802.11之管理帧

在 IEEE 802.11 无线局域网(Wi-Fi)标准中,管理帧(Management Frame) 是用于建立和维护设备(如终端 STA 和接入点 AP)之间的通信的关键帧类型,管理帧负责执行网络发现、认证、关联和解除关联等操作,确保无线网络的正常运行。

1. 802.11管理帧格式

802.11管理帧格式如下:

+-----------------------+
| Frame Control        |  2 bytes
+-----------------------+
| Duration ID          |  2 bytes
+-----------------------+
| Address 1 (Receiver)  |  6 bytes
+-----------------------+
| Address 2 (Transmitter)|  6 bytes
+-----------------------+
| Address 3 (BSSID)| 6 bytes
+-----------------------+
| Sequence Control      |  2 bytes
+-----------------------+
| Frame Body (Data)    |  0-2312 bytes
+-----------------------+
| FCS (Frame Check Sequence)| 4 bytes
+-----------------------+

2. 802.11管理帧字段说明

Frame Control:标识帧的类型和子类型,并提供版本、类型等控制信息。
Duration/ID:指定介质预计占用的时间(以微秒为单位),或者提供特殊标识符。
Address Fields:
    Address1:通常是接收方地址(如接入点或终端)。
    Address2:通常是发送方地址(终端或接入点)。
    Address3:通常是 BSSID(基本服务集标识符)。
Sequence Control:提供序列号和片段号,用于确保帧按顺序处理。
Frame Body:根据管理帧的具体类型,包含不同的管理信息。
FCS:用于错误检测,确保帧的完整性。

3. 802.11管理帧的类型

Beacon:
    信标帧是由接入点(AP)周期性发送的,宣布无线网络的存在,它包含诸如 SSID(服务集标识符)、支持的数据速率、频段信息等。终端设备可以通过扫描信标帧来发现无线网络,并与 AP 同步。
Probe Request和Probe Response:
    Probe Request:由终端设备发送,用于主动扫描可用的无线网络。可以是广播帧,也可以定向到某个特定的 SSID。
    Probe Response:由 AP 发送,响应探测请求帧,包含类似信标帧中的信息,如 SSID、支持的速率、网络能力等。
Authentication Frames:
    认证帧用于设备和 AP 之间的身份验证,是设备连接到无线网络的第一步。认证方式主要有两种:开放系统认证(Open System)和共享密钥认证(Shared Key,通常与 WEP 结合使用),认证帧的序列帮助 STA 和 AP 建立相互认证。
Association Request和Association Response:
    Association Request:在成功认证后由 STA 发送给 AP,包含 STA 的信息,如支持的速率和功能。
    Association Response:AP 在接收到关联请求后,确认关联并为 STA 分配一个关联 ID(AID)。
Reassociation Request和重新Reassociation Response:
    Reassociation Request:当 STA 从一个 AP 移动到另一个 AP 时发送,用于保持网络连接不间断,这是漫游过程的一部分。
    Reassociation Response:新的 AP 在收到重新关联请求后,确认重新关联操作。
Disassociation Frame:
    STA 或 AP 发送的帧,用于表示设备希望离开网络,或者 AP 决定解除与某个 STA 的关联。
Deauthentication Frame:
    解除认证帧用于终止 STA 和 AP 之间的认证关系,该帧可以由 STA 或 AP 发送,用于关闭连接。
Action Frame:
    动作帧用于不涉及直接数据通信的操作,如功率管理、信道切换、频谱管理等,动作帧子类型包括 QoS 管理、块确认(Block Ack)管理、高吞吐量(HT)管理等。

4. 802.11管理帧的作用

网络发现:STA 使用探测请求帧主动扫描网络,或通过信标帧被动接收网络信息。
认证和关联:STA 通过认证和关联帧与 AP 建立初始连接,以加入网络并进行数据通信。
网络维护:重新关联、解除关联和去认证帧用于维护 STA 和 AP 之间的连接,处理 STA 移动、漫游和断开连接等情况。

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。

推荐阅读更多精彩内容