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《WLAN 技术与应用 》

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  1. 《WLAN技术与应用》 第四单元:802.11协议 第1讲 802.11协议介绍 主讲人:韩金燕

  2. 学习目标: • 掌握802.11a/b/g/n协议采用的技术 • 了解802.11a/b/g/n的速率 • 了解802.11 帧的类型及作用

  3. IEEE 802.11无线局域网工作组 PHY MAC 802.11/11a/11b/11g MAC 802.11(1/2 Mbps) 802.11e —QoS 802.11b(5.5/11 Mbps) 802.11h —动态调整 802.11g(54 Mbps) 802.11i —安全增强 802.11a(54 Mbps) 802.11f —漫游和切换 802.11n(300 Mbps) 802.11s —mesh

  4. 802.11a/b/g/n对比表 Page4

  5. 802.11b速率分布图 1Mbps 802.11x 采用了动态速率漂移技术,可以根据环境噪声变化对传输速率进行自动调整。 在理想情况下,发送节点以最高速率11Mb/s进行发射。 当设备移动到覆盖范围之外,或者出现重大干扰时,发送节点将自动逐 次降低速率,以5.5Mb/s、2Mb/s或1Mb/s等速率进行发射。 类似地,如果无线设备从低速率环境进入高速率环境,发射速率将会随之自动逐次提高。这种动态速率漂移技术对上层协议是透明的。 2Mbps 5.5Mbps 11Mbps Page5

  6. 802.11a速率分布图 6Mbps 9Mbps 12Mbps 18Mbps 24Mbps 36Mbps 48Mbps 54Mbps Page6

  7. 802.11g速率分布图(兼容802.11b) 1Mbps 2Mbps 5.5Mbps 6Mbps 9Mbps 11Mbps 12Mbps 18Mbps 24Mbps 36Mbps 48Mbps 54Mbps Page7

  8. 802.11n速率分布图表 Page8

  9. 802.11n速率分布图表(续) Page9

  10. 802.11帧类型 管理帧 信标帧(Beacon)、探询请求帧、探询响应帧(probe request,、probe response) 认证请求帧、认证回应帧(Authentication request, authentication response) 关联请求帧、关联回应帧(Association request, association response ) 解除认证帧、重新关联请求帧、重新关联请求帧 IBSS通告通信量指标帧(ATIM) Page10

  11. 802.11帧类型(续) 控制帧 协助发送数据帧的控制报文,例如:请求发送/清除待发帧(RTS/CTS)、确认帧(ACK)、节能轮询帧(PS-Poll)等 数据帧 用户的数据报文 Page11

  12. 802.11帧结构 2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4 2 1 1 2 4 1 1 1 1 1 1 byte bit

  13. 802.11帧结构(续) Frame Control 帧控制字段, 2个字节。 这个字段主要是一些帧收发时候的控制信息 Duration/ID 持续时间/标志:表明该帧和它的确认帧将会占用信道多长时间 2个字节 2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4 Page13

  14. 802.11帧结构(续) Address字段:地址字段包含不同类型的MAC地址,地址的类型取决于发送帧的类型。这些48位的地址有如下不同的用途: 基本服务集标识(BSSID) 来源地址(SA:发送数据包的MAC实体的地址) 目的地址(DA:数据报的最终地址) 接收地址(RA:接收帧的AP地址) 发送地址(TA:发送帧的AP地址) 2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4 Page14

  15. 802.11帧结构(续) Sequence Control(顺序控制):2字节,由4位的片段编号(Fragment Number)和12位的顺序编号(Sequence Number)组成,原来重组帧片段以及丢弃重复帧 Frame Body: 帧主体,该字段内容封装的是上层的数据单元,长度从0-2312个字节,可以看出,802.11帧的最大长度为2346个字节 2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4

  16. Frame Control 帧结构 Frame Control 格式如下 Protocol Version(协议版本):通常为0 Type(类型域)和Subtype(子类型域):共同指出帧的类型 To DS:表明该帧是BSS向DS发送的帧 From DS:表明该帧是DS向BSS发送的帧 More Frag:用于说明长帧被分段的情况,是否还有其它的帧 Retry(重传域):用于帧的重传,接收STA利用该域消除重传帧 2 1 1 2 4 1 1 1 1 1 1 Page16

  17. Frame Control 帧结构 Frame Control 格式如下 Pwr Mgt(能量管理域):为1:STA处于power_save模式,0:处于active模式 More Data(更多数据域):为1:至少还有一个数据帧要发送给STA Protected Frame:为1:帧体部分包含被密钥套处理过的数据;否则:0 Order(序号域):为1:长帧分段传送采用严格编号方式;否则:0 2 1 1 2 4 1 1 1 1 1 1 Page17

  18. Frame Control 帧结构(续) 根据ToDs和FromDs的值地址字段的变化 Page18

  19. 报文交互示例-To AP AC SW Data AP STA MAC:B MAC:A BSSID MAC:C STA发送数据给AP Page19

  20. 802.11帧类型-控制帧 控制帧 控制帧主要用于协助数据帧的传递,所有控制帧都使用相同的Frame Control 字段: 2 1 1 2 4 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 不同的控制帧由不同的Subtype区分 Page20

  21. 几种常见的控制帧 2 2 6 6 4 RTS:Subtype字段为1011 2 2 6 4 CTS:Subtype字段为1100 2 2 6 4 ACK:Subtype字段为1101 Page21

  22. 802.11管理帧 管理帧负责在工作站和AP之间建立初始的通信,提供认证和连接服务,包括了连接请求/响应、轮询请求/响应、Beacon帧等 6 4 2 2 6 6 2 0-2312 管理帧 Page22

  23. 802.11帧类型管理帧(续) Beacon(信标帧) Beacon帧主要来声明网络的存在。定期传送的信标可让移动式工作站得知该网络的存在, 从而调整加入该网络所必需的参数 基础结构网络中,接入点负责传送Beacon帧 IBSS网络中,工作站轮流送出Beacon帧 Page23

  24. 802.11帧类型管理帧(续) Probe Request 帧 工作站通过Probe Request 帧来扫描所在区域内的802.11网络 Probe Response 帧 若Probe Request 帧探查的网络与之兼容,该网络就会回复Probe Response 帧给予响应 Disassociation 帧与Deauthentication 帧 Disassociation (取消关联)帧用来终结一段关联关系,而Deauthentication(解除身份验证)帧则用来终结认证关系 Page24

  25. 802.11帧类型管理帧(续) Association Request 帧 一旦工作站找到兼容网络并且通过身份验证,便会发送Association Request(关联请求) 帧试图加入网络 Reassociation Request 帧 位于相同ESS中,当在不同的BSS之间移动的工作站若要再次使用分布式系统(DS),必需与网络重新关联,区别于关联请求帧的是:它包含工作站当前所关联的接入点地址 Page25

  26. 802.11帧类型管理帧(续) Association Response帧与Reassociation Response帧 当工作站试图连接接入点时,接入点会回复一个Association Response 帧或Reassociation Response 帧,响应过程中,接入点会指定一个Association ID(关联标识符) Authentication 帧 工作站通过共享密钥以及Authentication 帧进行身份验证 Page26

  27. 1、802.11协议有哪些?各有什么功能 2、802.11协议帧有几类? 思考与练习

  28. 谢 谢!