一文匯總wifi的802.11協(xié)議中比較常見(jiàn)的知識(shí)點(diǎn)

本文對(duì)wifi的802.11協(xié)議中比較常見(jiàn)的知識(shí)做一個(gè)基本的總結(jié)和整理，便于后續(xù)的學(xué)習(xí)。因?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)中涉及術(shù)語(yǔ)很多，并且許多協(xié)議都是用英文描述，所以有些地方翻譯出來(lái)會(huì)有歧義，這種情況就直接英文來(lái)描述了。

一、基本概述

1、有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)

目前有線網(wǎng)絡(luò)中最著名的是以太網(wǎng)(Ethenet)，但是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WLAN是一個(gè)很有前景的發(fā)展領(lǐng)域，雖然可能不會(huì)完全取代以太網(wǎng)，但是它正擁有越來(lái)越多的用戶，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中最有前景的是Wifi。本文介紹無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)內(nèi)容。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)相比有線網(wǎng)絡(luò)，還是有許多的缺點(diǎn)的：

通信雙方因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)無(wú)線進(jìn)行通信，所以通信之前需要建立連接；而有線網(wǎng)絡(luò)就直接用線纜連接，不用這個(gè)過(guò)程了。

通信雙方通信方式是半雙工的通信方式；而有線網(wǎng)絡(luò)可以是全雙工。

通信時(shí)在網(wǎng)絡(luò)層以下出錯(cuò)的概率非常高，所以幀的重傳概率很大，需要在網(wǎng)絡(luò)層之下的協(xié)議添加重傳的機(jī)制（不能只依賴上面TCP/IP的延時(shí)等待重傳等開(kāi)銷來(lái)保證）；而有線網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)概率非常小，無(wú)需在網(wǎng)絡(luò)層有如此復(fù)雜的機(jī)制。

數(shù)據(jù)是在無(wú)線環(huán)境下進(jìn)行的，所以抓包非常容易，存在安全隱患。

因?yàn)槭瞻l(fā)無(wú)線信號(hào)，所以功耗較大，對(duì)電池來(lái)說(shuō)是一個(gè)考驗(yàn)。

相對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)吞吐量低，這一點(diǎn)正在逐步改善，802.11n協(xié)議可以達(dá)到600Mbps的吞吐量。

2、協(xié)議

Ethenet和Wifi采用的協(xié)議都屬于IEEE 802協(xié)議集。其中，Ethenet以802.3協(xié)議做為其網(wǎng)絡(luò)層以下的協(xié)議；而Wifi以802.11做為其網(wǎng)絡(luò)層以下的協(xié)議。無(wú)論是有線網(wǎng)絡(luò)，還是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)層以上的部分，基本一樣。

這里主要關(guān)注的是Wifi網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)的內(nèi)容。Wifi的802.11協(xié)議包含許多子部分。其中按照時(shí)間順序發(fā)展，主要有：

802.11a，1999年9月制定，工作在5gHZ的頻率范圍（頻段寬度325MHZ），最大傳輸速率54mbps，但當(dāng)時(shí)不是很流行，所以使用的不多。

802.11b，1999年9月制定，時(shí)間比802.11a稍晚，工作在2.4g的頻率范圍（頻段寬度83.5MHZ），最大傳輸速率11mbps。

802.11g，2003年6月制定，工作在2.4gHZ頻率范圍（頻段寬度83.5MHZ），最大傳輸速率54mbps。

802.11n，2009年才被IEEE批準(zhǔn)，在2.4gHZ和5gHZ均可工作，最大的傳輸速率為600mbps。

這些協(xié)議均為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的通信所需的基本協(xié)議，最新發(fā)展的，一般要比最初的有所改善。

另外值得注意的是，802.11n在MAC層上進(jìn)行了一些重要的改進(jìn)，所以導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能有了很大的提升例如：

因?yàn)閭鬏斔俾试诤艽蟮某潭壬先Q于Channel（信道）的ChannelWidth有多寬，而802.11n中采用了一種技術(shù)，可以在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)蓚€(gè)信道合并為一個(gè)，再進(jìn)行傳輸，極大地提高了傳輸速率（這又稱HT-40，high through）。

802.11n的MIMO（多輸入輸出）特性，使得兩對(duì)天線可以在同時(shí)同Channel上傳輸數(shù)據(jù)，而兩者卻能夠不相互干擾（采用了OFDM特殊的調(diào)制技術(shù)）

3、術(shù)語(yǔ)

講述之前，我們需要對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中一些常用的術(shù)語(yǔ)有所了解。這里先列出一些，后面描述中出現(xiàn)的新的術(shù)語(yǔ)，將會(huì)在描述中解釋。

? LAN：即局域網(wǎng)，是路由和主機(jī)組成的內(nèi)部局域網(wǎng)，一般為有線網(wǎng)絡(luò)。

? WAN：即廣域網(wǎng)，是外部一個(gè)更大的局域網(wǎng)。

? WLAN（Wireless LAN，即無(wú)線局域網(wǎng)）：前面我們說(shuō)過(guò)LAN是局域網(wǎng)，其實(shí)大多數(shù)指的是有線網(wǎng)絡(luò)中的局域網(wǎng)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的局域網(wǎng)，一般用WLAN。

? AP（Access point的簡(jiǎn)稱，即訪問(wèn)點(diǎn)，接入點(diǎn)）：是一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的特殊節(jié)點(diǎn)，通過(guò)這個(gè)節(jié)點(diǎn)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的其它類型節(jié)點(diǎn)可以和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)外部以及內(nèi)部進(jìn)行通信。這里，AP和無(wú)線路由都在一臺(tái)設(shè)備上（即Cisco E3000）。

? Station（工作站）：表示連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，這些設(shè)備通過(guò)AP，可以和內(nèi)部其它設(shè)備或者無(wú)線網(wǎng)絡(luò)外部通信。

? Assosiate：連接。如果一個(gè)Station想要加入到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，需要和這個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的AP關(guān)聯(lián)（即Assosiate）。

? SSID：用來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，后面會(huì)詳細(xì)介紹，我們這里只需了解，每個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)都有它自己的SSID。

? BSSID：用來(lái)標(biāo)識(shí)一個(gè)BSS，其格式和MAC地址一樣，是48位的地址格式。一般來(lái)說(shuō)，它就是所處的無(wú)線接入點(diǎn)的MAC地址。某種程度來(lái)說(shuō)，它的作用和SSID類似，但是SSID是網(wǎng)絡(luò)的名字，是給人看的，BSSID是給機(jī)器看的，BSSID類似MAC地址。

? BSS（Basic Service Set）：由一組相互通信的工作站組成，是802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基本組件。主要有兩種類型的IBSS和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)。IBSS又叫ADHOC，組網(wǎng)是臨時(shí)的，通信方式為Station<->Station，這里不關(guān)注這種組網(wǎng)方式；我們關(guān)注的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形網(wǎng)絡(luò)，其通信方式是Station<->AP<->Station，也就是所有無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備要想通信，都得經(jīng)過(guò)AP。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)形網(wǎng)絡(luò)中，最重要的兩類設(shè)備：AP和Station。

? DS（Distributed System）：即分布式系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)屬于802.11邏輯組件，負(fù)責(zé)將幀轉(zhuǎn)發(fā)至目的地址，802.11并未規(guī)定其技術(shù)細(xì)節(jié)，大多數(shù)商業(yè)產(chǎn)品以橋接引擎合分步式系統(tǒng)媒介共同構(gòu)成分布式系統(tǒng)。分步式系統(tǒng)是接入點(diǎn)之間轉(zhuǎn)發(fā)幀的骨干網(wǎng)絡(luò)，一般是以太網(wǎng)。其實(shí)，骨干網(wǎng)絡(luò)并不是分步系統(tǒng)的全部，而是其媒介。

主要有三點(diǎn)：骨干網(wǎng)（例如以太網(wǎng)）、橋接器（具有有線無(wú)線兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口的接入點(diǎn)包含它）、屬于骨干網(wǎng)上的接入點(diǎn)所管轄的基礎(chǔ)性網(wǎng)絡(luò)的station通信（和外界或者BSS內(nèi)部的station）必須經(jīng)過(guò)DS、而外部路由只知道station的mac地址，所以也需要通過(guò)分布式系統(tǒng)才能知道station的具體位置并且正確送到。分步式系統(tǒng)中的接入點(diǎn)之間必須相互傳遞與之關(guān)聯(lián)的工作站的信息，這樣整個(gè)分步式系統(tǒng)才能知道哪個(gè)station和哪個(gè)ap關(guān)聯(lián)，保證分步式系統(tǒng)正常工作（即轉(zhuǎn)達(dá)給正確的station）。

分步式系統(tǒng)也可以是使用無(wú)線媒介(WDS)，不一定一定是以太網(wǎng)?？傊?，分步式系統(tǒng)骨干網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）做為媒介，連接各個(gè)接入點(diǎn)，每個(gè)接入點(diǎn)與其內(nèi)的station可構(gòu)成BSS，各個(gè)接入點(diǎn)中的橋接控制器有到達(dá)骨干網(wǎng)絡(luò)和其內(nèi)部BSS無(wú)線網(wǎng)的接口（類似兩個(gè)MAC地址），station通信需要通過(guò)分布式系統(tǒng)。

二、實(shí)踐基礎(chǔ)

1、一些參數(shù)

MAC

MAC（即Medium/MediaAccess Control, 介質(zhì)訪問(wèn)控制），是數(shù)據(jù)鏈路層的一部分。MAC地址是燒錄在NetworkInterfaceCard(即網(wǎng)卡，簡(jiǎn)稱NIC)里的，它也叫硬件地址,是由48位（即bit，一字節(jié)為8位，即1byte=8bits)16進(jìn)制的數(shù)字組成。其中0-23位叫做組織唯一標(biāo)志符（organizationally unique，簡(jiǎn)稱OUI），是識(shí)別LAN（局域網(wǎng)）節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)（在有些抓包工具抓包的時(shí)候會(huì)將前三個(gè)字節(jié)映射成某種組織名稱的字符，也可以選擇不顯示這種映射）。24-47位是由廠家自己分配。

SSID

表示一個(gè)子網(wǎng)的名字，無(wú)線路由通過(guò)這個(gè)名字可以為其它設(shè)備標(biāo)識(shí)這個(gè)無(wú)線路由的子網(wǎng)。設(shè)備進(jìn)行掃描的時(shí)候，就會(huì)將相應(yīng)SSID掃描到，然后就能夠選擇相應(yīng)的SSID連接到相應(yīng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（當(dāng)然不掃描，理論上也可以直接指定自己事先已經(jīng)知道的ssid進(jìn)行連接）。SSID可以和其它的重復(fù)，這樣掃描的時(shí)候會(huì)看到兩個(gè)同樣SSID的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其實(shí)這一般用于將一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大的情況（畢竟無(wú)線路由器無(wú)線信號(hào)的覆蓋范圍是有線的）：當(dāng)想要擴(kuò)大一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（即SSID固定）的范圍的時(shí)候，可以給多個(gè)路由設(shè)置相同的SSID來(lái)達(dá)到這個(gè)目的。（這也是漫游的原理，漫游的時(shí)候，我們可以在遠(yuǎn)方或者本地都能夠打電話，也就是訪問(wèn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)）。

SSID和BSSID不一定一一對(duì)應(yīng)，一個(gè)BSSID在不同的Channel上面可能會(huì)對(duì)應(yīng)到多個(gè)SSID，但是它們?cè)谝粋€(gè)Channel是一一對(duì)應(yīng)的；另外，漫游的時(shí)候，雖然SSID不變，但是BSSID一定是會(huì)變化的。我們經(jīng)?？梢钥吹綄?shí)際數(shù)據(jù)包中的AP的MAC地址和BSSID只差幾位，其實(shí)實(shí)際設(shè)備的MAC地址可能只有一個(gè)，和BSSID沒(méi)什么對(duì)應(yīng)關(guān)系。在一個(gè)包含了路由功能和AP功能的無(wú)線路由器（Fat AP）上面，很可能是：路由器有兩個(gè)MAC地址，一個(gè)用于外網(wǎng)（WAN），一個(gè)用于內(nèi)網(wǎng)(WLAN和LAN)，一般路由器上面或者配置路由器的網(wǎng)頁(yè)上面只標(biāo)注外網(wǎng)的MAC地址；內(nèi)網(wǎng)的MAC地址和外網(wǎng)MAC地址一般只有幾位不同（甚至連續(xù)，也有些相差很多的例外）。

Band（頻率范圍）

一般ap可以支持5g或2.4g兩個(gè)頻率范圍段的無(wú)線信號(hào)。如果兩者同時(shí)可以設(shè)置，而不是互斥那么，這個(gè)路由器還能夠同時(shí)支持兩種頻段（頻段即Band），這相當(dāng)于這個(gè)ap可建立兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，它們采用不同的頻段（這類似收音機(jī)在長(zhǎng)波范圍內(nèi)收音和短波范圍內(nèi)收音）。

Channel（信道）

Channel是對(duì)頻段的進(jìn)一步劃分（將5G或者2.4G的頻段范圍再劃分為幾個(gè)小的頻段，每個(gè)頻段稱作一個(gè)Channel），有”5.18GHZ“，“Auto(DFS)”等等，處于不同傳輸信道上面的數(shù)據(jù)，如果信道覆蓋范圍沒(méi)有重疊，那么不會(huì)相互干擾。對(duì)于信道的使用，在國(guó)際上有所規(guī)定。其中有些信道是無(wú)需授權(quán)即可直接使用的（究竟是那個(gè)頻段的那個(gè)信道，依照各個(gè)國(guó)家而不同），無(wú)需授權(quán)使用的意思是，傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候（無(wú)論以哪種無(wú)線方式），可以讓設(shè)備收發(fā)的功率導(dǎo)致傳輸時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)入該信道的頻率并在該信道所在頻段寬度內(nèi)進(jìn)行傳輸；授權(quán)的使用的意思是，不允許傳輸時(shí)使用授權(quán)信道進(jìn)行，否則會(huì)違反規(guī)定，并且干擾該信道上其他數(shù)據(jù)的傳輸。另外，除了wifi，微波、紅外線、藍(lán)牙（使用802.15協(xié)議）的工作頻段也都有在2.4gHZ范圍內(nèi)的，所以，它們傳輸?shù)臅r(shí)候會(huì)對(duì)wifi傳輸造成干擾，因?yàn)閮烧咴诓煌膮f(xié)議下進(jìn)行通信，所以互相將對(duì)方傳輸?shù)男盘?hào)識(shí)別為噪聲。有時(shí)候配置AP的時(shí)候，Channel中有一個(gè)類似“Auto”的選項(xiàng)值，這表示打開(kāi)AP的時(shí)候，AP自己Scan周圍的環(huán)境，選擇一個(gè)干擾最小的Channel來(lái)進(jìn)行通信，當(dāng)選擇好了一個(gè)Channel的時(shí)候，一般就不會(huì)改變了。

Channel Width（信道寬度）

這里的Channel Width是信道的帶寬，有”20M HZ“、”40M HZ“等，它表示一個(gè)Channel片段的寬度（假設(shè)5g的頻段寬度總共為100M，平均劃分為互不干擾的10個(gè)Channel，那么每個(gè)Channel的Channel Width就為100M/10=10M，實(shí)際Channel并不一定是完全不重疊的）。這個(gè)參數(shù)可能依賴于一些其它的選項(xiàng)，例如不是802.11N的協(xié)議，就可能不會(huì)有40M HZ的Channel Width（N模式有一個(gè)特點(diǎn)就是可以把兩個(gè)Channel合并，通過(guò)提高ChannelWidth來(lái)提高吞吐量）。例如選擇了"20M HZ"這個(gè)Channel Width之后，后面再選擇一個(gè)“5.18GHZ”的Channel，則表示以5.18GHZ為中心的前"10M HZ"以及其后面的"10M HZ"頻帶范圍被占用。

至此可知，配置無(wú)線AP的時(shí)候，如果屋子里面有很多的AP(也就是無(wú)線路由接入點(diǎn)）的話，仔細(xì)設(shè)置它們的Channel Width和Channel可以保證它們相互之間的干擾（類似收音機(jī)里面的串臺(tái)）盡可能小。當(dāng)然，如果相互干擾了，那么Net Mode所指定的協(xié)議也會(huì)有相應(yīng)的處理方式讓他們之間進(jìn)行協(xié)調(diào)（例如讓誰(shuí)先通信誰(shuí)等一會(huì)再通信之類的），但是這樣網(wǎng)絡(luò)的性能就不如沒(méi)有干擾的時(shí)候好了。

Wireless Security（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全性）

這里主要涉及WEP、WPA、WPA2和RC4、TKIP、AES。

IEEE 802.11 所制定的是技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn) ,Wi-Fi 聯(lián)盟所制定的是商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn) , 而 Wi-Fi 所制定的商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)基本上也都符合 IEEE 所制定的技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)。WEP 是1999年9月通過(guò)的 IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)的一部分；WPA(Wi-Fi Protected Access) 事實(shí)上就是由 Wi-Fi 聯(lián)盟所制定的安全性標(biāo)準(zhǔn) , 這個(gè)商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)存在的目的就是為了要支持 IEEE 802.11i 這個(gè)以技術(shù)為導(dǎo)向的安全性標(biāo)準(zhǔn)；而 WPA2 其實(shí)就是 WPA 的第二個(gè)版本。直觀點(diǎn)說(shuō)，WEP是較老的認(rèn)證方法它有好幾個(gè)弱點(diǎn)，因此在2003年被WPA淘汰，WPA又在2004年由完整的 IEEE 802.11i 標(biāo)準(zhǔn)（又稱為 WPA2）所取代。

WEP（Wired Equivalent Privacy），采用名為RC4的RSA加密技術(shù)；WPA(Wi-Fi Protected Access) ，采用新的TKIP算法，TKIP算法保留了RC4所以也有其弱點(diǎn)，但是這個(gè)時(shí)候更好的CCMP還沒(méi)完成，所以先在WPA上用TKIP技術(shù)；WPA2是WPA的第2個(gè)版本，采用CCMP加密協(xié)定（在有些路由器等設(shè)備上設(shè)定加密協(xié)定或者加密算法的時(shí)候，可能會(huì)用類似AES之類的字眼替代CCMP）。所以WPA2+AES是安全性最強(qiáng)的。

另外，在有些無(wú)線網(wǎng)路設(shè)備的參數(shù)中會(huì)看到像 WPA-Enterprise / WPA2-Enterprise 以及 WPA-Personal / WPA2-Personal 的字眼 , 其實(shí) WPA-Enterprise / WPA2-Enterprise 就是 WPA / WPA2 ； WPA-Personal / WPA2-Personal 其實(shí)就是 WPA-PSK / WPA2-PSK, 也就是以 ”pre-share key” 或 ” passphrase” 的驗(yàn)證 (authentication) 模式來(lái)代替 IEEE 802.1X/EAP 的驗(yàn)證模式 ,PSK 模式下不須使用驗(yàn)證服務(wù)器 ( 例如 RADIUS Server), 所以特別適合家用或 SOHO 的使用者。

還有，wep是舊的加密方式，工作于802.11B/G模式下而802.11N草案并不支持此加密方式，所以如果802.11N的設(shè)備采用wep加密方式后，它也只會(huì)工作在802.11b/g模式下，N的性能發(fā)揮不出來(lái)。

實(shí)際中，在有些路由器上面，設(shè)置的時(shí)候，可能不是嚴(yán)格按照這個(gè)規(guī)定來(lái)設(shè)置的（例如設(shè)定了采用WPA方式，還可以選擇AES），但是大體一樣。

Region（區(qū)域）

一般在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的AP上都有一個(gè)參數(shù)，表明它是處于哪個(gè)Region（地區(qū)）。Station根據(jù)AP中設(shè)置的Region調(diào)整其相應(yīng)的發(fā)射功率以遵守該地區(qū)的規(guī)定。AP的調(diào)整過(guò)程一般都是手動(dòng)設(shè)定，設(shè)置好AP所處的Region之后，這些信息就會(huì)在AP發(fā)送的Beacon幀（后面會(huì)說(shuō)到）中包含了；通過(guò)這個(gè)AP連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上的Station，從Beacon幀中了解到這些Region信息，并且根據(jù)這些信息中的規(guī)定和AP進(jìn)行通信。如果AP開(kāi)始設(shè)置錯(cuò)了，那么Station和AP通信的時(shí)候，采用的將會(huì)是不符合Region規(guī)定的頻段，可能會(huì)對(duì)該Region中的其它傳輸網(wǎng)絡(luò)造成干擾，這應(yīng)當(dāng)是“非法”的。

Transmission Rate

設(shè)置傳輸速率。這里采用不同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議（802.11a，802.11b，802.11g等），那么可以設(shè)置的速率范圍有所不同，這里的速度是指理論的速度，實(shí)際中，由于各種干擾因素，傳輸?shù)乃俾士赡軙?huì)比設(shè)置的小。

一般而言，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于某種協(xié)議的性能進(jìn)行描述時(shí)，我們需要注意的是，描述時(shí)提到的傳輸速率（Datarate）和吞吐量（Throughput）是不同的。Datarate是理論上面最大數(shù)據(jù)傳輸速率，而Throughput是數(shù)據(jù)的實(shí)際最大吞吐量。因?yàn)閺S家以及傳輸時(shí)所使用的協(xié)議等各種因素造成的開(kāi)銷，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際吞吐量比理論吞吐量要小，一般實(shí)際最大吞吐為理論最大的50%左右（一個(gè)不太準(zhǔn)確但是相對(duì)直觀的估計(jì)：在網(wǎng)絡(luò)中，高清視頻所需的Throughput也就30mbps左右，網(wǎng)絡(luò)上一般的視頻也就4mbps左右）。

Qos（質(zhì)量保證）

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的QOS是質(zhì)量保證，大致的意思是，傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候，考慮各種因素（例如收費(fèi)策略，所處地區(qū)等），以一定的優(yōu)先級(jí)來(lái)保證傳輸?shù)奶囟ㄒ螅ㄒ话憔褪撬俣龋绻麕捵銐虻脑?，QOS反而不需要了。

RTS Threshold / CTS Protection Mode：

這里的RTS是Request-To-Send的簡(jiǎn)寫，CTS是Clear-To-Send的簡(jiǎn)寫。設(shè)置好RTS的閾值之后，如果超過(guò)這個(gè)閾值就會(huì)在發(fā)送信息之前先發(fā)送RTS，以減少干擾，相應(yīng)的CTS會(huì)回應(yīng)之前的RTS。一般都是AP發(fā)送CTS數(shù)據(jù)，而Station發(fā)送RTS數(shù)據(jù)。

這里對(duì)RTS和CTS做一個(gè)簡(jiǎn)單解釋：假設(shè)在同一個(gè)AP所覆蓋的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的兩個(gè)Station A和B，它們之間可能會(huì)因?yàn)榫嚯x的原因互相不可見(jiàn)（例如它們?cè)贏P網(wǎng)絡(luò)范圍的兩端，而這兩端的距離大于兩者的信號(hào)覆蓋范圍），但是AP卻知道它們是在自己的范圍內(nèi)。當(dāng)一個(gè)A想要在AP的網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的時(shí)候，必定要經(jīng)過(guò)AP轉(zhuǎn)發(fā)它的信息，由于A不知道B的存在，所以如果同時(shí)B也通過(guò)AP進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，那么會(huì)出現(xiàn)AP同時(shí)收到A、B兩個(gè)Station的通信請(qǐng)求，而這在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中是不允許的（無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，同一時(shí)刻不能有多個(gè)人傳輸數(shù)據(jù)）。在這種情況下，B和A互相干擾了對(duì)方的通信，但是卻互相不可見(jiàn)（不可見(jiàn)的節(jié)點(diǎn)互相被稱作隱藏節(jié)點(diǎn)）。如果在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，這樣的隱藏節(jié)點(diǎn)很多，那么勢(shì)必會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的性能（因?yàn)閿?shù)據(jù)一旦發(fā)送失敗，就要重傳，隱藏節(jié)點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致重傳的機(jī)率增大）。這個(gè)時(shí)候，可采用RTS和CTS機(jī)制。即：在A想要通信的時(shí)候，先廣播發(fā)送RTS給AP，告訴AP“它想要通信”，同時(shí)接受到RTS的別的Station（它們對(duì)發(fā)送RTS的Station而言可見(jiàn)）會(huì)知道A將要發(fā)送數(shù)據(jù)，于是它們不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)以免干擾A；AP收到RTS之后，會(huì)廣播發(fā)送CTS，告訴所有在AP范圍內(nèi)的Station（包括對(duì)A而言的隱藏節(jié)點(diǎn)B）”A將要通信（同時(shí)也相當(dāng)于告訴A，A可以無(wú)干擾的發(fā)送信息了）”，這樣對(duì)A而言的隱藏節(jié)點(diǎn)B也知道有一個(gè)A的存在并且要發(fā)送信息了，于是B就不會(huì)干擾A了。 這里，A和B兩者可以在不同的網(wǎng)絡(luò)上，也就是說(shuō)，不同網(wǎng)絡(luò)的工作站之間也可以通過(guò)RTS/CTS來(lái)清除相互的干擾。

Beacon Interval：

表示無(wú)線路由定期廣播其SSID的時(shí)間間隔。這個(gè)一般不會(huì)特別設(shè)置，就采用默認(rèn)值即可。如果不廣播了，那么Station端掃描的時(shí)候可能會(huì)發(fā)現(xiàn)不定期廣播的AP對(duì)應(yīng)的SSID的網(wǎng)絡(luò)不見(jiàn)了，所以可能會(huì)斷開(kāi)連接。這里定期廣播，表示AP會(huì)定時(shí)向其范圍內(nèi)廣播SSID的信息，以表示AP的存在，這樣Station進(jìn)入一個(gè)區(qū)域之后，就能夠通過(guò)掃描知道這個(gè)區(qū)域是否有AP的存在。當(dāng)然，除了AP廣播SSID以告知其無(wú)線網(wǎng)絡(luò)存在之外，Station也可主動(dòng)廣播探尋包，在其能夠覆蓋的范圍內(nèi)詢問(wèn)是否有AP存在（即我們通常所說(shuō)的掃描尋找接入點(diǎn)）。

DTIM Interval：

DTIM/TIM表示告訴Station，AP在為Station做package buffer（例如Station睡眠的時(shí)候）的緩存時(shí)間。為了節(jié)省電池使用時(shí)間，處于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的Station可能會(huì)在一定時(shí)間之后自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)。這個(gè)時(shí)候，AP會(huì)為這個(gè)Station緩存發(fā)送給它的數(shù)據(jù)，而處于休眠狀態(tài)的Station只會(huì)在一定時(shí)間間隔內(nèi)給AP發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀，以確認(rèn)是否有發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)存在。例如，當(dāng)我們?cè)谥鳈C(jī)上ping另外一臺(tái)睡眠的機(jī)器的時(shí)候，收到另外一臺(tái)機(jī)器響應(yīng)的時(shí)間，要比它不睡眠的時(shí)候響應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)很多。

Fragmentation Threshold：

表示一個(gè)package的分片閾值。我們可以設(shè)置分片大小，當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包超過(guò)這個(gè)閾值之后，802.11協(xié)議會(huì)自動(dòng)對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)包進(jìn)行分割。如果設(shè)置的這個(gè)分片值越小，那么整個(gè)數(shù)據(jù)包越容易傳輸成功（因?yàn)槿绻鲥e(cuò)，那么只需要傳送一個(gè)片段而不是整個(gè)包，無(wú)線wifi網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率比有線的以太網(wǎng)要大的多的多），當(dāng)然開(kāi)銷也越大（因?yàn)樾枰~外的信息標(biāo)記每個(gè)分片，以及各個(gè)分片傳輸成功之后涉及到的重組問(wèn)題）。

2、抓包

一般來(lái)說(shuō)，我們的機(jī)器上面的軟件抓取無(wú)線網(wǎng)卡上面的包的時(shí)候，其實(shí)這些包的目標(biāo)地址都是這個(gè)機(jī)器的無(wú)線網(wǎng)卡，因?yàn)椴皇前l(fā)給這個(gè)機(jī)器無(wú)線網(wǎng)卡的包都被網(wǎng)卡過(guò)濾了。所以如果我們想要抓取所處無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下所有的包的時(shí)候，需要給機(jī)器配備一種特殊的設(shè)備（sniffer就是嗅探器），然后再通過(guò)抓包工具抓取并分析。有一個(gè)硬件設(shè)備叫做AirPcap，就是做這個(gè)用的，大有幾百到上千美金，它可以同時(shí)做為嗅探器或者無(wú)線網(wǎng)卡使用，不過(guò)做為嗅探器的時(shí)候，會(huì)抓取所有經(jīng)過(guò)它的包。這個(gè)工具目前只有Windows上面的驅(qū)動(dòng)，所以使用這個(gè)工具，只能在Windows上面，配合Wireshark抓包軟件進(jìn)行抓包。

這里假設(shè)采用AirPcap嗅探，Wireshark軟件抓包（其它抓包軟件，例如linux下面的tcpdump等分析類似）。不用圖形方式詳細(xì)展示具體的抓包過(guò)程以及分析方法了，主要說(shuō)一下抓包（這里的包實(shí)際主要指的是網(wǎng)絡(luò)層以下的包，更常見(jiàn)的稱呼應(yīng)該是數(shù)據(jù)幀）時(shí)候需要注意的問(wèn)題。

Wireshark展示包的時(shí)候，大致都是按照協(xié)議規(guī)定的字段展示，也些地方按照它自己特定的方式展示。因?yàn)檫@里著重講述一些抓包時(shí)注意的基本原理上面的東西，所以不會(huì)對(duì)此進(jìn)行過(guò)多闡述。大致就是：Wireshark軟件中，對(duì)包展示的時(shí)候，按照協(xié)議規(guī)定的字段分別用Header和Body兩個(gè)部分展示；另外，在Header之前還有兩個(gè)部分是Wireshark為方便用戶而展示的包的大小、時(shí)間等全局信息（例如見(jiàn)過(guò)表示這個(gè)包在B和G mode中的Channel 1時(shí)，用"BG1"表示）。所以，其實(shí)我們分析的時(shí)候，實(shí)際應(yīng)該按照后面的Header和Body兩個(gè)部分進(jìn)行。 后面將基于以上所述，進(jìn)行進(jìn)一步的講解。

抓包的時(shí)候，需要首先確認(rèn)這個(gè)包是否是完整、正確的包。只要是校驗(yàn)位（checksum）不對(duì)的，就是錯(cuò)誤的包，也無(wú)法確定接收的時(shí)候那里出了差錯(cuò)，所以這個(gè)包是應(yīng)該忽略的，幾乎沒(méi)有分析的價(jià)值。另外，抓包的時(shí)候，由于干擾等原因，抓取的內(nèi)容可能不是在實(shí)際傳輸所處的Channel上的包（例如在Channel 1上面嗅探，卻嗅探到了Channel 2上的包）。

抓取授權(quán)階段的包，需要注意實(shí)際的授權(quán)是在后面進(jìn)行的。Authentication的時(shí)候，開(kāi)始階段實(shí)際是Open的（即無(wú)授權(quán)），也就是說(shuō)，開(kāi)始實(shí)際已經(jīng)建立好了連接，所以我們?cè)谧グ臅r(shí)候，開(kāi)始看到的一般都是通過(guò)驗(yàn)證，但是在后面緊接著采用了類似802.11x等安全加強(qiáng)的協(xié)議，來(lái)進(jìn)行再次鑒權(quán)認(rèn)證，如果這里無(wú)法通過(guò)則立即將已經(jīng)建立的Association斷開(kāi)。這樣的機(jī)制，是因?yàn)樵瓉?lái)的802.11沒(méi)有充分考慮安全才會(huì)這樣的，這樣也兼容了以前的802.11。

抓取的包的數(shù)據(jù)，要注意這個(gè)包是否是被加過(guò)密的。根據(jù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的描述，包中如果有dataprotected字段，則表示這個(gè)數(shù)據(jù)本身是被加了密的，不知道這個(gè)數(shù)據(jù)具體是什么，當(dāng)然，如果有密碼，wireshark也有一個(gè)可以按照這個(gè)密碼解密的工具，有時(shí)候不好用。這里所說(shuō)的數(shù)據(jù)加密和網(wǎng)絡(luò)的加密不一樣，可能訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)本身是需要密碼（網(wǎng)絡(luò)是security的），而數(shù)據(jù)本身沒(méi)有crpted（加密）。對(duì)于一個(gè)加了密的數(shù)據(jù)包，我們一般看不出來(lái)這個(gè)包到底是做什么用的或者什么類型的等等。

抓包的時(shí)候，要注意包中指示的源和目的地址以及包的序號(hào)。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中通信的時(shí)候，我們抓包的時(shí)候可能會(huì)看到被抓取的包對(duì)應(yīng)AP的MAC地址是不存在的，其實(shí)抓包時(shí)AP的MAC是BSSID，它和實(shí)際標(biāo)注的MAC地址不一定一樣（但是一般都差不多，也就是之后最后面的幾位不一樣）。有時(shí)候，我們看到抓取的包中的MAC地址有許多只相差幾位，那么可能它們都屬于一個(gè)設(shè)備（因?yàn)殡m然設(shè)備可能只標(biāo)注了一個(gè)網(wǎng)卡的MAC地址，但是它卻“虛擬”出或者實(shí)際有多個(gè)MAC地址），所以當(dāng)我們看到包中對(duì)應(yīng)兩個(gè)AP的MAC地址幾乎一樣的時(shí)候，一般來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)MAC地址很可能就是一個(gè)設(shè)備的。還有在抓包的時(shí)候，一個(gè)地址上面的包的sequence（序號(hào)）是連續(xù)的，除非丟包了導(dǎo)致重復(fù)或者缺失。如果一個(gè)設(shè)備虛擬出來(lái)兩個(gè)地址，那么也可能由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)什么處理，導(dǎo)致這兩個(gè)地址上面的包共同起來(lái)是連續(xù)的（如前所述，這兩個(gè)地址和MAC很接近，應(yīng)該是BSSID）。

抓取的數(shù)據(jù)幀如果是廣播幀則不需要確認(rèn)（ACK），如果是單播幀，則一般需要確認(rèn)（ACK）。例如，Probe幀是廣播幀，所以它無(wú)對(duì)應(yīng)的ACK確認(rèn)幀，對(duì)Probe的回復(fù)則叫做Probe Response；注意ACK幀本身用于確認(rèn)，是單播的，但是它本身卻不需要再被確認(rèn)了。從包中的目的MAC地址中，可以看出這個(gè)包是廣播／多播幀還是單播幀。MAC第一個(gè)字節(jié)的第一個(gè)位是1，表示組播，前兩位是1表示廣播，第一個(gè)字節(jié)第一個(gè)位是0表示單播。這里注意，MAC不是值，而是一個(gè)Pattern，所以沒(méi)有Endian之說(shuō)，也沒(méi)有那個(gè)位高，那個(gè)MAC大之說(shuō)。例如：“a8:27:26:....:b7”，這里第一個(gè)字節(jié)就是a8（10101000），其第一個(gè)字節(jié)的第一位就是8的最“右”位，即“0”，所以它的第一個(gè)字節(jié)的第一個(gè)位是0，是一個(gè)單播地址。其實(shí)，這里涉及到大端小端問(wèn)題，后面也會(huì)講到，總之，以太網(wǎng)線路上按“Big Endian”字節(jié)序傳送報(bào)文（也就是最高字節(jié)先傳送），而比特序是”Little Endian”（也就是字節(jié)內(nèi)最低位先傳送）所以，一個(gè)十六進(jìn)制表示法表示的MAC地址01-80-C2-00-00-00，傳送時(shí)的bit順序就是：1000 0000 0000 0001 0100 0011 0000 0000 0000 0000 0000 0000。

使用Wire Shark在抓包或者顯示包的時(shí)候，都可以設(shè)置過(guò)濾器（filter）。抓包時(shí)候設(shè)置的過(guò)濾器叫做capture filter，它是用BPF（berkerley package filter）這個(gè)比較通用的語(yǔ)言來(lái)描述（注意這不是Wireshark專用的filter語(yǔ)言，而是一個(gè)通用的語(yǔ)言）。但是抓包期間的過(guò)濾，有時(shí)候不準(zhǔn)，所以我們一般先將所有的包抓取下來(lái)，然后用WireShark中顯示的過(guò)濾器（即view filter）來(lái)顯示我們關(guān)注的包，這里我們可以用macro來(lái)定義比較復(fù)雜的顯示過(guò)濾條件。保存的時(shí)候，可以用按照顯示過(guò)濾還是抓取過(guò)濾的方式保存內(nèi)容。

盡量不要抓取Channel Width為40MHZ的Channel上的幀。我們還需要注意的是，使用Sniffer抓取無(wú)線網(wǎng)絡(luò)包的時(shí)候，AirPcap無(wú)法正常抓取40MHZ Channel Width的包，或者說(shuō)對(duì)抓取這個(gè)Channel Width上面的包支持不好。如果非要抓取40MHZ Channel Width的包，那么就在40或者36號(hào)Channel上面進(jìn)行抓取，并在Wireshark上面設(shè)置“channel=36，offset+1”（平時(shí)offset都是0），這樣能夠抓取 Channel Width為40MHZ的包（但是，其他Channel上面的40mHZ的包還是無(wú)法抓取），這是由AirPcap內(nèi)部的芯片固件的問(wèn)題決定的（估計(jì)broad com芯片公司也不愿花過(guò)多的精力來(lái)支持這個(gè)很少有人用的抓包工具的這個(gè)功能）。

另外，假設(shè)一個(gè)無(wú)線工作站是基于Android系統(tǒng)的（例如智能手機(jī)或者平板電子書(shū)）那么我們可以利用“wpa_cli status”命令來(lái)可以查看當(dāng)前設(shè)備的連接的SSID，BSSID，MAC，IP等信息，（這里“cli”=“command line interface”)。 還有更“復(fù)雜”的命令“wc”和“wl”，其中wc是比較上層的命令，wl是下層的命令（是基于芯片是否支持的，例如wl在broadcom芯片上支持，但是在ti上面就沒(méi)有了）。

三、一些原理

1、常見(jiàn)的幀

在802.11中的幀有三種類型：管理幀（Management Frame，例如Beacon幀、Association幀）、控制幀（Control Frame，例如RTS幀、CTS幀、ACK幀）、數(shù)據(jù)幀（Data Frame，承載數(shù)據(jù)的載體，其中的DS字段用來(lái)標(biāo)識(shí)方向很重要）。幀頭部中的類型字段中會(huì)標(biāo)識(shí)出該幀屬于哪個(gè)字段。

? ACK幀

單播(unicast)幀都需要用ACK來(lái)確認(rèn)，ACK本身不是廣播幀，ACK在MAC上是unicast的，幀中有receive地址字段（用來(lái)標(biāo)識(shí)是對(duì)誰(shuí)的確認(rèn)），但是它卻不需要再確認(rèn)了。ACK只有接收地址（receive）而無(wú)源地址（src）和序號(hào)（sequence），因?yàn)榘l(fā)送和接受是一個(gè)整體，發(fā)送之后，其他人（除了這個(gè)發(fā)送的接受者）都不會(huì)再發(fā)送數(shù)據(jù)了（無(wú)線協(xié)議中的沖突避免機(jī)制），所以接受者會(huì)發(fā)送一個(gè)沒(méi)有src的ack幀給receiver，而接收ACK的一端會(huì)根據(jù)這個(gè)知道它收到了一個(gè)ACK幀（其實(shí)根據(jù)協(xié)議，應(yīng)當(dāng)把發(fā)送單播幀和收到它相應(yīng)的ACK看作一個(gè)原子的不可分割的整體，表示一次成功的通信）。

? Beacon幀

Beacon幀定時(shí)廣播發(fā)送，主要用來(lái)通知網(wǎng)絡(luò)AP的存在性。Station和AP建立Association的時(shí)候，也需要用到Beacon。Station可以通過(guò)Scan來(lái)掃描到Beacon，從而得知AP的存在，也可以在掃描的時(shí)候通過(guò)主動(dòng)發(fā)送Probe來(lái)探尋AP是否存在。也就是說(shuō)，建立Association的時(shí)候有主動(dòng)的掃描或者被動(dòng)的掃描兩種方式。另外，Beacon還包含了關(guān)于Power Save、以及地區(qū)等信息。

? Association幀

通常Association幀都有Probe Request和相應(yīng)的Probe Response。Association的Request中有其所需要的Channel以及Data Rate等狀態(tài)，以便讓AP決定是否讓它與自己建立Association。而關(guān)聯(lián)是否成功，主要是看Response中的Status code是否為Success。

? Data幀

Data Frame具有方向，這個(gè)方向用DS（分布式系統(tǒng)）字段來(lái)標(biāo)識(shí)，以區(qū)分不同類型幀中關(guān)于地址的解析方式；其它的類型Frame例如Control Frame或者管理幀中，這個(gè)字段是全零。這個(gè)字段用兩位表示，這兩個(gè)位的含義分別表示“To Ds”和“From Ds”，大致含義如下：

To DS：表示Station->AP，一般也叫Upload。

From DS表示AP->Station，一般也叫Download。

這里，我們可以大致將DS看做AP，To/From是從AP的角度來(lái)考慮的。To DS就是讓AP干活。另外Data Frame中還有一個(gè)比較重要的字段就是Sequence，表示幀的序號(hào)。重傳幀序號(hào)一樣，但是多了一個(gè)Retry的字段表示該幀是重傳的。

為了便于理解，這里再次詳細(xì)解釋一下DS字段的含義：

To DS=0,From DS=0:表示Station之間的AD Hoc類似的通信，或者控制偵、管理偵。

To DS=0,From DS=1:Station接收的偵。

To DS=1,From DS = 0:Station發(fā)送的偵。

To DS=1,From DS = 1:無(wú)線橋接器上的數(shù)據(jù)偵。

這里，我們主要關(guān)注To DS和From DS分別是01和10的情況，DS雖然大致等于AP但是它不是AP，它其實(shí)是一個(gè)系統(tǒng)，從Station的角度來(lái)看，比較容易理解。并且To DS和From DS一定是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上面數(shù)據(jù)偵才有的字段。

2、幀和大端小端

Ethernet和802.11都是按照Little Endian的方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，而MAC層傳輸?shù)臅r(shí)候，是采用Little Endian的方式，一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的傳輸?shù)?，前面的低位字?jié)先傳輸，后面的高位字節(jié)后傳輸（傳輸單位不是按位而是字節(jié)）；在協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)上描述一個(gè)幀的時(shí)候，一般是先按照Little Endian的方式對(duì)其進(jìn)行總體描述，然后具體細(xì)節(jié)說(shuō)每個(gè)字段的值，這時(shí)候這個(gè)字段值是Big Endian方式表示的，這一點(diǎn)應(yīng)當(dāng)注意。

例如，協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中可能能對(duì)某個(gè)幀格式做如下的描述：

|b0|b1|b2|b3|b4|b5|b6|b7|b8|b9|...|...|

這里，最低位b0在最前面，所以這里采用的就是小端的方式來(lái)描述幀的總體格式信息。傳輸?shù)臅r(shí)候，就按照這里的方式，以字節(jié)為單位向物理層進(jìn)行傳輸（先傳b0~b7然后b8~b16等等）。 但是，在解釋這個(gè)幀的各個(gè)域的時(shí)候卻采用大端的方式進(jìn)行描述。假設(shè)b3=0,b2=1,b1=0,b0=0四者共同組成一個(gè)名字為“FLAG”的域，那么會(huì)有類似如下的描述：

FLAG=4(即FLAG為0100)：表示XXX。

所以，協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中具體描述某個(gè)域的時(shí)候，一般直接用大端方式表示的數(shù)值(b3b2b1b0=0100)來(lái)描述；而傳輸數(shù)據(jù)幀或者在協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中描述整體幀的時(shí)候，中給出的卻是小端的方式(b0b1b2b3=0010)。 這里的每個(gè)字段都是幀的一個(gè)部分，在管理幀（后面會(huì)說(shuō)）中長(zhǎng)度不固定的部分又叫IE(information Element) 。

另外注意，內(nèi)存地址是用來(lái)標(biāo)記每個(gè)字節(jié)的而不是位，所以內(nèi)存里面大端小端也是以字節(jié)而不是位為單位的（前面描述“大端“、”小端”的時(shí)候卻以位序而非字節(jié)序，這一點(diǎn)需要明辨，不要混淆）。假設(shè)奔騰的機(jī)器，CPU為32位，采用Little Endian方式，那么表示1這個(gè)int類型整數(shù)的時(shí)候，假設(shè)它在數(shù)值上是十六進(jìn)制的"00000001"，那么存放在內(nèi)存中卻是由低位到高位依次存放的，由低到高地址依次為："01"、"00"、"00"、"00"（也就是說(shuō)小端方式存放在內(nèi)存中的時(shí)候，是按照含有最低位的字節(jié)存放在低地址，注意是字節(jié)，在內(nèi)存中“位”沒(méi)有地址，所以沒(méi)有大端小端一說(shuō)）。在傳遞幀的時(shí)候，也是按照一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的傳輸，而一個(gè)字節(jié)內(nèi)部在實(shí)際上其實(shí)沒(méi)有什么端的分別，但是wireshark一律使用“b7b6b5b4b3b2b1b0”這樣的方式來(lái)用大端的方式顯示。

總之，需要注意網(wǎng)絡(luò)層下面的幀的大端小端問(wèn)題（不是網(wǎng)絡(luò)中的字節(jié)序，TCP/IP中規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序是Big Endian），大致就是：協(xié)議規(guī)定，傳輸?shù)臅r(shí)候使用Little Endian；標(biāo)準(zhǔn)描述的時(shí)候用Big Endian和Little Endian都用；另外，Wire shark軟件抓的包中，好象全都用Big Endian來(lái)進(jìn)行標(biāo)示（無(wú)論是信息窗口還是內(nèi)存窗口都這樣展示）。

3、CSMA/CA的機(jī)制

與以太網(wǎng)的CSMA/CD機(jī)制（沖突檢測(cè)）相對(duì)，802.11采用的CSMA/CA機(jī)制（沖突避免）。采用這個(gè)機(jī)制，可以保證每次通信的原子性（即每次通信所需要傳輸?shù)亩喾N不同類型的幀之間沒(méi)有夾雜其它通信的幀的干擾），大體過(guò)程是：

（a）鏈路空閑下來(lái)之后，所有Station在發(fā)送幀之前都首先等待一段時(shí)間（即DIFS，又稱幀間隔時(shí)間）；

（b）到達(dá)DIFS之后，所有的Station進(jìn)入競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間窗口（就是競(jìng)爭(zhēng)期間），將這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間窗口分割成多個(gè)Slot（退避時(shí)間間隔），然后每個(gè)Station隨機(jī)選擇一個(gè)Slot；

（c）當(dāng)某個(gè)Station到達(dá)它的Slot對(duì)應(yīng)的時(shí)間之后，就開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。這里，選擇的Slot越靠前，則表示Station在DIFS之后再等待的時(shí)間（退避時(shí)間）越短，也就會(huì)越早發(fā)送實(shí)際數(shù)據(jù)；

（d）退避窗口的Slot有多個(gè)，選擇的時(shí)候，可能某個(gè)Slot被多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)選取，這個(gè)時(shí)候發(fā)送會(huì)產(chǎn)生真正的數(shù)據(jù)沖突（如果多個(gè)人同時(shí)發(fā)送，那么它們都要經(jīng)過(guò)AP來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)，AP無(wú)法同時(shí)聽(tīng)見(jiàn)多個(gè)人的“說(shuō)話聲音”）那么Station就會(huì)再重新選擇并發(fā)送；

（e）當(dāng)一個(gè)Station發(fā)送數(shù)據(jù)之后，所有Station會(huì)檢測(cè)到鏈路忙，于是放棄嘗試發(fā)送，等那個(gè)Station發(fā)送完數(shù)據(jù)之后，鏈路開(kāi)始空閑，于是又進(jìn)入到（a）重新開(kāi)始這個(gè)過(guò)程。

對(duì)于以上的機(jī)制，如果我們讓某個(gè)Station經(jīng)過(guò)DIFS之后，選擇的Slot越小，就意味著它發(fā)送幀的機(jī)會(huì)越大，也就是說(shuō)這個(gè)Station的優(yōu)先權(quán)越高。這就是Qos（質(zhì)量保證）的基本，前面也說(shuō)過(guò)，Qos就是“以一定的優(yōu)先級(jí)來(lái)保證傳輸?shù)奶囟ㄒ蟆?，要獲得這種優(yōu)先級(jí)，就要有相應(yīng)的條件（例如“花錢”）（有一種不常用的無(wú)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)送，其實(shí)就是DIFS之后，不退避而直接發(fā)送）。

另外，其實(shí)對(duì)物理層上來(lái)說(shuō)，所有的發(fā)送都是廣播，單播與否只是在鏈路層以上分辨的。上面提到的檢測(cè)鏈路是否忙，可以從鏈路上用軟件方式進(jìn)行（例如增加幀的特殊字段），也可以直接在物理層上進(jìn)行，實(shí)際因?yàn)樵谖锢韺由铣杀据^高，經(jīng)常用的是前者，具體參見(jiàn)協(xié)議。軟件檢測(cè)大致的思路就是，進(jìn)行一個(gè)通信的時(shí)候，這個(gè)通信包含多個(gè)幀，每個(gè)幀有不同的作用，發(fā)送的第一幀的時(shí)候，會(huì)通過(guò)其中的某個(gè)特殊字段（Duration字段，也叫NAV，即網(wǎng)絡(luò)分配向量，是一個(gè)延遲時(shí)間值）告訴所有其它Station，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，鏈路被占用，以完成整個(gè)通信過(guò)程。這樣，其它Station在此期間就不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)干擾這次通信了，以后這個(gè)通信的每一幀以及其ACK確認(rèn)幀之間都會(huì)有一個(gè)很小的時(shí)間間隔（小于DIFS，即SIFS），并且每幀會(huì)視情況延長(zhǎng)那個(gè)Duration字段，保證整個(gè)通信期間確實(shí)不會(huì)有其它人干擾，這樣整個(gè)通信就是原子性的了。

4、幀的來(lái)源和目的地址

因?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有采用有線電纜而是采用無(wú)線電波做為傳輸介質(zhì)，所以需要將其網(wǎng)絡(luò)層以下的幀格式封裝的更復(fù)雜，才能像在有線網(wǎng)絡(luò)那樣傳輸數(shù)據(jù)。其中，僅從標(biāo)識(shí)幀的來(lái)源和去向方面，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的幀就需要有四個(gè)地址，而不像以太網(wǎng)那樣簡(jiǎn)單只有有兩個(gè)地址（源和目的）。這四個(gè)地址分別是：

SRC：源地址（SA），和以太網(wǎng)中的一樣，就是發(fā)幀的最初地址，在以太網(wǎng)和wifi中幀格式轉(zhuǎn)換的時(shí)候，互相可以直接復(fù)制。

DST：目的地址（DA），和以太網(wǎng)中的一樣，就是最終接受數(shù)據(jù)幀的地址，在以太網(wǎng)和wifi中幀格式轉(zhuǎn)換的時(shí)候，互相可以直接復(fù)制。

TX：也就是Transmiter（TA），表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中目前實(shí)際發(fā)送幀者的地址（可能是最初發(fā)幀的人，也可能是轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)候的路由）。

RX：也就是Receiver（RA），表示無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，目前實(shí)際接收幀者的地址（可能是最終的接收者，也可能是接收幀以便轉(zhuǎn)發(fā)給接收者的ap）。

注意，其實(shí)，還有一個(gè)BSSID，用來(lái)區(qū)分不同網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)。在802.11幀中，有四個(gè)地址字段，一般只用到其中的三個(gè)，并且，這四個(gè)字段對(duì)應(yīng)哪種地址或者使用哪些地址，根據(jù)幀中的另外一個(gè)DS字段以及幀的類型而有不同的解釋。

舉例：

（1）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的Station和以太網(wǎng)中的Host進(jìn)行通信：

Station<- - - - ->AP<---------->Host

a）當(dāng)Station->Host的時(shí)候：

首先Station->AP，這時(shí)候Src=Station,Dst=Host,Tx=Station,Rx=AP，然后AP->Host，這時(shí)候Src=Station,Dst=Host，因?yàn)锳P轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)候，是在以太網(wǎng)中，所以沒(méi)有Tx和Rx。

b）當(dāng)Host->Station的時(shí)候：

首先Host->AP，這時(shí)候Src=Host，Dst=Station，然后AP->Station，這時(shí)候，Src=Host,Dst=Station,Tx=AP,Rx=Station。

（2）無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的Station之間進(jìn)行通信：

Station1<- - - - ->AP<- - - - ->Station2

a）當(dāng)Station1->Station2時(shí)

首先Station1->AP，Src=Station1,Dst=Station2,Tx=Station1,Rx=AP，然后AP->Station2，Src=Station1, Dst=Station2, Tx=AP, Rx=Station2。

可見(jiàn)，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，始終存在Tx和Rx，但是，這四個(gè)地址中還是只有三個(gè)地址足矣。

（3）當(dāng)兩個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的Station進(jìn)行通信的時(shí)候：

Station1<- - - - ->AP1<- - - - ->AP2<- - - - - ->Station2

當(dāng)Station1->Station2時(shí)：

首先Station1->AP1，Src=Station,Dst=Station2,Tx=Station1,Rx=AP1，然后AP1->AP2，Src=Station, Dst=Station2, Tx=AP1, Rx=AP2，然后AP2->Station2，Src=Station1,Dst=Station2,Tx=AP2,Rx=Station2。

注意，這個(gè)時(shí)候，AP起到橋接的作用，所以四個(gè)地址各不相同，同時(shí)，AP之間或者Station和AP之間的那部分連接，也可以是以太網(wǎng)。

綜上可知，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的Station想要通信，必須經(jīng)過(guò)AP來(lái)進(jìn)行“轉(zhuǎn)發(fā)”，其實(shí)，Tx和Rx是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)和收，也就是Radio；而Src和Dst是真正的發(fā)送源和接收者。

5、Sleep和Power save(節(jié)電)

其實(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的Power save是指Station的Sleep（睡眠），并且這個(gè)Sleep并不是整個(gè)系統(tǒng)的Sleep，確切來(lái)說(shuō)，應(yīng)該是其wifi中Receiver（接收天線）的Sleep。Station在睡眠的期間還是可以Transmit（發(fā)送）的，只是當(dāng)AP知道Station的Receiver處于Sleep狀態(tài)時(shí)，就不會(huì)給Station發(fā)送幀了。Station在Sleep之前，會(huì)給AP發(fā)送一個(gè)特殊的幀，告訴AP說(shuō)它（Station）要睡眠了，AP通過(guò)這個(gè)幀來(lái)記住是這個(gè)Station睡眠了，然后AP就不會(huì)給這個(gè)Station單獨(dú)發(fā)送數(shù)據(jù)了。

當(dāng)有和這個(gè)Station通信的包想通過(guò)AP轉(zhuǎn)達(dá)的給這個(gè)Station時(shí)候，AP會(huì)幫這個(gè)Station將它們緩存起來(lái)，然后在Beacon廣播幀中添加一個(gè)特殊的位（實(shí)際這個(gè)位是一個(gè)bitmap中的位，這個(gè)bitmap表示所有和該AP建立了關(guān)聯(lián)的Station，而這個(gè)睡眠的Station的相應(yīng)位為被置1則表示有消息要傳達(dá)給這個(gè)Station），來(lái)表示這個(gè)Station有數(shù)據(jù)到達(dá)了（Beacon是定時(shí)廣播的幀，前面說(shuō)過(guò)它是用來(lái)通知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)AP的狀態(tài)），而不是直接發(fā)送給Station。而這個(gè)睡眠的Station，會(huì)在睡眠期間不時(shí)地醒來(lái)，以檢查Beacon幀中的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有給它的數(shù)據(jù)的時(shí)候，就會(huì)通過(guò)發(fā)送一個(gè)Power Poll的幀來(lái)收取數(shù)據(jù)，收取之后繼續(xù)睡眠（所以ping一個(gè)睡眠狀態(tài)的Station，響應(yīng)的時(shí)間要慢好多）。

對(duì)于發(fā)送給這個(gè)Station的廣播幀，其處理方式和普通幀有一點(diǎn)不同：當(dāng)有廣播幀要傳達(dá)給這個(gè)Station的時(shí)候，AP會(huì)為這個(gè)Station緩存發(fā)送給它的廣播幀，但是緩存的時(shí)間是DTIM（一般為300ms）。注意：?jiǎn)尾彺娴臅r(shí)間不一定是多少，廣播幀卻緩存DTIM的時(shí)間。AP每發(fā)送一個(gè)Beacon的時(shí)候，都會(huì)將Dtim減少1，而Station睡眠的時(shí)候，會(huì)不時(shí)地醒來(lái)，查看一下Beacon幀中的dtim值。當(dāng)Station發(fā)現(xiàn)其DTIM值變成0的時(shí)候，就醒來(lái)長(zhǎng)一些的時(shí)間，看看有沒(méi)有廣播給它的數(shù)據(jù)，如果有的話就用類似Power Save Poll的幀接受，沒(méi)有則繼續(xù)睡眠。

這里，接收數(shù)據(jù)是根據(jù)是否有more data類似的字段來(lái)確認(rèn)是否有更多的數(shù)據(jù)的；重發(fā)的幀是用類似retry的字段來(lái)標(biāo)記。另外注意，當(dāng)Station進(jìn)行Sleep的時(shí)候，還是可以主動(dòng)Tranmit消息的，當(dāng)Station主動(dòng)Transmit消息的時(shí)候，它會(huì)等待Reply，所以這個(gè)時(shí)候，Receiver是on的狀態(tài)。用一個(gè)圖示來(lái)標(biāo)識(shí)Sleep，Receive，Transmit時(shí)的電源消耗狀況，大致如下：

可見(jiàn)不同狀態(tài)，電源消耗狀態(tài)不同（傳送比接收更耗電），另外，如果電源供電不足，在某個(gè)狀態(tài)中就會(huì)出現(xiàn)通信失敗的情況。（好像ap上面broadcom芯片中的睡眠之后，醒來(lái)立即重新發(fā)送的時(shí)候經(jīng)常開(kāi)始會(huì)失敗，可能就是這個(gè)原因）。

6、建立Association

下面是Station和Ap建立開(kāi)放Association的過(guò)程：

Ap周期性地廣播Beacon幀

Station廣播Probe Request到達(dá)Ap

Ap向Station發(fā)送Probe Reponse

Station向Ap發(fā)送ACK

Station向Ap發(fā)送Authentication Request

Ap向Station發(fā)送ACK

Ap向Station發(fā)送Authentication Reponse

Station向Ap發(fā)送ACK

Station向Ap發(fā)送Association Request

Ap向Station發(fā)送ACK

Ap向Station發(fā)送Association Reponse

Station向Ap發(fā)送ACK

Station和Ap開(kāi)始相互通信。

可見(jiàn)，廣播幀不用回復(fù)，單播幀需要用ACK確認(rèn)，ACK本身不用被確認(rèn)。