IEEE 80211的AP對(duì)幀的

1、IEEE 802.11的AP對(duì)幀格式的處理IEEE 802.11的AP對(duì)幀的處理分析學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)： 老師： 摘要 隨著3G技術(shù)的快速推廣和無(wú)線終端設(shè)備服務(wù)需求的劇增，無(wú)線局域網(wǎng)正在成為研究熱點(diǎn)，因此與AP（無(wú)線接入點(diǎn)）有關(guān)的研究顯得尤為重要。本文針對(duì)IEEE 802.11的AP對(duì)幀的處理過(guò)程進(jìn)行了較全面的分析，重點(diǎn)討論了幾種常見(jiàn)通信情況下AP對(duì)幀的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程。關(guān)鍵詞 無(wú)線局域網(wǎng)；AP（無(wú)線接入點(diǎn)）；幀處理ABSTRACT With the rapid spread of 3G technology and highly increasing demand of service for wire

2、less terminal devices, WLAN is now becoming a hot research issue, thus, the research related to AP( Access Point) appears to be of great importance. This article will have a overall analysis of APs frame processing in IEEE 802.11, and put an emphasis on several general communicating conditions in AP

3、s frame processing.KEYWORD WLAN;AP; Frame Processing 1.無(wú)線局域網(wǎng)簡(jiǎn)介 作為當(dāng)今局域網(wǎng)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究，無(wú)線局域網(wǎng)以方便、無(wú)需布線和不受地理?xiàng)l件的約束等特點(diǎn)而備受關(guān)注。當(dāng)今無(wú)線局域網(wǎng)的主要協(xié)議 IEEE 802.11,在此協(xié)議體系中，有有關(guān)于WLAN 的所有協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其中最關(guān)鍵的還是介質(zhì)訪問(wèn)控制層（MAC層）。下文將對(duì)MAC層及其幀格式簡(jiǎn)要介紹。1.1 介質(zhì)訪問(wèn)控制層簡(jiǎn)介802.11的MAC層在OSI協(xié)議模型中介于物理層和網(wǎng)絡(luò)層之間，其最基本的是控制對(duì)物理傳輸介質(zhì)的訪問(wèn)、透明轉(zhuǎn)移PDU和形成MAC幀。由于無(wú)線局域網(wǎng)面對(duì)的通信環(huán)境要比有線局域網(wǎng)

4、復(fù)雜得多，因此，802.11中MAC層對(duì)等實(shí)體采用單幀等待確認(rèn)機(jī)制，進(jìn)行逐幀等待確認(rèn)、超時(shí)重發(fā)，來(lái)提高協(xié)議的效率；而對(duì)上層提供無(wú)確認(rèn)服務(wù)。1.2 介質(zhì)訪問(wèn)控制幀簡(jiǎn)介1.1.1 MAC幀類(lèi)型802.11標(biāo)準(zhǔn)定義了3種類(lèi)型的幀，幀類(lèi)型由FC字段的Type字段定義。 00：管理幀。 01：控制幀。 10：數(shù)據(jù)幀。 11：保留本文主要涉及到數(shù)據(jù)幀和常見(jiàn)的幾種控制幀：RTS、CTS、ACK。1.1.2 MAC幀格式及地址段1）通用幀格式(Byte)2 2 6 6 6 2 6 2 02312 4FCDur/IDAddr1Addr2Addr3SCAddr4QoS控制幀體FCS圖1.1 MAC幀格式其中，F(xiàn)C

5、為幀格式字段，F(xiàn)C中第23位為T(mén)ype字段，第89位分別為T(mén)oDS和FromDS 地址字段。2）地址段表 1.1 MAC幀格式中的地址段表示ToDSFromDSAddr1Addr2Addr3Addr400DASABSSIDN/A01DABSSIDSAN/A10BSSIDSADAN/A11RATADASA ToDS/FromDS=00表示該MAC幀只在一個(gè)BSS中發(fā)送。ToDS/FromDS=01表示該MAC幀通過(guò)DS轉(zhuǎn)發(fā)而來(lái)。ToDS/FromDS=10表示該MAC幀是由一個(gè)BSS發(fā)來(lái)并希望DS予以轉(zhuǎn)發(fā)。ToDS/FromDS=11表示該MAC幀是在DS中轉(zhuǎn)發(fā)以實(shí)現(xiàn)分發(fā)功能。2. 無(wú)線局域網(wǎng)中

6、AP對(duì)幀的處理分析無(wú)線局域網(wǎng)中AP節(jié)點(diǎn)可以直接與無(wú)線用戶(hù)終端建立連接，為用戶(hù)提供服務(wù)，因此，AP對(duì)幀的處理分析具有極為重要的意義。這里主要涉及到以下幾種通信情況下AP的幀處理過(guò)程：1）同一AP下的站點(diǎn)之間通信；2）無(wú)線站點(diǎn)到有線站點(diǎn)的通信；3）同一ESS下不同AP站點(diǎn)之間通信（DS為以太網(wǎng)）；4）同一ESS下不同AP站點(diǎn)之間通信（DS為802.11a）。2.1同一AP下的站點(diǎn)之間通信APBSSSTA2STA1其模型如圖 2.1所示圖 2.1 同一AP下的站點(diǎn)之間的通信假設(shè)BSSSTA1STA2的MAC地址分別為MAC0MAC1MAC2。由STA1向STA2發(fā)送數(shù)據(jù)。其過(guò)程如下：1） STA1首

7、先向AP發(fā)送RTS幀，AP正確收到后回復(fù)CTS幀。2） STA1正確收到后向AP發(fā)送數(shù)據(jù)幀，AP正確收到后回復(fù)ACK,否則，AP丟棄數(shù)據(jù)，不回復(fù)ACK。STA1收到ACK后準(zhǔn)備發(fā)送下一幀，否則，STA1等不到ACK，超時(shí)后重傳原來(lái)的幀。3） AP根據(jù)正確收到的數(shù)據(jù)幀的地址段信息，決定向STA2轉(zhuǎn)發(fā)，此時(shí)AP會(huì)將地址信息按要求修改。4） AP按照1）2）3）的步驟向STA2轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。整個(gè)過(guò)程中地址段如表2.1所示表2.1 MAC幀傳輸中的地址段幀發(fā)送ToDS/FrDSAddr1Addr2Addr3Addr4STA1到AP10MAC0MAC1MAC2N/AAP到STA201MAC2MAC0MAC1

8、N/A反之，STA1向STA2發(fā)送數(shù)據(jù)，處理情況相同。2.2無(wú)線站點(diǎn)到有線站點(diǎn)的通信其模型如圖 2.2所示BSSSTA1STA2AP3Ethernet Eth4圖 2.2無(wú)線站點(diǎn)到有線站點(diǎn)的通信假設(shè)STA1、STA2、BSS、Eth4的MAC地址分別為MAC1 MAC4，由STA1向Eth4發(fā)送數(shù)據(jù)。其過(guò)程如下：1） STA1先向AP發(fā)送數(shù)據(jù)，此過(guò)程在前面已作介紹。這里不再說(shuō)明。2） AP向Eth4發(fā)送數(shù)據(jù)前，會(huì)將幀格式及地址字段改成以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，之后轉(zhuǎn)發(fā)。整個(gè)過(guò)程中地址段如表2.2所示：表2.2 MAC幀傳輸中的地址段幀發(fā)送ToDS/FrDSAddr1Addr2Addr3Addr4STA1到

9、AP10MAC3MAC1MAC4N/AAP到Eth4802.3幀MAC4MAC1N/AN/A反之，Eth4向STA1發(fā)送數(shù)據(jù)，情況類(lèi)似。2.3 同一ESS下不同AP站點(diǎn)之間的通信（DS為以太網(wǎng)）其模型如圖 2.3所示BSS1STA1STA2AP3BSS2STA4STA5AP6Ethernet圖 2.3 同一ESS下不同AP站點(diǎn)之間通信（DS為以太網(wǎng)）假設(shè)STA1STA2BSS1、STA4、STA5、BSS2的MAC地址分別為MAC1 MAC6,由STA1向STA5發(fā)送數(shù)據(jù)。其處理過(guò)程如下：1） STA1將數(shù)據(jù)發(fā)送給AP3。此過(guò)程在前面已作介紹，這里不再說(shuō)明。2） AP3將數(shù)據(jù)發(fā)給AP6，此過(guò)程

10、與2.2中2）處理類(lèi)似，這不再細(xì)說(shuō)。3） AP6將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給STA5,為AP與STA的通信過(guò)程，以上已作介紹，這里不再說(shuō)明整個(gè)過(guò)程中地址段如表2.3所示：表 2.3 MAC幀傳輸中的地址段幀發(fā)送ToDS/FrDSAddr1Addr2Addr3Addr4STA1到AP310MAC3MAC1MAC5N/AAP到AP6802.3幀MAC5MAC1N/AN/AAP6到STA501MAC5MAC6MAC1N/A反之，收發(fā)雙方倒過(guò)來(lái)，情況相同。2.4 同一ESS下不同AP站點(diǎn)之間的通信（DS為802.11a）其模型如圖 2.4所示BSS1STA1STA2AP3BSS2STA4STA5AP6Wireless

11、 DS圖 2.4同一ESS下不同AP站點(diǎn)之間通信（DS為802.11a）假設(shè)STA1STA2BSS1、STA4、STA5、BSS2的MAC地址分別為MAC1 MAC6,由STA1向STA5發(fā)送數(shù)據(jù)。其處理過(guò)程如下：1） STA1將數(shù)據(jù)發(fā)送給AP3。此過(guò)程在前面已作介紹，這里不再說(shuō)明。2） AP3將數(shù)據(jù)發(fā)給AP6，其處理類(lèi)似AP與STA之間的通信，以上已作介紹，這里不再說(shuō)明。3） AP6將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給STA5,為AP與STA的通信過(guò)程，以上已作介紹，這里不再說(shuō)明整個(gè)過(guò)程中地址段如表2.4所示：表 2.4 MAC幀傳輸中的地址段幀發(fā)送ToDS/FrDSAddr1Addr2Addr3Addr4STA1到AP310MAC3MAC1MAC5N/AAP到AP611MAC6MAC1MAC5N/AAP6到STA501MAC5MAC6MAC1N/A反之，收發(fā)雙方倒過(guò)來(lái)，情況相同。3.總結(jié)本文重點(diǎn)分析了無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）AP對(duì)幀處理，但是無(wú)線局域網(wǎng)一個(gè)非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論是從物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層或是更高層都有許多實(shí)際的問(wèn)題。本文所分析的內(nèi)容只是無(wú)