802.11无线网络管理和中继

哈哈 无线人士应该看得懂吧 特别是4MAC格式的无线透明网桥技术 总结下给大家看看~~

BSSID 的同步和关联过程

    ESS 网络依靠网络名（SSID）和BSSID 来组织。SSID 是ESS 网络的“名字”，不同网络名字不相同。而BSSID 用于标识ESS 网络中不同的无线接入点，使站点在移动时能够感知无线接入点是否发生变化的重要信息。BSSID 通常是各个 AP  的MAC 地址。AP 定期发送Beacon 帧，其中包含网络名和BSSID。需要加入网络的站点监测到Beacon 帧中的 SSID和自己预设的网络名相同，就可以加入这个 BSS。当站点收听到多个AP  的Beacon 帧时，将选择其中的一个加入。加入过程由站点主动发起，发出Association Request 管理帧启动关联过程，该帧中指明了希望加入的BSS 的BSSID，相应的AP 应答Association Response 管理帧。站点到AP 之间的通信关系随即建立起来。

    ESS 网络能够组建多跳无线网络，并且不要求全网BSSID 同步。

    越区切换 

    当站点从一个 AP 下移动到另一个AP 下时，通过检测两个AP  的信号强度，决定是否切换 AP 关联的切换（越区切换，hand-off ）。如果新AP  的 SSID 与站点不符，站点不会进行越区切换。发生越区切换时，站点向新的AP 发出Reassociation   Request 管理帧，如果收到AP 的Reassociation Response 管理帧，则认为越区切换成功，并获得新的BSSID，可以在新AP 的中继下与其它站点通信.

    AP 在收到Reassociation Request 管理帧时，除了发送应答以外，还应通知AP 之间的分布式系统发生了重新关联，这样原来的AP 放弃与移动站点的关联关系，改由通过DS 中继。遗憾的是 802.11 没有规范AP 之间重新关联的动作，因此不同厂商的AP 产品之间不能有效沟通重新关联信息，造成站点在不同厂商的AP 产品之间不能有效的越区切换。（802.11f 扩展协议正在着手制定相关规范） 

    AP 中继与帧地址格式 

    AP 要在无线站点和分布式系统之间提供数据帧的链路层中继，同样会存在模糊中继问题，因此ESS 网络阻断了站点之间的直接通信关系，同一个BSS  内的站点不管它们如何接近，它们之间的数据都要通过 AP  中继。

    AP  的中继算法是：如果目的地址在本地关联，就将该帧从原路（AP  与无线用户站点之间的信道）发送出去，否则将该帧转发到 DS 所在的信道上。

    为适应ESS通信方式，对MAC帧结构作了如图  8所示的扩展，地址扩展到了四地址结构。在源站A与目的站B通信时，应该指明通过某个AP进行中继，因此需要第三个地址；再经AP到AP的中继时，还需要指明下一个AP，故而设置了第四个地址。

    需要指出的是，无线环境下发出的MAC 帧可能会被多个站点接收到，因此需要在MAC帧中明确指明接收方地址，尽管接收方不一定就是目的方，这一点与有线网络有很大的差异。

 802.11 标准在MAC 帧格式中定义了4 个地址字段：

 

前两个地址字段是接收者地址和发送者地址，第三和第四个地址字段在不同情况下有不同的解释。

802.11 空中接口 

    IBSS和ESS的无线信道有 4种空中接口形式，分别为对等站点间的接口A、用户到AP 的接口B、AP到用户的接口C和AP-AP间接口D，如图

    接口A是双向对称接口，用于IBSS网络中对等站点间通信；  AP和用户站点间的空中接口是非对称的，用B、C分别表示下行和上行接口。接口D是AP到AP的双向对称接口。地址格式上，接口A、B、C三种使用三地址结构，接口D 比较特殊，使用了4 地址结构。地址结构和各地址域的含义如表

其中： 

    SA 表示源地址（Source Address）；DA 表示目的地址（Destination Address ）；

    TA 表示发送者地址（Transmitter Address）；RA 表示接收者地址（Receiver Address ）。

    N/A 表示该地址字段不在帧中出现。

    接口A 的BSSID 固定在第三个地址域上，作为站点识别网络的依据

    接口B 和C 中BSSID，作为标识发出或接收MAC 帧AP，会出现在第 1 或第2 个地址域上。 

    接口 D  中前两个地址都是AP 的地址（两个不同的BSSID ），后两个地址才是MAC 帧的始发站地址和最终目的地址。RA 为下一跳AP 地址，TA 为当前发送方AP 地址，DA 和 SA 为帧的最终目的地址和始发源站地址。当多个 AP 之间采用无线信道形成 DS  时，必须采用四地址格式。与IBSS 网络相似，AP 到AP 之间采用无线通信时仍然会遇到无线路由问题，在MAC 层内无法解决。而采用以太网方式通信时，则不需要四地址格式，直接采用两地址方式（DA，SA）的标准以太网帧格式。 

总结的格式： 直接接受数据包的地址、直接发送数据包的地址、源发包地址【如果有的话，那就是终极目标地址】

    ESS 网络的移动性 

    ESS 网络最大的优点是用户站点的移动性。ESS 网络是一个由多个AP组成的多无线覆盖区域的无线网络环境，通过切换关联的 AP，获得新的AP 的BSSID，通信可以利用新的AP来进行，从而实现了在多个AP的覆盖范围内移动和通信。

    ESS 网络中对各个BSS工作的信道没有限制，既可以使用相同信道，也可以各不相同，站点的切换都能正常进行。BSS 工作信道的配置会影响站点发生切换的时机，从而影响到用户在移动中的通信是流畅的还是有间断的。

    当ESS 网络中所有的BSS在同一信道工作时，用户站点可以接收到多个AP 的Beacon帧，直接可以判断是否应该进行切换，能够实现快速流畅的切换，切换的时间约为 100ms。

    如果 BSS  的信道不同时，只有在用户站点移动出了 AP  的无线覆盖范围，通信中断来，用户站点才会启动切换动作。而此时，站点要扫描所有可能的工作信道，找出合适的AP，开始新的关联请求。这种信道配置方式会使用户的切换过程变得很长，约为几秒到几十秒。 

    所有BSS 工作在同一个信道上，切换的速度快，代价是使BSS 间出现干扰，降低信道效率。而BSS 工作在不同信道上，切换的速度慢，但可以提高每个BSS 的效率。不同的应用场合，可以根据需要选择信道的配置方式。

    DS 是ESS  网络的一个重要环节。用户站点发生越区切换时，需要由DS实现在AP 之间转发MAC 帧，为切换的用户站点提供跨AP 的通信。但是，在802.11 标准中，没有涉及到DS 的内容。一种简单的方法是将所有的AP 连接在一个以太网上，借助于以太网的通信实现了简单的DS。这是目前所有的ESS 网络采用的无线移动网络方案，而且需要同一厂商的、支持越区切换的AP 才能实现。 

    必须指出，ESS网络的无线多跳环境必须至少保证有一台AP能够正常工作，没有AP的情况下，站点之间无法通信。