跳到主要内容

802.11帧格式

介绍​

802.11是无线局域网（WLAN）的标准之一，广泛应用于Wi-Fi网络中。在802.11网络中，数据是通过帧（Frame）的形式进行传输的。理解802.11帧格式对于掌握无线网络的工作原理至关重要。本文将详细介绍802.11帧的结构、类型及其在实际中的应用。

802.11帧的基本结构​

802.11帧由多个字段组成，每个字段都有其特定的功能。以下是802.11帧的基本结构：

  1. 帧控制字段（Frame Control）：包含帧的类型、子类型、控制信息等。
  2. 持续时间/ID字段（Duration/ID）：用于网络分配向量（NAV）的计算，指示信道占用时间。
  3. 地址字段（Address Fields）：包含源地址、目的地址、接收地址和发送地址。
  4. 序列控制字段（Sequence Control）：用于帧的排序和去重。
  5. 帧体字段（Frame Body）：携带实际的数据或管理信息。
  6. 帧校验序列（FCS）：用于错误检测。

帧控制字段详解​

帧控制字段是802.11帧中最重要的部分之一，它决定了帧的类型和行为。帧控制字段的结构如下：

plaintext
| Protocol Version | Type | Subtype | To DS | From DS | More Frag | Retry | Pwr Mgt | More Data | WEP | Order |
  • Protocol Version：协议版本，通常为0。
  • Type：帧的类型，分为管理帧（00）、控制帧（01）和数据帧（10）。
  • Subtype：帧的子类型，进一步细化帧的功能。
  • To DS 和 From DS：指示帧是否发往或来自分布式系统（如AP）。
  • More Frag：指示是否有更多的分片。
  • Retry：指示该帧是否为重传帧。
  • Pwr Mgt：指示发送设备是否进入省电模式。
  • More Data：指示AP是否有更多的数据等待发送。
  • WEP：指示是否启用了WEP加密。
  • Order：指示帧是否按顺序发送。

802.11帧的类型​

802.11帧主要分为三种类型：管理帧、控制帧和数据帧。

1. 管理帧（Management Frames）​

管理帧用于管理和维护无线网络的连接。常见的管理帧包括：

  • Beacon帧：用于广播网络的存在。
  • Probe Request/Response帧：用于设备发现网络。
  • Authentication帧：用于设备认证。
  • Association Request/Response帧：用于设备关联到AP。

2. 控制帧（Control Frames）​

控制帧用于控制无线信道的访问。常见的控制帧包括：

  • RTS（Request to Send）帧：请求发送数据。
  • CTS（Clear to Send）帧：允许发送数据。
  • ACK（Acknowledgment）帧：确认接收到数据。

3. 数据帧（Data Frames）​

数据帧用于传输实际的数据。数据帧可以携带用户数据或网络管理信息。

实际应用场景​

场景1：无线网络连接​

当你的手机连接到Wi-Fi网络时，会经历以下步骤：

  1. 扫描网络：手机会发送Probe Request帧，寻找可用的AP。
  2. 认证：手机发送Authentication帧，与AP进行认证。
  3. 关联：手机发送Association Request帧，请求与AP关联。
  4. 数据传输：关联成功后，手机和AP之间通过数据帧进行数据传输。

场景2：无线网络中的冲突避免​

在无线网络中，多个设备可能同时尝试发送数据，导致冲突。为了避免冲突，设备会使用RTS/CTS机制：

  1. RTS帧：设备A发送RTS帧，请求发送数据。
  2. CTS帧：AP收到RTS帧后，发送CTS帧，允许设备A发送数据。
  3. 数据传输：设备A发送数据帧，其他设备在此期间保持静默。

总结​

802.11帧格式是无线网络通信的基础。通过理解帧的结构和类型，你可以更好地掌握无线网络的工作原理。本文介绍了802.11帧的基本结构、帧控制字段的详细内容以及帧的类型和应用场景。

附加资源​

练习​

  1. 解释802.11帧控制字段中To DS和From DS的作用。
  2. 描述RTS/CTS机制如何避免无线网络中的冲突。
  3. 编写一个简单的Python脚本，使用Scapy库捕获并解析802.11帧。
python
from scapy.all import *

def packet_handler(pkt):
    if pkt.haslayer(Dot11):
        print(f"Frame Type: {pkt.type}, Subtype: {pkt.subtype}")

sniff(iface="wlan0", prn=packet_handler)

通过以上练习，你可以进一步巩固对802.11帧格式的理解。