802.11协议学习笔记
1、简介
1.1 IEEE802网络技术规格
IEEE802家族是由一系列局域网络(Local Area Network,LAN)技术规格所组成，802.11属于其中一员。
注：现在已经到802.11n了，高速率
802协议主要是改动了osi模型的最底下的两层 PHY：解决传送与接受的细节 MAC：解决如何访问介质与传送数据的规则
802.11/b/g/n 一般处于2.4ghz频带，这三种协议互通，最近发布的802.11n具有5ghz高频 2.4ghz这个频段被分为13个信道（CHina），每个信道间隔为5mhz。 802.11b/g是基于扩频与22 MHz的通道宽度，故无法实现13个信道不交叠。因此，只有三个通道可以实现频率不重叠，故在WLAN部署时，信道1，6和11为推荐信道。在信道资源不够用或者用户容量要求较高时，也可以采用四个非重叠信道1，5，9和13。
而在5.8GHz频段，我国把5.725 GHz到5.875 GHz这一频段分成了5个信道，每个信道带宽为20MHz。虽然划分了5个信道（149，153，157，161，165），但一般设备只支持其中的4个信道（149，153，157，161）。
1.2 WLAN组成与网络结构
1.2.1组成
Wireless Medium (WM)：无线传输媒介，无线局域网络物理层所使用到的传输媒介。 Station (STA)：工作站，任何设备只要拥有 IEEE 802.11 的 MAC 层和 PHY 层的接口，就可称为一个工作站。
Station Services (SS)：工作站服务，提供工作站收发数据的服务。
Basic Service Area (BSA)：每一个几何上的建构区块 (building block) 就称为一个基本服务区域(Basic Service Area, 简称 BSA) ，每一建构区块的大小依该无线工作站的环境和功率而定。 Basic Service Set (BSS)：基本服务区中所有工作站的集合。
Distribute System (DS)：分布式系统，通常是由有线网络所构成，可将数个 BSA基本服务区域连结起来。
Access Point (AP)：接入点，连接BSS 和 DS 的设备，通常在一个BSA 内会有一个接入点。 Extended Service Area (ESA)：数个 BSA基本服务区域 经由 DS 连结在一起，所形成的区域，就叫作一个扩充服务区。 Extended Service Set (ESS)：数个经由DS分布式系统所连接的 BSS 中的每一基本工作站集，形成一个扩充服务集。
Distribution System Services (DSS)：分布式系统所提供的服务，使得数据能在不同的 BSS 基本服务集间传送。
1.2.2 WLAN的网络结构
WLAN网络结构主要可分为：AD-HOC，基础架构模式，多AP 模式，无线网桥模式，无线中继器模式。
Ad-hoc的网络没有中心接入点来控制设备通讯，而是允许各设备之间直接进行通讯。Ad-hoc的网络不能与任何基础架构设备或其他有线网络设备通讯， 只可与其他Ad-hoc设备进行通讯。
Infrastructure基础架构模式的网络需使用接入点来控制无线网络通讯，通常由无线接入点AP、无线站点STA、分布式系统DS组成。
多AP模式指多个AP和DS组成的基础架构模式网络，即ESA。 无线网桥模式即采用一对AP以网桥模式，连通两段DS。 无线中继器模式则类似接力的方式，进行信号延伸。
2、802.11 MAC
2.1 MAC访问与时钟控制
2.1.1无线链路品质 无线链路(radio link)的数据传输会受到噪声于干扰的影响。多径衰落造成的布线死区（dead line）也可能导致帧无法传送，因此采用肯定确认机制（positive acknowledgment），所有传出去的帧必须得到相应。
、
上述的流程为一个原子操作，即不可分割，必须完成这一套动作，否则就失败，不存在第三三种情况。
2.1.2 隐藏节点问题 有可能因为距离的原因而导致站点无法接受对方的无线电波导致碰撞的问题相当难以监听，因为无线收发器通常是半双工模式。为了防止碰撞发生，802.11使用RTS/CTS(允许发送)。加上这两个消息，和之前的 frameack构成一个原子操作。 2.1.3 介质访问协调 CSDM/CA访问时有分布式协调功能控制（DCF，先检测链路是否处于空闲，如果传送者占据某个频道则随机延时（退避算法）），需要用到无竞争服务，可通过PCF协调。HCD是介于两者之间的混合型协调功能。
载波监听有两种
A） 物理载波监听：昂贵，有时不管用 B） 虚拟载波NAV来实现，通过RST/CST标头来传送，只要NAV不为0即其他站不能访
问该站点，也就不会被打断，直到收到ACK
2.1.4 帧间间隔
A）短帧间间隔（short interframe space，SIFS），用于高优先级的传输场合（RTS/CTS） B）PCF帧间间隔（PCF interframe space，PIFS），用于无竞争式服务中 C）DCF帧间间隔（DCF interframe space，DIFS），用于竞争式服务中最短的媒介闲置时间 D）扩展帧间间隔（extended interframe space，EIFS），用于帧传输出错时才会用到
帧接受无误则必须空出一段DIFS,否者空出一段EIFS，介质处于busy则准备指数型退避访问程序。
一个帧一旦被发出则会启动重传计数器，MAC被赋予每个帧片段中最长的那一个，传送第一个片段后，存活计数器启动，超过这个时间就会被丢弃，不会重传剩余的片段。TCP可能检测到重传不过传给802.11的还是当新帧看待。计数器会归零。 DIFS这段时间会试图传送之前拥塞的数据，之后的时间为竞争期或者是退避期，这个期间会用一个时槽来控制访问
2.2 帧的分段与重传
当上层封包的大小超过网络管理人算所设定的阈值时，就会进行帧的分段，每个帧片段
（fragment）都有相同的帧序号（frame sequence number）以及一个递增的帧片段号（fragment number）以便于重组，帧控制信息（frame control information）用来指示是否还有其他帧片段等待接收，构成整个帧的所有帧片段会在所谓的片段突发期进行传送。
2.3 帧的格式
| frame control | duiration/ID |addr1 | addr2 | addr3 |seq-ctl | addr4 | frame-body | FCS | 802.11帧分为三个部分：帧头（Mac header）、帧实体(body)、FCS域。分为MAC header、Frame Body和FCS。
MAC header由4个字段构成，分别为：Frame Control、Duration ID、Address、Seq-ctl
a) 帧的控制段
version字段：Protocol（协议版本）字段由两位构成，用显示该帧所使用的MAC版本。
目前802.11 MAC只有一个版本，它的协议编号为0。
Type和subtype
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