学习802.11之MAC帧格式（一篇就够！）

802.11规范的关键在于MAC（媒介访问控制层），MAC位于各式物理层之上，控制数据传输。负责核心成帧操作以及与有线骨干网络之间的交互。

802.11 MAC采用载波监听多路访问（CSMA）机制来控制对传输媒介的访问，不过冲突会浪费宝贵的传输资源，因而802.11采用冲突避免（CSMA/CA）机制，而非Ethernet所采用的冲突检测（CSMA/CD）机制。

在802.11无线局域网中，MAC帧是实现MAC协议和保证数据有效通讯的基础。802.11MAC帧格式很特别，它的长度是可变的。不同功能的数据帧长度不一样。

​

802.11 MAC一般格式

  资料直通车：Linux内核源码技术学习路线+视频教程内核源码

学习直通车：Linux内核源码内存调优文件系统进程管理设备驱动/网络协议栈

Frame Control（帧控制）

所有帧的开头均为2个字节的Frame Control。

 

1：Protocol字段：有2位组成，用以显示该帧所使用的MAC版本，目前802.11 MAC只有1个版本，它的协议编号为0

2：Type与Subtype字段：用来指定使用的帧类型。

其中Type表示帧类型：

00: 管理帧(Management Frame)

01: 控制帧(Control Frame)

10: 数据帧(Data Frame)

• 管理帧：负责监督，主要用来加入或退出无线网络以及处理接入点之间关联的转移事宜。

 

SubType：

0000：Association Request（关联请求）

0001：Association Response（关联响应）

0010：Reassociation Request（重新关联请求）

0011：Reassocation response（重新关联响应）

0100：Probe Request（探测请求）

0101：Probe Response（探测响应）

1000：Beacon（信标）

1001：ATIM（通知传输指示消息）

1010：Disassociation（取消关联）

1011：Authentication（身份验证）

1100：Deauthentication（解除身份验证）

• 控制帧：通常与数据帧搭配使用，负责区域的清空、信道的取得、载波监听的维护，并于收到数据时予以肯定确认，借此提高工作站之间数据传输的可靠性。

SubType：

1010：Power Svae(PS)-Poll（省电-轮询）

1011：RTS（请求发送）

1100：CTS（清除发送）

1101：ACK（确认）

1110：CF-End（无竞争周期结束）

1111：CF-End（无竞争周期结束）+CF-ACK（无竞争周期确认）

• 数据帧：负责在工作站之间搬运数据。会将上层协议的数据置于帧主体中加以传递。

SubType：

0000：Data（数据）

0001：Data+CF-ACK

0010：Data+CF-Poll

0011：Data+CF-ACK+CF-Poll

0100：Null data（无数据：未传送数据）

0101：CF-ACK（未传送数据）

0110：CF-Poll（未传送数据）

0111：Data +CF-ACK+CF-Poll（未传送数据）

1000：QoS Data（数据）

1001：QoSData+CF-ACK

1010：QoSData+CF-Poll

1011：QoSData+CF-ACK+CF-Poll

1100：QoS Null（无数据：未传送数据）

1101：QoS CF-ACK（未传送数据）

1110：QoS CF-Poll（未传送数据）

1111：QoS CF-ACK+CF-Poll（未传送数据）

3：To DS与From DS：用来指示帧的目的地是否为分布式系统。

• To DS=0,From DS=0:表示Station之间的AD Hoc类似的通信，或者控制侦、管理侦。
• To DS=0,From DS=1:Station接收的侦。
• To DS=1,From DS = 0:Station发送的侦。
• To DS=1,From DS = 1:无线桥接器上的数据侦。

4：More Fragments：上层的封包经过MAC分段处理，除了最后一个片段，其他片段均会将该为置1。

5：Retry：重传标记，任何重传的帧都会将该为置位1，以协助接收端剔除重复的帧。

6：Power Management：用来指示工作站在完成当前原子帧交换之后是否进入省电（Power-Save）模式，1表示工作站即将进入深感模式，0表示工作站会一直保持清醒状态。接入点不允许进入省电模式，所以接入点传送的帧中此位必然为0。

7：More data：接入点会为处于省电模式的工作站缓存帧，接入点如果设置此位，表示至少有1个帧待传给休眠中的工作站。

8：Protected frame：该位被置1，帧收到链路层安全协议包含，

9：Order：该位被置1，帧与帧严格要求依次传送。

Duration/ID字段

紧跟在FrameControl字段之后，此字段有很多功能，有三种可能是形式：

1：Duration:持续时间，bit15被设定为0。用来记载网络分配矢量（NAV），访问媒介的时间限制由NAV指定。，Duration/ID字段被用来设定NAV。

2：无竞争周期所传送的帧（CFP）。bit15被设为1，bit14被设为0。其余所有位均为0，字段值为32768。

3：PS-Poll帧：bit15和bit14均被设为1，用于从省电模式醒来的Station发送

AID（关联标知符）以取得在AP中的缓存帧。

Address字段

一个802.11帧最多可以包含4个Address字段。通常有3个，SA、DA、BSSID，由To DS/From DS位来决定。

 

其中：

BSSID：基本服务集标识符

DA：目的地址

SA：源地址

RA:接收端地址

TA：发送端地址

SequenceControl（顺序控制）字段

此字段16位，用来重组帧片段及丢弃重复帧。它是由4位的片段编号（fragment number）字段以及12位的顺序（sequence nubmer）编号。

控制帧未使用顺序编号，无此字段。

 

当上层帧交给MAC传送时，会被赋予一个顺序编号。此字段的作用相当于已传帧的计数器取4096的模，此计数器从0起算，MAC每处理一个上层封包它就会累加1，如果上层封包被分段处理，则所有帧片段都会具有相同的顺序编号。如果是重传帧，则顺序编号不会有任何改变。

帧片段之间的差异在于片段编号，第一个片段的编号为0，其后每个片段编号依次累加1，重传的片段编号会保持原始的顺序编号以协助重组。

FrameBody(（帧主体）字段

也称为数据字段，负责在工作站之间传递上层有效载荷。

FCS（帧校验序列）字段

循环冗余校验（CRC）码，FCS让工作站能攻检查所收到的帧的完整性。FCS的计算范围涵盖MAC标头里所有字段以及帧主体。

当帧送至无线接口时会先计算FCS，然后在经过RF链路传送出去。接收端随后会为收到的帧计算FCS，然后与记录在帧中的FCS进行比较。如果两者相符，则该帧极有可能在传送过程中未受损。

最后来一张Omnipeek抓包截图：