MAC802.11数据帧格式

1 MAC802.11数据帧格式

首先要说明的是mac802.11的帧格式很特别，它与TCP/IP这一类协议不同，它的长度是可变的。不同功能的数据帧长度会不一样。这一特性说明mac802.11数据帧显得更加灵活，然而，也会更加复杂。mac 802.11的数据帧长度不定主要是由于以下几点决定的

 

1.1 mac地址数目不定，根据帧类型不同，mac 802.11的mac地址数会不一样。比如说 ACK帧仅有一个mac地址，而数据帧有3个mac地址，在WDS模式（下面要提到）下，帧头竟然有4个mac地址。

 

1.2 802.11的管理帧所携带的信息长度不定，在管理帧中，不仅仅只有一些类似于mac地址，分片标志之类的这些信息，而且另外还会包括一些其它的信息，这些信息有关于安全设置的，有关于物理通信的，比如说我们的SSID名称就是通过管理帧获得的。AP会根据不同的情况发送包含有不同信息的管理帧。管理帧的细节问题我们会在后面的文章中讨论，这里暂时跳过。

 

1.3 加密（wep,wpa等）信息，QOS（quality of service）信息，若有加密的数据帧格式和没有加密的数据帧格式还不一样，加密数据帧格式还多了个加密头，用于解密用。然则QOS也是同样道理。

 

竟然mac 802.11数据帧那么复杂，我们就先从通用的格式开始说吧

 

帧控制(2 bytes)：

用于指示数据帧的类型，是否分片等等信息，说白了，这个字段就是记录了mac 802.11的属性。

*Protocol version：表明版本类型，现在所有帧里面这个字段都是0x00

*Type：指明数据帧类型，是管理帧，数据帧还是控制帧

*Subtype：指明数据帧的子类型，因为就算是控制帧，控制帧还分RTS帧，CTS帧，ACK帧等等，通过这个域判断出该数据帧的具体类型

*To DS/From DS：这两个数据帧表明数据包的发送方向，分四种可能情况讨论

**若数据包To DS为0，From DS为0，表明该数据包在网络主机间传输

 

**若数据包To DS为0，From DS为1，表明该数据帧来自AP

**若数据包To DS为1，From DS为0，表明该数据帧发送往AP

**若数据包To DS为1，From DS为1，表明该数据帧是从AP发送自AP的，也就是说这个是个WDS(Wireless Distribution System)数据帧，至于什么是WDS，可以参考下这里的介绍 

*Moreflag：分片标志，若数据帧被分片了，那么这个标志为1，否则为0

*Retry：表明是否是重发的帧，若是为1，不是为0

*PowerManage：当网络主机处于省电模式时，该标志为1，否则为0.

*Moredata：当AP缓存了处于省电模式下的网络主机的数据包时，AP给该省电模式下的网络主机的数据帧中该位为1，否则为0

*Wep：标志，若为1表示数据内容加密，否则为0

*Order 这个表示用于PCF模式下，这里不予讨论

 

生存周期/Associate ID (2 bytes):

先前不是讲过虚拟载波监听的一个机制么，他的Network Allocation Vector（NAV）就存在这里，这里叫duration，即生存周期。当然不是所有时候这个字段存放的NAV值。在特定类型数据帧中，它也可能表示Associate ID。一旦有主机关联到AP了，AP都会为主机分配一个Associate ID。比如在网络主机通知AP自己要进入省电模式（power saving）的时候，网络主机发给AP的通知数据帧里面，这个域就表示的是Associate ID而不是NAV了。当然还可以通过最高位来判断这个域的含义：

*在15bit为0的时候，该域表示duration

*在15bit为1，14bit为1的时候，表示Associate ID。

 

序列控制(2 bytes：4 bits/12 bits)：这个域分2部分，一个是分片序列号和标识帧列号。分片序列号就是记录分片序号的。比如一个帧A被分片成a1，a2，a3，那么a1，a2，a3这三个分片帧的分片序列分别是0,1,2。这个和IP分段原理一样的，该域占4个比特位。剩下的12个比特位就用于标识帧的序号，这个跟IP头里面的序列号一样。

 

MAC地址 1-4

这四个地址在不同帧中有不同含义。这些以后会讨论。

以后我们可能会碰到以下类型的mac地址

RA(receiver address)：无线网络中，该数据帧的接收者

TA(transmitter address)：无线网络中，该数据帧的发送者

BSSID(Basic Service Set ID)：在infrastructure BBS中，BSSID就是AP的mac地址。但是在IBBS中，它是一个随机即生成的46位二进制序列，还有最高两位分别是Universal/Local标志位和Individual/Group标志位。IBBS的BSSID中，Universal/Local标志位为1，表示本地MAC，Individual/Group标志位为0，表示是个人MAC。也就是说在IBBS中，BSSID地址应该类如 10xxxxxx-xxxxxxxx-xxxxxxxx-xxxxxxxx-xxxxxxxx-xxxxxxxx（x表示随机数要么0要么1, 2进制表示）

DA(destine address)：该帧的目的mac地址

SA(source address)：该帧的源mac地址

这里的DA和SA含义和普通以太网中的含义一样，在无线网络中可能我们需要通过AP把数据发送到其它网络内的某台主机中。但是有的人会奇怪，直接在RA中填这台主机的mac地址不就久好了么。但是请注意RA的含义，说的是无线网络中的接收者，不是网络中的接收者，也就是说这台目的主机不再无线网络范围内。在这种情况下我们的RA只是一个中转，所以需要多出一个DA字段来指明该帧的最终目的地，当然，如果有了DA那必须有SA，因为若目的主机要回应的话，SA字段是必不可少的。(假设没有SA字段，那么目的主机回应的数据包就只能发送到源主机所属的AP上了~)

 

最典型的一个例子就是在WDS模式下，数据帧会有4个地址，RA，TA表示接收端和发送端，这两个地址用于无线传输的时候。还有2个地址是DA和SA，分别跟以太网中一样表示源地址和目的地址。WDS帧的格式如下图：

打个比方说，AP1有主机A，AP2有主机B。如果A要和B同学，那么A会首先发送数据帧给AP1，然后AP1发送帧给AP2 。这个时候帧里面会有4个地址，分别是RA=mac(AP2)，TA=mac(AP1)，DA=mac(B)，SA=mac(A)。