IEEE學(xué)習(xí)筆記

1、1、簡(jiǎn)介1.1 IEEE802網(wǎng)絡(luò)技術(shù)規(guī)格IEEE802家族是由一系列局域網(wǎng)絡(luò)(Local Area Network,LAN)技術(shù)規(guī)格所組成，屬于其中一員。注：現(xiàn)在已經(jīng)到了，高速率802協(xié)議主要是改動(dòng)了osi模型的最底下的兩層 PHY：解決傳送與接受的細(xì)節(jié) MAC：解決如何訪問(wèn)介質(zhì)與傳送數(shù)據(jù)的規(guī)則一般處于頻帶，這三種協(xié)議互通，最近發(fā)布的具有5ghz高頻這個(gè)頻段被分為13個(gè)信道（CHina），每個(gè)信道間隔為5mhz。是基于擴(kuò)頻與22MHz的通道寬度，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)13個(gè)信道不交疊。因此，只有三個(gè)通道可以實(shí)現(xiàn)頻率不重疊，故在WLAN部署時(shí)，信道1，6和11為推薦信道。在信道資源不夠用或者用戶容量要求較

2、高時(shí)，也可以采用四個(gè)非重疊信道1，5，9和13。而在頻段，我國(guó)把5.725GHz到5.875GHz這一頻段分成了5個(gè)信道，每個(gè)信道帶寬為20MHz。雖然劃分了5個(gè)信道（149，153，157，161，165），但一般設(shè)備只支持其中的4個(gè)信道（149，153，157，161）。1.2 WLAN組成與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成Wireless Medium (WM)：無(wú)線傳輸媒介，無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)物理層所使用到的傳輸媒介。Station (STA)：工作站，任何設(shè)備只要擁有IEEE 802.11的MAC層和PHY層的接口，就可稱為一個(gè)工作站。Station Services (SS)：工作站服務(wù)，提供工作站收發(fā)數(shù)據(jù)

3、的服務(wù)。Basic Service Area(BSA)：每一個(gè)幾何上的建構(gòu)區(qū)塊(building block)就稱為一個(gè)基本服務(wù)區(qū)域(Basic Service Area,簡(jiǎn)稱BSA)，每一建構(gòu)區(qū)塊的大小依該無(wú)線工作站的環(huán)境和功率而定。Basic Service Set (BSS)：基本服務(wù)區(qū)中所有工作站的集合。Distribute System (DS)：分布式系統(tǒng)，通常是由有線網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成，可將數(shù)個(gè)BSA基本服務(wù)區(qū)域連結(jié)起來(lái)。Access Point (AP)：接入點(diǎn)，連接BSS和DS的設(shè)備，通常在一個(gè)BSA內(nèi)會(huì)有一個(gè)接入點(diǎn)。Extended Service Area (ESA)：數(shù)個(gè)BSA

4、基本服務(wù)區(qū)域經(jīng)由DS連結(jié)在一起，所形成的區(qū)域，就叫作一個(gè)擴(kuò)充服務(wù)區(qū)。Extended Service Set (ESS)：數(shù)個(gè)經(jīng)由DS分布式系統(tǒng)所連接的BSS中的每一基本工作站集，形成一個(gè)擴(kuò)充服務(wù)集。Distribution System Services (DSS)：分布式系統(tǒng)所提供的服務(wù)，使得數(shù)據(jù)能在不同的BSS基本服務(wù)集間傳送。1.2.2 WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要可分為：AD-HOC，基礎(chǔ)架構(gòu)模式，多AP模式，無(wú)線網(wǎng)橋模式，無(wú)線中繼器模式。Ad-hoc的網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有中心接入點(diǎn)來(lái)控制設(shè)備通訊，而是允許各設(shè)備之間直接進(jìn)行通訊。Ad-hoc的網(wǎng)絡(luò)不能與任何基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)備或其他有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)

5、備通訊，只可與其他Ad-hoc設(shè)備進(jìn)行通訊。Infrastructure基礎(chǔ)架構(gòu)模式的網(wǎng)絡(luò)需使用接入點(diǎn)來(lái)控制無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊，通常由無(wú)線接入點(diǎn)AP、無(wú)線站點(diǎn)STA、分布式系統(tǒng)DS組成。多AP模式指多個(gè)AP和DS組成的基礎(chǔ)架構(gòu)模式網(wǎng)絡(luò)，即ESA。無(wú)線網(wǎng)橋模式即采用一對(duì)AP以網(wǎng)橋模式，連通兩段DS。無(wú)線中繼器模式則類似接力的方式，進(jìn)行信號(hào)延伸。2、802.11 MAC2.1 MAC訪問(wèn)與時(shí)鐘控制無(wú)線鏈路品質(zhì)無(wú)線鏈路(radio link)的數(shù)據(jù)傳輸會(huì)受到噪聲于干擾的影響。多徑衰落造成的布線死區(qū)（dead line）也可能導(dǎo)致幀無(wú)法傳送，因此采用肯定確認(rèn)機(jī)制（positive acknowledgmen

6、t），所有傳出去的幀必須得到相應(yīng)。、上述的流程為一個(gè)原子操作，即不可分割，必須完成這一套動(dòng)作，否則就失敗，不存在第三三種情況。2.1.2 隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題有可能因?yàn)榫嚯x的原因而導(dǎo)致站點(diǎn)無(wú)法接受對(duì)方的無(wú)線電波導(dǎo)致碰撞的問(wèn)題相當(dāng)難以監(jiān)聽(tīng)，因?yàn)闊o(wú)線收發(fā)器通常是半雙工模式。為了防止碰撞發(fā)生，使用RTS/CTS(允許發(fā)送)。加上這兩個(gè)消息，和之前的 frameack構(gòu)成一個(gè)原子操作。2.1.3 介質(zhì)訪問(wèn)協(xié)調(diào)CSDM/CA訪問(wèn)時(shí)有分布式協(xié)調(diào)功能控制（DCF，先檢測(cè)鏈路是否處于空閑，如果傳送者占據(jù)某個(gè)頻道則隨機(jī)延時(shí)（退避算法），需要用到無(wú)競(jìng)爭(zhēng)服務(wù)，可通過(guò)PCF協(xié)調(diào)。HCD是介于兩者之間的混合型協(xié)調(diào)功能。載波監(jiān)聽(tīng)

7、有兩種A） 物理載波監(jiān)聽(tīng)：昂貴，有時(shí)不管用B） 虛擬載波NAV來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)RST/CST標(biāo)頭來(lái)傳送，只要NAV不為0即其他站不能訪問(wèn)該站點(diǎn)，也就不會(huì)被打斷，直到收到ACK2.1.4 幀間間隔A）短幀間間隔（short interframe space，SIFS），用于高優(yōu)先級(jí)的傳輸場(chǎng)合（RTS/CTS）B）PCF幀間間隔（PCF interframe space，PIFS），用于無(wú)競(jìng)爭(zhēng)式服務(wù)中C）DCF幀間間隔（DCF interframe space，DIFS），用于競(jìng)爭(zhēng)式服務(wù)中最短的媒介閑置時(shí)間D）擴(kuò)展幀間間隔（extended interframe space，EIFS），用于幀傳輸出錯(cuò)

8、時(shí)才會(huì)用到幀接受無(wú)誤則必須空出一段DIFS,否者空出一段EIFS，介質(zhì)處于busy則準(zhǔn)備指數(shù)型退避訪問(wèn)程序。一個(gè)幀一旦被發(fā)出則會(huì)啟動(dòng)重傳計(jì)數(shù)器，MAC被賦予每個(gè)幀片段中最長(zhǎng)的那一個(gè)，傳送第一個(gè)片段后，存活計(jì)數(shù)器啟動(dòng)，超過(guò)這個(gè)時(shí)間就會(huì)被丟棄，不會(huì)重傳剩余的片段。TCP可能檢測(cè)到重傳不過(guò)傳給的還是當(dāng)新幀看待。計(jì)數(shù)器會(huì)歸零。DIFS這段時(shí)間會(huì)試圖傳送之前擁塞的數(shù)據(jù)，之后的時(shí)間為競(jìng)爭(zhēng)期或者是退避期，這個(gè)期間會(huì)用一個(gè)時(shí)槽來(lái)控制訪問(wèn)2.2 幀的分段與重傳當(dāng)上層封包的大小超過(guò)網(wǎng)絡(luò)管理人算所設(shè)定的閾值時(shí)，就會(huì)進(jìn)行幀的分段，每個(gè)幀片段（fragment）都有相同的幀序號(hào)（frame sequence numbe

9、r）以及一個(gè)遞增的幀片段號(hào)（fragment number）以便于重組，幀控制信息（frame control information）用來(lái)指示是否還有其他幀片段等待接收，構(gòu)成整個(gè)幀的所有幀片段會(huì)在所謂的片段突發(fā)期進(jìn)行傳送。2.3 幀的格式|frame control |duiration/ID|addr1|addr2|addr3|seq-ctl|addr4|frame-body | FCS |幀分為三個(gè)部分：幀頭（Mac header）、幀實(shí)體(body)、FCS域。分為MAC header、Frame Body和FCS。MAC header由4個(gè)字段構(gòu)成，分別為：Frame Control

10、、Duration ID、Address、Seq-ctla) 幀的控制段version字段：Protocol（協(xié)議版本）字段由兩位構(gòu)成，用顯示該幀所使用的MAC版本。目前802.11 MAC只有一個(gè)版本，它的協(xié)議編號(hào)為0。Type和subtypeTo DS與From DS位這兩個(gè)位用來(lái)指示幀的目的地是否為分布式系統(tǒng)（distribution system）。在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)里，每個(gè)幀都會(huì)設(shè)定其中一個(gè)DS位To DS=0To DS=1From DS=0所有管理與控制幀。IBSS里的數(shù)據(jù)幀（非基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型數(shù)據(jù)幀）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)里無(wú)線工作站所傳送的數(shù)據(jù)幀F(xiàn)rom DS=1基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)里無(wú)線工作站所收

11、到的數(shù)據(jù)幀無(wú)線橋接器上的數(shù)據(jù)幀MF，more frame此位的功能類似IP的“more fragments“位。若較上層的封包經(jīng)過(guò)MAC分段處理，除了最后一個(gè)片段，其他片段均會(huì)將此位設(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(huì)將此位設(shè)定為0retry，重傳幀有時(shí)候可能需要重傳幀。任何重傳的幀會(huì)將此位設(shè)定為1以協(xié)助接收端剔除重復(fù)的幀。電源管理此位用來(lái)指出發(fā)送端在完成當(dāng)前的原子幀交換之后是否進(jìn)入省電（power-save）模式，1代表工作站即時(shí)入省電模式，而0則代表工作站會(huì)一直保持在清醒狀態(tài)。More data位為了服務(wù)處于省電模式中的工作站，接入點(diǎn)會(huì)將這些從分布式系

12、統(tǒng)接收來(lái)的幀加以緩存。接入點(diǎn)如果設(shè)定此位，即代表至少有一個(gè)幀等待給休眠中的工作站Protected Frame位相對(duì)于固定式網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線傳送本質(zhì)上就比較容易被攔截。如果幀受到鏈路層安全協(xié)議的保護(hù)，則此位會(huì)被設(shè)定為1，而且該幀會(huì)略有不同。之前的Protected Frame位被稱為WEP位Order位幀與幀片段可依次傳送，不過(guò)發(fā)送端與接收端的MAC必須付出額外的代價(jià)。一旦進(jìn)行嚴(yán)格依序（strict ordering）傳送，則此位會(huì)被設(shè)定為1，否則這個(gè)位必然為0。Address 位一個(gè)幀最多可以包含四個(gè)地址位。這些位地址位均經(jīng)過(guò)編號(hào)，因?yàn)殡S著幀類型不同，這些位的作用也有所差異.基本上Address

13、1代表接收端Address 2代表傳送端Address 3位被接收端拿來(lái)過(guò)慮地址。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(zhǎng)度有48個(gè)bit。如果傳送給實(shí)際介質(zhì)的第一個(gè)bit為0，該地址位代表單一工作站（單點(diǎn)傳播unicast）。如果第一個(gè)bit為1，該地址代表一組實(shí)際工作站，稱為組播（多點(diǎn)傳播multicast）地址。如果所有bit均為1，該幀即屬?gòu)V播（broadcast），因此會(huì)傳送給連接至無(wú)線介質(zhì)的所有工作站。這些長(zhǎng)度48個(gè)bit的地址位有各種不同的用途：目的地址 和以太網(wǎng)一樣，目的地址（Destination address）是長(zhǎng)度48

14、個(gè)bit的IEEE MAC識(shí)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。源地址 此為長(zhǎng)度48個(gè)bit的IEEE MAC識(shí)別碼，代表傳輸?shù)膩?lái)源。每個(gè)幀只能來(lái)自單一工作站，因此Individual/Group bit必然為0，代表來(lái)源地址（Source address）為單一工作站。接收端地址 此為長(zhǎng)度48個(gè)bit的IEEE MAC識(shí)別碼，代表負(fù)責(zé)處理該幀的無(wú)線工作站。如果是無(wú)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(diǎn)，接收端即為基站的無(wú)線界面，而目的地址可能是連接到以太網(wǎng)的一部路由器。傳送端地址 此為長(zhǎng)度48個(gè)bit的IEEE MAC識(shí)別碼，代表將

15、幀傳送至無(wú)線介質(zhì)的無(wú)線界面。傳送端地址通常只用于無(wú)線橋接。Basic Service Set ID (BSSID)在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)里，BSSID（基本服務(wù)集標(biāo)識(shí)）即是基站無(wú)線界面所使用的MAC地址。而對(duì)等（Adhoc）網(wǎng)絡(luò)則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)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(huì)用到三個(gè)位：來(lái)源、目的以及BSSID。數(shù)據(jù)幀中，地址位的編號(hào)與排列方式取決于幀的傳送路徑。大部分的傳輸只會(huì)用到三個(gè)地址，這解釋了為什么在幀格式中，四個(gè)地址位都有其中三個(gè)位相鄰的。順序控制位控制幀未使用順序編號(hào)，因此

16、并無(wú)sequence control 位.當(dāng)上層幀交付MAC傳送時(shí)，會(huì)被賦予一個(gè)sequence number（順序編號(hào)）。此位的作用，相當(dāng)于已傳幀的計(jì)數(shù)器取4096的模（modulo）。此計(jì)數(shù)器由0起算，MAC每處理一個(gè)上層封包就會(huì)累加1。如果上層封包被切割處理，所有幀片段都會(huì)具有相同的順序編號(hào)。如果時(shí)重傳幀，則順序編號(hào)不會(huì)有任何改變。幀片段之間的差異在于fragment number（片段編號(hào)）。第一個(gè)片段的編號(hào)為0。其后每個(gè)片段依序累加1。重傳的片段會(huì)保有原來(lái)的sequence number協(xié)助重組。FCS，幀檢驗(yàn)序列中并沒(méi)有提供對(duì)錯(cuò)誤幀如何處理，每次都是等待接收端的回應(yīng)，沒(méi)有正面回答是

17、否是正確的超時(shí)就重傳。對(duì)上層協(xié)議的封裝有兩種方式和RFC 10422.5 廣播和組播廣播數(shù)據(jù)幀會(huì)在ADRESS1中填入廣播地址組播數(shù)據(jù)幀會(huì)在Address1 位中填入組播地址廣播理幀會(huì)在Address1 位中填入廣播地址（Beacon、Probe Request 以及IBSSATIM 幀）2.5.1 單點(diǎn)傳播需要得到確認(rèn)，否則認(rèn)為丟失。2.5.2 幀分段在鏈路層使用分段機(jī)制可以提升速度，而在網(wǎng)絡(luò)層分段的缺點(diǎn)是，接收端必須進(jìn)行重組，如果幀在傳輸過(guò)程中遺失，整個(gè)封包就必須重傳。2.2.3 拓展功能省電程序：關(guān)閉后基站會(huì)發(fā)送beacon幀告知工作站，可以取回緩存2.6 抓包分析抓包軟件a) wire

18、shark windows下不支持監(jiān)聽(tīng)模式b）ominipeekwindows下堅(jiān)挺模式對(duì)網(wǎng)卡有一定要求鑒于此我采用的是linux下wireshark進(jìn)行抓包，所采用的無(wú)線網(wǎng)卡為百度小度wifi在安裝驅(qū)動(dòng)這塊，耗費(fèi)了點(diǎn)時(shí)間。經(jīng)查詢我的網(wǎng)卡芯片為MT7601U，在官方下載驅(qū)動(dòng)后編譯發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題安裝小度wifi驅(qū)動(dòng):a) Vi common/在USB_DEVICE(0x148f,07601),/*MT6370*/ 修改為你的設(shè)備和idLsusb可以查看設(shè)備地址和idb）viinclude/os/不修改會(huì)出現(xiàn)很多類型錯(cuò)誤問(wèn)題，由于內(nèi)核版本不一樣導(dǎo)致的找到intfsuid;Intfsgid;修改為ku

19、id_tfsuid;kgid_tfsgid; c) maked) make install配置監(jiān)聽(tīng)模式和wiresharka) Ifconfig查看無(wú)線網(wǎng)卡名字sudo iwconfig ra0(網(wǎng)卡名字) mode monitifconfig ra0 upiwconfigb) Sudowireshark選擇無(wú)線網(wǎng)卡，在選項(xiàng)中去掉混雜模式2.6.2 幀的詳細(xì)結(jié)構(gòu)從這我們可以看出一些關(guān)于這個(gè)幀的概況，長(zhǎng)度，時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)接口等小插曲：不得不停下來(lái)，系統(tǒng)越來(lái)越卡top看了一下發(fā)現(xiàn)內(nèi)存吃光了，查了一下，發(fā)現(xiàn)小度wifimt7601這個(gè)驅(qū)動(dòng)在monitior下有內(nèi)存泄漏問(wèn)題，參考網(wǎng)上教程改了將上面兩個(gè)if語(yǔ)句塊調(diào)換一下即可。有可能Rxwinpdubytecnt一直小于14導(dǎo)致內(nèi)存不釋放。再次編譯安裝即可modprobemt7601UstaA) 控制幀1） RTS幀F(xiàn)RAME control Version :00 Type：01為控制幀 subtype:1011說(shuō)明為RTS幀合起來(lái)位0xb400我們看到幀控制后面8位全為0 DS位00代表在網(wǎng)絡(luò)主機(jī)間傳送后面的位有相應(yīng)解釋Duration持續(xù)了4518usAddSrcmac 14:75:90 de