù)據(jù)幀中，地址位的編號與排列方式取決于幀的傳送路徑。大部分的傳輸只會用到三個地址，這解釋了為什么在幀格式中，四個地址位都有其中三個位相鄰的。

1.3.11 順序控制位

此位的長度為 16個bit，用來重組幀片段以及丟棄重復(fù)幀。它由4 個bit的fragment number（片段編號）位以及 12個bit的sequence number （順序編號）位所組成，如圖 1 －12所示?？刂茙词褂庙樞蚓幪?，因此并無sequence control 位。

圖 1-12：Sequence Control 位

當(dāng)上層幀交付 MAC傳送時，會被賦予一個 sequence number （順序編號）。此位的作用，相當(dāng)于已傳幀的計數(shù)器取 4096的模（modulo）。此計數(shù)器由 0 起算，MAC每處理一個上層封包就會累加 1。如果上層封包被切割處理，所有幀片段都會具有相同的順序編號。如果時重傳幀，則順序編號不會有任何改變。

幀片段之間的差異在于 fragment number （片段編號）。第一個片段的編號為 0 。其后每個片段依序累加 1 。重傳的片段會保有原來的 sequence number 協(xié)助重組。

具備QoS 延伸功能的工作站對 sequence control 位的解讀稍有不同，因為這類工作站必須同時維護多組傳送隊列。

1.3.12 幀主體

幀主體（Frame Boby ）亦稱為數(shù)據(jù)位，負(fù)責(zé)在工作站間傳送上層數(shù)據(jù)（payload）。在最初制定的規(guī)格中，802.11幀最多可以傳送 2304個bit組的上層數(shù)據(jù)。（實際上必須能夠容納更多的數(shù)據(jù)，以便將安全性與 QoS 相關(guān)標(biāo)頭納入）802.2 LLC 標(biāo)頭具有 8 個bit組，最多可以傳送2296 個bit組的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)。防止分段必須在協(xié)議層加以處理。在IP 網(wǎng)絡(luò)中，Path MTU Discovery（路徑最大傳輸單位查詢；RFC1191）將可避免大于 1500個bit組的幀傳遞。

802.11與其他鏈路層技術(shù)不同之處，表現(xiàn)在兩個比較顯著的方面。首先，在802.11幀中并無任何上層協(xié)議的標(biāo)記可供區(qū)別。上層協(xié)議是以額外標(biāo)頭 type 位加以標(biāo)記，同時將其作為 802.11所承載數(shù)據(jù)的開始。其次，802.11通常不會將幀填補至最小長度。802.11所使用的幀并不大，隨著芯片與電子技術(shù)的進展，目前已經(jīng)沒有填補的必要。

1.3.13 幀檢驗序列（FCS ）

和以太網(wǎng)一樣，802.11幀也是以幀檢驗序列（frame check sequence ，簡稱 FCS ）作為結(jié)束。FCS 通常被視為循環(huán)冗余碼（cyclic redundancy check,簡稱 CRC），因為底層的數(shù)學(xué)運算相同。FCS 讓工作站得以檢查所收到的幀的完整性。FCS的計算范圍涵蓋 MAC標(biāo)頭里所有位以及幀主體。雖然 802.3 與802.11計算 FCS 的方法相同，不過 802.11所使用的 MAC 標(biāo)頭與802.3 的不同，因此基站必須重新計算 FCS 。

當(dāng)幀送至無線界面時，會先計算 FCS ，然后再由 RF或IR 鏈路傳送出去。接收端隨后會為所收到的幀計算 FCS ，然后與記錄在幀中的 FCS 做比較。如果兩者相符，該幀極有可能在傳輸過程中并未受損。

在以太網(wǎng)上，如果幀的FCS 有誤，則隨即予以丟棄，否則就會傳送給上層協(xié)議處理。在802.11網(wǎng)絡(luò)上，通過完整性檢驗的幀還需接收端送出應(yīng)答。例如，接收無誤的數(shù)據(jù)幀必須得到正面應(yīng)答，否則就必須重傳。對于未能通過 FCS 檢驗的幀，802.11并未提供負(fù)面應(yīng)答機制；在重傳之前，工作站就必須等候應(yīng)答超時。
編輯：hfy